Расчет зоны селевого поражения на примере долины Аксай-Тон (северный склон Терскей-Алатау)

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТ ЗОНЫ СЕЛЕВОГО ПОРАЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ДОЛИНЫ АКСАЙ-ТОН (СЕВЕРНЫЙ СКЛОН ТЕРСКЕЙ-АЛАТАУ)

Загинаев В.В.

Аспирант, Института водных проблем и гидроэнергетики Национальной Академии наук Кыргызской Республики

Аннотация

В данном исследовании приводится методика расчета зоны поражения селевым потоком на примере горных долин Аксай-Тон (Северный Тянь-Шань, хребет Терскей-Алатау). Для защиты от разрушительного действия селевых потоков и формируемых ими паводков создается система защиты, которая строится на основе информации, характеризующей как селепаводковый поток, так и его воздействие на горную долину. Важнейшей составной частью этой информации является карта зоны селевого поражения горной долины и прилегающей к ней подгорной равнины.

Ключевые слова: селевой поток, зона поражения, Терскей-Алатау, расход селевого потока.

Abstract

Zaginaev V.V.

Postgraduate student, Institute of water problems and hydropower, National Academy of Science

CALCULATION OF A ZONE OF DEBRIS-FLOW DEFEAT ON THE EXAMPLE OF THE AKSAY-TONE VALLEY (NORTHERN SLOPE OF THE TERSKEY ALATAU)

For protection against destructive action of debris-flows and the floods formed by them the system of protection which is under construction on the basis of information characterizing as debris-flow, and his impact on the mountain valley is created. The most important component of this information is the map of a zone of debris-flow defeat of the mountain valley and the piedmont plain adjoining. In this study, the technique of calculating the debris-flow affected area on the example of mountain valleys Aksay-Ton (Northern Tien Shan, Terskey Alatau range).

Keywords: debris-flow, affecting zone, Terskey-Alatau, debris-flow discharge.

Порядок определения зон паводкового и селевого поражения основан на подходе, где процессы прорыва, селеобразования и движения селевых потоков находятся в тесной взаимосвязи.

Прорывной поток при движении вниз по ущелью охватывает либо все днище речной долины, либо какую-то его часть в зависимости от морфологии долины, ее строения и гидрологического характера потока. Поэтому, для определения границ зон паводкового и селевого поражения учитываются гидрологический, литологический и морфологический факторы. Оцениваются факторы соответствующими параметрами: гидрологический - расходом потока - Q; литологический (селевой или паводковый характер потока) - плотностью потока с; морфологический - шириной В днища долины.

Для определения параметров необходимых для расчета зоны паводкого и селевого поражения разбиваются продольные и поперечные профили долины, где отражаются морфология ее днища и прилегающих к нему бортовых участков. По каждому поперечному профилю рассчитываются параметры, характеризующие прорывной поток: расход Q, высота прорывного потока Н, ширина прорывного потока - В (зона поражения).

Результаты

Расчет границ зоны селевого и паводкового поражения был выполнен для долин Тон и Аксу по Методике определения зон паводкового и селевого поражения. Расчет проводился в соответствии с «Порядком определения зон паводкового и селевого поражения при прорывах горных озер на территории Кыргызской Республики. СП КР 22-102:2001» [1]. При этом использовалась формула 1, И.И.Херхеулидзе [2], преобразованная для определения высоты паводкового потока:

(1)

В формуле: В - ширина днища; Н - высота потока; Q - расход потока; i - уклон русла.

Использование этой формулы возможно, если известна величина расхода селепаводкового потока, для определения которого необходимо представлять, как он формируется.

Начальный расход на разных участках был принят согласно Таблице 1, с учетом потери напора потока по длине. Величина потерь расхода зависит от удаления начального профиля от селевого очага.

Таблица 1 - Расходы паводков для расчета зоны селевого поражения по долинам бассейна Аксай-Тон

Кроме начального расхода в верховьях долин необходимо определить расчетные расходы селепаводковых потоков по р. Аксай и Тон после впадения в них боковых притоков, и после слияния рек Аксай и Тон. При этом исключался маловероятный вариант формирования мощных селевых потоков одновременно в нескольких боковых долинах и в главной долине. При впадении в главную реку бокового притока в расчет принимался максимально возможный расход по боковой или главной реке, к которому прибавлялся бытовой повседневный летний максимальный расход боковой или главной реки.

При расчете зоны поражения важно учитывать фактор обратной трансформации селя в паводок, при котором селевые потоки теряют свою энергию. Это проявляется в сбросе транспортируемого ими обломочного материала, уменьшении их плотности, и трансформации потока по следующей схеме: селевой - селе-паводковый - паводковый. Соответственно с трансформацией потока уменьшается его расход. Ниже селевых очагов горные долины выполаживаются. Полевые наблюдения за трансформацией селе-паводковых потоков по мере их движения вниз по долине после выхода из селевого очага показывают, что уменьшение расхода потока происходит так, как это показано на графике рис. 1. В результате полевых исследований нами было установлено, что уже через 2 км ниже устья селевого очага расход потока уменьшается на 75%.

Рис. 1 - График уменьшения расхода селе-паводкового потока при удалении от устья селевого очага (по результатам полевых обследований)

Для определения расхода селевого потока использовалась следующая формула [3]:

(2)

Где ж - Относительная влажность: , И - Объемная влажность;

Е - пористость селеформирующих грунтов;

Q_в - расход прорывного водного потока до трансформации его в селевой;

С_т - концентрация твердого материалов селевой смеси;

Формула применима при условии, что расход прорывного потока превышает критический для данного селевого очага (Q_в>Q_кр), а поступление потенциального селевого материала (псм) не ограничено. При прорывах горных озер эти условия выполняются.

Расчеты зон селевого поражения проводились в средних и нижних частях долин, куда доходят селевые потоки в виде паводков. При этом происходит выпадение из потока грубообломочного материала в виде осадка из навалов глыб и камней. Ниже по долине устремляется поток наносоводный, плотностью ниже 1,4г/см³ [4], расход которого определяет ширину зоны поражения в соответствии с морфологией долины. Для расчета ширины зоны поражения были определены расходы паводков применительно к конкретным долинам бассейна Аксай-Тон (табл.1).

Для уточнения на местности особенностей рельефа были построены по всей долине поперечные профили Рис. 2 отражающие морфологические особенности местности.

Рис. 2 - Примеры профилей, построенных для следующих долин: Профиль 23 - река Тон после впадения Аксая; Профиль 4 - река Корумды; Профиль 2а - река Ангесай

Уклон, являющийся одним из важнейших факторов при трансформации паводкового потока в селевой, определялся в полевых условиях, с использованием GPS приемника, а также по топографическим картам и космоснимкам в программах ArcGIS™, Google Earth™.

Для определения ширины зоны поражения на каждом участке долины необходимо:

- построить профиль этого участка долины по поперечному створу. Для этого необходимо выполнить профилирование долины с целью определения высоты потока;

- определить глубину селепаводкового потока относительно дна долины.

В верховьях реки Курумды расположено прорывное озеро Курумды-восточное, объемом 56 тыс.м³. В конце июля 2015 года ванна озера опасно переполнилась, что было связано с высокой температурой воздуха и активным таянием ледников в 3-ей декаде июля. 4 августа произошло частичное опорожнение озера. Сброс воды произошел через подземный канал стока. Уровень озера после прорыва понизился на 4м и стабилизировался. По долине Курумды прошел паводок, расходом до 25м³/сек. Обычный расход реки Курумды в это время составляет 6-7 м³/сек. При других сценариях прорыва возможны расходы намного выше, чем мы наблюдали в 2015 г. Исходя из данных таблицы 1 была построена карта-схема зоны поражения селепаводковыми потоками для бассейна рек Аксай - Тон (Рис.3).

Рис. 3 - Зона поражения селевыми и паводковыми потоками, долин рек Аксай-Тон. Синими точками указаны прорывоопасные озера. Линиями - продольные профили. Населенные пункты - черными точками

селевой паводок геологический морфологический

Население, проживающее в зоне поражения селевым потоком, должно быть информировано о селеопасных долинах и о зоне поражения в которую попадают жилые постройки, по которым возможно прохождение мощных потоков. Также важно знать основные характеристики и параметры селевых явлений. На основе прогнозной карты зон поражения селем до жителей проживающих в опасных зонах заблаговременно доводится информация об опасности и на основе этой информации строятся и разрабатываются эвакуационные мероприятия. Для расчета опасной зоны использовалась формула 3 и построенные профили при помощи GPS. На основе этих данных нами была построена карта-схема для защиты жителей долин Аксай - Тон (Северный склон Терскей - Алатау, Иссык-Кульская область) представленная на Рис. 3. В будущем возможны уточнения и изменения этой карты, так как в верховьях долин будут появляться новые озера, прорывные расходы которых могут увеличить принятые для расчета начальные расходы. Однако принципы самой методики расчета останутся неизменными.

Литература

1. Ерохин С.А. СП КР 22-102:2001. Порядок определения зон паводкового и селевого поражения при прорывах горных озер на территории Кыргызской Республики. - Б.: Государственная комиссия при Правительстве Кыргызской Республики по архитектуре и строительству, 2001. 17 с.

2. Херхеулидзе И.И. Скорости течения и русловые характеристики селевых потоков // Тр. Зак НИГМИ. 1972. Вып. 40 (46).

3. Ерохин С.А. Отчет о результатах работ по инженерно-геологическому изучению плотин высокогорных селеопасных озер Киргизии в 1988-1992 гг. Фонды Госгеолагентства КР. - Б., 1992. 289 с.

4. Ерохин С.А. Инженерно-геологическое изучение плотин высокогорных селеопасных озер на территории Таласской, Нарынской, Чуйской и Иссык-Кульской областей Кыргызской Республики. Отчет Инженерно-геологической партии Кыргызской комплексной гидрогеологической экспедиции по работам 2000-2008 гг. Фонды Госгеолагентства КР. - Б., 2008. С. 174-192.

Размещено на Allbest.ru