Основополагающие вопросы курса "Безопасность жизнедеятельности"

Исследования для краткосрочного и оперативного прогнозов землетрясения предусматривают детальное изучение сейсмического режима и различного рода аномалий физических и геологических полей. С этой целью в районах, где по долгосрочным прогнозам ожидается землетрясение, разворачивают специальную сеть временных сейсмостанций и пунктов наблюдения за различными предвестниками.

Еще в 1977-1978 гг., когда стали внедряться новые перспективные методы, казалось, что конечная цель уже близка. Затем появились трудности. Выяснилось, что ряд землетрясений происходит без четко выраженных предвестников; стали известны случаи, когда после характерных эффектов, которые рассматривались как предвестники, землетрясений не было. Прогноз землетрясений аналогичен изречению древнекитайского философа Конфуция: "Трудно поймать черную кошку в темной комнате, особенно если ее там нет".

В Японии предсказание землетрясений долгое время было уделом различного рода прорицателей и гадалок, а возможность получения научного прогноза появилась сравнительно недавно. Рикитаке (1979) пишет, что до 1960 г., несмотря на частые разрушительные землетрясения, в Японии не было серьезных исследований, а 30 лет назад (1930) сейсмологам даже не полагалось говорить о прогнозах землетрясений. В настоящее время в Японии исследованиями по прогнозу землетрясений занимается Японское метеорологическое агентство, Сейсмологический институт, Институт географических исследований. Создан координационный комитет по прогнозу землетрясений, который выделяет районы с наиболее реальной опасностью сильных землетрясений. Аналогичные работы ведутся и в других странах.

Все признаки землетрясений условно можно подразделить на физические и биологические. Обычно назревание сильного землетрясения длится многие годы, в течение которых проявляются определенные его предвестники. "Подготовка" слабого землетрясения и сопутствующие ей признаки укладываются в меньшие промежутки времени. Однако некоторые предвестники могут наблюдаться только в течение короткого периода перед землетрясением.

В настоящее время известно несколько десятков физических признаков, рассматриваемых в качестве предвестников землетрясений. К главным из них относятся: особенности сейсмического режима; вариации скоростей сейсмических волн, электромагнитные, деформационные, флюидные, аномальные изменения гравитационного и теплового полей, радиоактивного излучения и др.

Рассмотрим некоторые из этих признаков более подробно. Например, особенностью сейсмического режима является распределение в пространстве и времени слабых толчков и так называемое сейсмическое затишье - резкое сокращение количества слабых землетрясений в районе, где назревает сильный толчок.

Сейсмическое затишье было обнаружено перед сравнительно сильными землетрясениями на Гармском полигоне. Сейсмологи из Индии и США Кхатри и Уайс изучали сейсмический режим района Ассама в Северо-Восточной Индии за последние 150 лет. Они установили, что перед всеми сильнейшими землетрясениями наблюдалось сейсмическое затишье, причем продолжительность его зависела от магнитуды последующего землетрясения. Перед толчком с М = 6,8 затишье длилось семь лет, а катастрофическому землетрясению с М = 8,8 предшествовало затишье в течение 31 года [19]. Такие же сейсмические затишья, но с разными временными периодами, были отмечены перед сильными землетрясениями в различных сейсмоактивных зонах.

Сильным землетрясениям нередко сопутствуют световые эффекты, как это было, например, перед Ташкентским 26 апреля 1966 г. За несколько секунд до толчков в эпицентре раздался сильный гул и возникла ослепительная вспышка белого света. Японские ученые связывают это с выделением газа радона [б].

Флюидные предвестники - это изменение уровня, давления или расходов подземных вод, нефти, газа, а также изменение химического состава вод и газов. Исследования показали, что перед землетрясением в подземных водах в районе возможного землетрясения увеличивается выделение благородных газов -радона, гелия, аргона, соединений фтора и урана.

Рассмотренная группа физических предвестников, как правило, определяется специальными исследованиями и недоступна широкой массе населения. Однако следующая группа предвестников - биологическая, вполне может наблюдаться и фиксироваться населением.

Биологические предвестники - это реакция живых существ на приближающуюся катастрофу, которая проявляется в виде неспецифического для данного вида животного поведения. Эти предвестники относятся к категории краткосрочных и наблюдаются за несколько часов или суток до землетрясения.

Повышенной чувствительностью к приближающемуся землетрясению обладают отдельные люди, а также животные, птицы, рыбы, пресмыкающиеся и др. Например, перед Кеминским землетрясением (Казахстан) 1911 г. в 100 км от эпицентра на побережье оз. Иссык-Куль за несколько недель до землетрясения были очень беспокойны собаки, за 10 дней совершенно перестала ловиться рыба, а за несколько минут до толчка замычали коровы и заржали лошади. И таких примеров очень много [25].

Приведем наиболее общие черты поведения тех или иных животных [25]. Итак, собаки сильно воют, покидают крытые помещения, переносят щенят, жмутся к хозяевам или стараются их вытянуть на улицу. Коровы громко мычат, покидают загон, катаются по земле, отказываются от корма, могут преждевременно отелиться. Во многом схожее поведение у коз, овец, лошадей. Лошади, кроме того, бьют копытом о землю, дрожат, странно храпят, останавливаются в пути, стремятся убежать. Кошки прячутся, уходят из дома, переносят потомство, шерсть у них поднимается дыбом. Кролики, кроты, суслики, змеи покидают норы. На поверхности земли в массе появляются черви. Домашние птицы тревожно кричат, отказываются возвращаться в курятник или, напротив, бегут в него, раскинув крылья. У крыс и мышей притупляется чувство опасности. Рыбы всплывают на поверхность, выстраиваются в косяки и даже выбрасываются на сушу. Проявляют беспокойство и другие животные.

Наблюдая за ними надо помнить, что в каждом конкретном случае возможно проявление только одного из перечисленных признаков. Причем реагируют на невидимые изменения в земной коре не все особи. Особенно чувствительны, по мнению специалистов, собаки - около 36 процентов из них проявляют чувство беспокойства, тревоги. Затем по нисходящей из домашних животных следуют кошки, птицы, крысы, мыши и, наконец, аквариумные рыбки. Из диких животных наибольшей чувствительностью обладают еноты, попугаи, змеи.

Самый точный прогноз землетрясения принадлежит китайским сейсмологам. В 1975 г. ими в результате тщательных сейсмических наблюдений предвестников было предсказано сильное землетрясение (М = 7,4) в районе Хайчена - города со стотысячным населением. Оно произошло через шесть часов после объявления сейсмической тревоги, но к этому времени уже были приняты меры к тому, чтобы жертв было как можно меньше.

Между тем последовавшее в 1976 г. сильнейшее землетрясение в провинции Хэбэй, унесшее около 650 тысяч человеческих жизней, явилось полной неожиданностью для китайских сейсмологов.

Известны и другие примеры удачных краткосрочных прогнозов, но в целом такие случаи крайне редки.

Чтобы собрать информацию для составления точного прогноза, надо иметь такую сеть станций наблюдения за состоянием земной коры, которая обеспечила бы учет всех предвестников на всей территории готовящегося землетрясения. Данные от всех этих станций необходимо быстро передавать в единый центр и здесь комплексно обрабатывать с помощью ЭВМ. Такой сети станций пока еще нет ни в одном из сейсмоактивных районов, ее еще предстоит создать. Дело это сложное, требующее немалых затрат, сил и средств.

Надо добавить, что к прогнозу землетрясения предъявляются очень жесткие требования. Он должен быть очень высокоточным как по прогнозу места, так и по силе и времени ожидаемого землетрясения. В противном случае последствия его могут оказаться тяжелыми для предполагаемого района и вызвать большие социальные и экономические нарушения: упадет деловая активность, произойдет экономический спад, начнется миграция населения и др.

Вместе с тем неверно думать, что успешные прогнозы избавят нас от разрушительных последствий землетрясения. Прогноз в полной мере может быть эффективным только в том случае, когда проведен комплекс защитных мероприятий. Лучший способ уменьшить потери при землетрясении - это подготовиться к нему.

В настоящее время и в ближайшем будущем вряд ли будет реализована система надежных и точных, с большой степенью достоверности, прогнозов землетрясений.

Сейсмическая служба в Казахстане. Сейсмическая история Средней Азии и Казахстана, расположенных в центральной части средиземноморско-азиатского сейсмического пояса, чрезвычайно богата событиями. С древнейших времен здесь фиксировались многочисленные землетрясения, иногда предельные по своей мощи. Достаточно вспомнить такие землетрясения, как 9-балльное Беловодское 1885 г., 9-10-балльное Верненское 1887 г., 10-балльное Чиликское 1889 г., 9-балльное Каратагское 1907 г., 10-11-балльное Кеминское 1911 г., 9-балльное Сарезское 1911 г., 10-балльное Чаткальское 1946 г., 9-балльное Ашхабадское 1948 г., 9-10-балльное Хаитское 1949 г. и многие другие. Они были исключительными не только по силе, но и по площади распространения колебаний.

Катастрофические последствия имели Верненское 1887 г., Чиликское 1889 г. и Кеминское 1911 г. землетрясения. На рисунке 19 показаны эпицентры сильных землетрясений (М>6) в Казахстане [27].

Развитие инструментальной сейсмологии в республике началось в 1927 г. с открытия сейсмической станции "Алма-Ата", организованной сейсмической экспедицией Академии наук СССР. В настоящее время в Казахстане действуют четыре станции наблюдения: в Алатауском районе г. Адматы, в г. Каскелене, в селе Таврия Восточно-Казахстанской области и в Кокшетауской области. Последние две маленькие станции открыты недавно: одна на Иртышском разломе, другая в Кокшетау на природной платформе (см.: Казахстанская правда. 1997. 14 янв.). Также в горах Заилийского Алатау действует полигон по наблюдению за поведением животных в условиях максимально приближенных к естественным.

Главный центр сейсмической службы республики - Институт сейсмологии. Вопросы сейсмобезопасности входят также в компетенцию Агентства по чрезвычайным ситуациям.

В результате статистической обработки всех известных землетрясений в Казахстане, исходя из 12-балльной шкалы, была составлена карта сейсмичности юго-востока Казахстана, приведенная на рисунке 20 [27].

Карта сейсмического районирования - это официальный документ, которым должны руководствоваться проектирующие организации.

В районах, подверженных землетрясениям, осуществляется сейсмостойкое или антисейсмическое строительство - это основная мера защиты от землетрясения. Это значит, что при проектировании и строительстве учитываются возможные воздействия на здания и сооружения сейсмических сил. Требования к объектам, строящимся в сейсмических районах, устанавливаются строительными нормами, правилами и другими документами. По принятой в Казахстане 12-балльной шкале опасными для зданий и сооружений считаются землетрясения, интенсивность которых 7 баллов и более. Строительство в районах с сейсмичностью, превышающей 9 баллов, неэкономично. Поэтому в правилах и нормах указания ограничены районами 7-9-балльной сейсмичности. Обеспечение полной сохранности зданий во время землетрясения обычно требует больших затрат на антисейсмические мероприятия, а в некоторых случаях практически неосуществимо. Учитывая, что сильные землетрясения происходят редко, нормы допускают возможность повреждения элементов, не представляющих угрозы для людей. Наиболее благоприятными в сейсмическом отношении считаются скальные грунты. Сейсмостойкость сооружений существенно зависит от качества строительных материалов и работ. Поэтому нормы вводят ряд обязательных конструктивных ограничений и требований. К их числу относится, например, ограничение размеров строящихся зданий в плане и по высоте. Для уточнения данных сейсмического районирования проводится сейсмическое микрорайонирование, с помощью которого интенсивность землетрясений в баллах, указанная на картах, может быть скорректирована на ? 1...2 балла в зависимости от местных тектонических, геоморфологических и грунтовых условий. Сейсмическое микрорайонирование для г. Алматы имеет принципиально важное значение, так как накопленный статистический материал и проведенные исследования показали (рис. 21. Караван. 1997. 17 окт.), что практически весь город Алматы покрыт "паутиной" тектонических разломов.

Последствия землетрясения. На открытом пространстве землетрясения для человека не опасны. Крайне редки случаи, когда человек становился жертвой непосредственно сотрясений земной поверхности или ее развалов.

Другое дело, когда человек находится в современном городе: обрушение зданий, падение стекол с верхних этажей, порыв линий электропередач, газопроводов, возникающие пожары приводят к многочисленным жертвам среди населения.

Кроме того, даже при землетрясениях средней силы оборудование и содержимое зданий таят большую опасность для людей: могут опрокинуться незакрепленные шкафы, стеллажи с имуществом на складах, в мастерских - станки, из емкостей могут выплескиваться ядовитые жидкости.

Но самый страшный спутник землетрясения - огонь. При сильном землетрясении рвутся газопроводы, разрушаются печи, падают лампы, замыкаются электропроводки. Особенно опасно образование искр от ударов или коротких замыканий в нефте- и газохранилищах. Количество вторичных пожаров зависит от плотности населения, отсутствия системы тушения пожаров, паники населения и т. д.

Большую опасность представляют громадные оползни и обвалы. В результате землетрясения на Памире в 1911 г. обвал горных пород перегородил ущелье, в котором спустя несколько лет образовалось Сарезское озеро длиной 60 км и максимальной глубиной около 500 м. Такие озера имеются в горах Заилийского и Кунгей Алатау. В результате же Хаитского землетрясения 1949 г. огромный обвал обрушился на сады и постройки Хаита - районного центра в Таджикской ССР. В считанные секунды поселок со всеми жителями был погребен под 70-метровым слоем горных пород [27].

Нередко при землетрясениях рыхлые горные породы, пропитанные влагой, сорвавшись с крутых склонов, запруживают реки, увеличившаяся в несколько десятков раз, вздувшаяся грязекаменная масса превращается затем в грозный селевой поток, который со скоростью курьерского поезда несется с гор, сметая все живое на своем пути, неся новые разрушения и жертвы.

Вторая группа последствий в самой тяжелой форме проявляется там, где правительственные органы, местные власти и их различные службы не готовы к стихийным бедствиям: отсутствуют специальные спасательные отряды, не разработаны планы на случай землетрясения, не проводились мероприятия, связанные с подготовкой населения и т. д.

Поэтому все усилия правительственных органов, отдельных служб по подготовке к землетрясению должны быть направлены на заблаговременную разработку действенных мер по защите людей и материальных ценностей от разрушительных землетрясений и ликвидации их последствий.

В настоящее время ликвидация последствий стихийных бедствий проводится не только силами той или иной страны, где произошло это бедствие, но, все чаще и чаще, при активном участии других стран.

Как подготовиться к землетрясению. Необходимо прежде всего укреплять здания и сооружения на сейсмостойкость. В каждом учреждении должен быть разработан план экстренных мероприятий на случай землетрясения, с указанием в нем ответственных лиц и перечислением их обязанностей.

Внимательно осмотрите свое рабочее место - не угрожает ли вам падение тяжелых предметов; стеллажи, шкафы, сейфы постарайтесь разместить так, чтобы обеспечить максимальную безопасность.

Дома все жильцы должны знать, где находится рубильник, газовый и водопроводный магистральные краны, чтобы в случае необходимости можно было их перекрыть.

Опасные вещества (ядохимикаты, легковоспламеняющиеся жидкости) храните в надежном, хорошо изолированном месте, где они не смогут разбиться или рассыпаться.

Шкафы, полки и стеллажи в квартирах нужно закрепить, а с верхних полок и антресолей снять тяжелые предметы. Уберите кровати от окон и наружных стен - они обрушиваются в первую очередь. Имейте дома запасы питьевой воды и консервов в расчете на несколько дней.

При сильном землетрясении неизбежны порывы линий электропередач и вы рискуете оказаться в полной темноте. Поэтому имейте всегда в доме в удобном месте карманный фонарик и батарейки. Держите наготове документы, аптечку перовой помощи, проверьте запас в ней необходимых для вас лекарств и перевязочных материалов. Обучите членов своей семьи правилам оказания первой медицинской помощи.

Психологическая подготовка к землетрясению имеет огромное значение. Даже элементарные знания о землетрясениях, систематические учебные тревоги психологически подготовят людей, помогут им сохранить спокойствие и избежать нервных расстройств во время подземных толчков.

Разъясните членам своей семьи, что они должны делать во время землетрясения и после него.

Следует продумать заранее план действий во время землетрясений в обычных условиях: дома, на работе, в театре или на улице. Это поможет вам в дельнейшем действовать спокойно и результативно в аварийной ситуации.

И все же внезапные сотрясения казавшегося таким незыблемым здания, стен, падение предметов, звон бьющегося стекла могут страшно испугать вас, посеять панику среди окружающих людей.

Помните! Самое разумное в подобной ситуации - не поддаваться панике! Не кричите, не мечитесь бестолково, мешая себе и другим. Сохраняйте спокойствие и постарайтесь успокоить других.

Если вы в помещении - оставайтесь в помещении. Вы можете попытаться покинуть его, если находитесь не выше второго этажа. Покидая помещение, спускайтесь по лестнице, а не на лифте - вероятнее всего он остановится.

В помещении станьте в безопасном месте - у внутренней стены, в углу, во внутреннем дверном проеме или у опорной колонны. Если возможно, спрячьтесь под стол - он защитит вас от падающих предметов и обломков. Держитесь подальше от окон и тяжелой мебели.

Не пользуйтесь свечами, спичками, зажигалками - возможен пожар от утечки газа.

В школах, детских садах по команде старшего дети должны немедленно залезть под парты или столы, закрыть голову руками и отвернуться от окон.

Если вы оказались на улице - оставайтесь там, но не стойте вблизи зданий, а перейдите на открытое пространство. Держитесь в стороне от нависающих балконов, карнизов, парапетов, опасайтесь проводов.

Если вы находитесь в автомобиле - остановитесь на открытом месте, но не покидайте автомобиль, пока толчки не прекратятся. Ваши услуги могут понадобиться для спасения других людей.

Но вот, наконец, толчки прекратились. Почва под ногами снова обрела устойчивость. Но опасность не миновала!

После землетрясения. Ни в коем случае не выдумывайте и не передавайте никаких сведений, прогнозов, догадок, слухов о предполагаемых последующих толчках. Пользуйтесь только официальными сообщениями по этому поводу.

Проверьте водопровод, газ, электричество. Если имеются повреждения, отключите линию. Утечку газа проверяйте только по запаху: не зажигайте спичек. Если обнаружили утечку газа, откройте все окна и двери, немедленно покиньте помещение и сообщите соответствующим службам. Не занимайте телефон для обмена впечатлениями - он может понадобиться для более важных дел.

Избегайте поврежденных зданий, не заходите в них за вещами. Помните, что высокая опасность повторных толчков сохраняется в первые часы после землетрясения. Она остается значительной также в течение 2-3 суток с момента первого сильного толчка.

Всегда и во всем будьте образцом мужественного, спокойного гражданского поведения, это поможет вам сохранить жизнь в самых экстремальных ситуациях.

Сель

Причины селя и его масштабы. Сель (от арабского "сайль" - бурный поток) - грязевые или грязекаменные потоки, внезапно возникающие в руслах горных рек вследствие резкого паводка, вызванного интенсивными ливнями, бурным снеготаянием и др.

Селевые потоки распространены в горах Казахстана, Кавказа, Алтая, Киргизии и в других горных районах мира (Австрия, Франция, Япония, Китай и др.) В прошлом, да и нередко в наше время, селевые потоки настолько катастрофичны, что полностью разрушают населенные пункты, коммуникации и "важные объекты.

Селевой поток часто характеризуется внезапностью возникновения, масштабностью размеров и огромной разрушительной силой. За короткий промежуток времени сель изменяет русло в горных речках, вид и форму долин, превращая их в бездонные каньоны или глубокие овраги. При выходе из гор на предгорную равнину сель обычно распластывается и образует мощные конусы наносов, масса которых исчисляется несколькими миллионами тонн и похожа в застывшем виде на бетон. Толщина этих наносов доходит до двух метров [26].

Причины возникновения селя: ливневые дожди, прорывы моренно-ледниковых озер за счет их переполнения в результате обильного таяния снегов (гляциальные) и землетрясения. Существенное влияние на процесс возникновения селей может оказывать и непродуманная хозяйственная деятельность человека: взрывные работы в горнодобывающей промышленности или при строительстве горных дорог и гидротехнических сооружений, а также массовые отвалы отработанных горных пород (напр., в бассейне р. Текели из-за отвалов периодически возникали катастрофические сели).

В последние годы, вследствие высокой загрязненности воздушного бассейна и вызванного ею отложения пыли на ледники, сильно активизировались гляциальные процессы.

Особой мощностью и высокой насыщенностью землей и камнями отличаются сели, возникающие в результате землетрясений от прорывов моренно-ледниковых озер и временных завальных водоемов, образованных оползнями и обвалами. На втором месте по размерам и разрушительным последствиям стоят ливневые сели.

Все крупнейшие сели, по существу, представляют собой жидкую смесь воды и грязекаменной массы. При этом грязекаменная масса составляет по объему 50-85% и создает удельный вес в пределах [17]: 1,8...2,2 т/м3 - у ливневых селей и 2,2...2,4 т/м3 - у гляциально-прорывных и сейсмогенных селей.

Одной из особенностей грязекаменного селя является его волнообразный и заторный характер. Сель движется со скоростью 5...12 м/с, перемещает на своем пути валуны диаметром до 6 м и весом до 300 т. Расходы селя достигают огромной величины: в горах - 1 000...12 000 мУс, на выходе из гор - 100... 300 m'/c [17]. Движение потока сопровождается сильным грохотом и содроганием склонов. При ударе селя о крутые повороты и пороги русла наблюдается массовый выброс крупных валунов на высоту до 15...20 м, а более мелкие камни разлетаются в радиусе до 40...50 м. В результате разбрызгивания селевой массы и обрушения склонов образуется сплошное пылевое облако с запахом гари, которая образуется от ударов камней друг о друга. Высота волн селевого потока в узких и заторных местах достигает 20...30 м, а на расширенных участках - 7... 12 м. На пути своего движения вал такой высоты, особенно первый, создает сильную воздушную волну, действующую в радиусе до 50 м [17]. Селевой поток обладает большой ударной силой, превышающей 100 т/м2, и на своем пути разрушает все гидротехнические сооружения, вырывает с корнями деревья, рушит дома, валит опоры электролиний и т.д. Величина долинных наносов грязи и камней достигает 5...10 млн. м3, что, в конечном итоге, полностью меняет облик долины и даже делает ее непригодной для хозяйственной деятельности (напр., в 1970 г. ливневый сель разрушил конголезский город Букаву настолько, что пришлось выстроить город заново в другом месте [26]).

Селеопасность гор Казахстана. По мощности и разрушительности селей Казахстан занимает одно из первых мест в СНГ. Основными селеопасными районами республики являются Заилийский, Джунгарский и Таласский Алатау, горы Каратау, Кунгей, Кетмень и Казахстанский Алтай. На рисунке 22 [17] приведена карта горных районов Казахстана с указанием селеопасности районов. Селеопасность районов определяется количеством селей, действующих бассейнов, а также их масштабами. Выделены четыре селеопасных района (см. рис. 22):

- весьма селеактивный - горы Заидийского Алатау;

- сильноселеактивный - горы Джунгарского и Таласского Алатау;

- среднеселеактивный - горы Каратау, Кунгей и Киргизский Алатау;

- слабоселеактивный - Чу-Илийские горы, Кетмень, Саур-Тарбасский и Казахстанский Алтай.

В республике насчитывается более 300 крупных селевых бассейнов (с учетом мелких - более 600), где за период с 1841 по 1986 г. зарегистрировано около 780 случаев прохождения седей. Из них 83% составили сели от выпадения ливневых дождей, 15% - от прорыва моренно-ледниковых озер и 2% - от землетрясений в результате прорыва временных завальных водоемов, образованных оползнями и обвалами. На рисунке 23 [ 17] показано распределение количества селей по месту возникновения и по причине происхождения.

Однако точных данных о селях крайне мало. Многие сели, особенно прошедшие в слабоосвоенных горных районах, остаются незамеченными.

К числу крупных катастрофических селевых потоков на территории Казахстана относятся сели, прошедшие в 1841 и 1887 гг. (сейсмогенные), в 1921 г. (ливневый) и в 1963, 1973, 1977 гг. (гляциальные).

Сейсмогенные сели 1841 г. и 9 июня 1887 г., известные как "Верненская катастрофа", сильно разрушили г. Верный. Объемы селевых выносов достигали в бассейнах рек Малой и Большой Алматинки до 10-12 млн. м3, а в долине р. Аксай - до 26 млн. м3.

Ливневые селевые потоки в ночь с 8 на 9 июля 1921 г. охватили все реки Заилийского Алатау. Особой мощностью, вследствие активного действия всех притоков, они отмечены на реках Малая и Большая Алматинка, Талгар и Иссык. В течение пяти часов значительная часть Алма-Аты была превращена в руины и залита грязекаменной массой. Еще и сейчас многие огромные валуны, вынесенные селем 1921 г., лежат на улицах города в качестве "памятников" разрушительной стихии (напр., возле гостиницы "Казахстан").

Гляциальные сели 1963,1973 и 1977 гг. характеризуются как крупнейшие сели века. Сель 7 июля 1963 г. уничтожил естественное озеро Иссык (по р. Иссык) и часть жилых кварталов в с. Иссык. Сель 15 июля 1973 г. грозил разрушить плотину Медео. Объем селехранилища в 6,2 млн. м3 был заполнен в течение трех часов грязекаменной массой объемом 5,5 млн. м3 (из них 4 млн. м3 - наносы и 1,5 млн. м3 - вода). После его прохождения в селехранилище осталось всего 30% свободного объема, что явно было недостаточно для задержания новых катастрофических селей. Плотина была поднята на 40 м и при окончательной высоте в 150 м емкость селехранилища составила 12,6 млн. м3.

Сель 3-4 августа 1977 г. прошел по р. Большая Алматинка, и общий объем наносов составил 6 млн. м3 (из них 1 млн. м3 -вода). Он уничтожил высоковольтную линию электропередачи, автодорогу, мосты, дикоплодные сады, живописную долину, котлован строящейся плотины, а в черте города водохранилище Сайран объемом в 2 млн. м3 было частично занесено валунами и грязью.

В последние годы гляциальные сели носят прогрессирующий характер. Их возрастающая активность начала проявляться в горах Заилийского Алатау после 1950 г. и достигла максимума в 1970-е гг. [17]. Активизация этих процессов обусловлена потеплением климата и загрязнением поверхности ледников в результате интенсивной деятельности человека.

В настоящее время в высокогорной зоне Заилийского Алатау идет процесс отступления ледников и роста открытых площадей моренных образований. Так, например, центральный ледник Туюксу за период 1949-1985 гг. линейно отступил на 750 м, по высоте поднялся на 110м.

Селеопасность рек Заилийского Алатау. Горы Заилийского Алатау обладают наибольшей селевой активностью по сравнению с другими горными районами Казахстана.

Наглядное представление о селевой активности рек Заилийского Алатау дает карта-схема общей селеопасности.

Особо интенсивным селеобразованием и мощными селепроявлениями ливневого и гляциального происхождения характеризуются бассейны Малой, Большой Алматинки, Талгара и Иссыка. За период 1841-1986 гг. из 778 селей по Казахстану 450 приходятся на реки Заилийского Алатау.

Высокая активизация и мощное проявление селевой деятельности рек Малой и Большой Алматинок, Аксая, Талгара и Иссыка обусловлены центральным расположением в Заилийском Алатау с наибольшими высотами до 4 200-4 900 м, высокой степенью оледенения бассейнов до 10-26% и интенсивным проявлением ливневой деятельности.

Распределение числа случаев прохождения селей по рекам Заидийского Алатау выглядит так, в %: Большая Алматинка -до 35%, Аксай - 21%, Малая Алматинка - до 14%, Талгар - до 14%, Иссык - до 4%, а на остальные реки (Тургень, Чилик, Узункаргаль, Чемолган, Каскелен) приходится от 1 до 3% на каждую (рис. 25) [17].

Защита от селей. Под угрозой разрушительного воздействия селей находятся многие города Казахстана - Алматы, Иссык, Талгар, Каскелен, Сарканд, Джаркент и Текели с общим числом населения свыше пяти миллионов человек, а также трасса Большого Алматинского канала и другие важные объекты хозяйствования. Поэтому проблема противоселевой защиты в Казахстане имеет особо важное государственное значение.

Планомерная работа по борьбе с селями в Казахстане начата с 1973 г. с образованием государственного предприятия "Казселезащита". В настоящее время "Казселезащита" входит в Агентство по чрезвычайным ситуациям.

К основным методам борьбы с селями относятся:

- строительство крупных селезадерживающих плотин -селехранилищ;

- стабилизация селевых русел рек системой сквозных и глухих запруд;

- устройство водосбросов из моренно-ледниковых озер;

- устройство в черте города водосбросных трактов с системой наносоотстойников.

Первым примером успешной борьбы с селями в нашей стране и в мировой практике стало строительство комплекса противоселевой защиты г. Алматы, показанного на рис. 27 [17].

Были сооружены три крупные селезадерживающие плотины: на реке Малая Алматинка 150-метровая плотина Медеу с емкостью селехранилища 12,6 млн. м3 и 17-метровая плотина Мынжилки с емкостью 0,22 млн. м3, а на реке Большая Алматинка - 40-метровая плотина с емкостью 8,2 млн. м3. В верховьях этих рек для опорожнения моренных озер построены водосбросные каналы и подъездные пути к ним, а в черте города - водосбросные тракты с наносоотстойниками.

Действия при угрозе селя. "Казселезащита" разработала и использует схему оперативного оповещения населения на случай реальной селевой опасности. Служба оповещения оснащена специальным вертолетом, оборудованным громкоговорящей установкой и радиостанцией, что позволяет прямо с борта передавать на Землю информацию о прохождении селя или угрозе его возникновения.

Доступ в селеопасный район перекрывается нарядами милиции и службой ГАИ и разрешается только по специальным пропускам.

Любители горного отдыха должны руководствоваться следующими правилами:

- не останавливаться на отдых и не разбивать палатку вблизи селеопасных русел рек;

- при обнаружении признаков селевого потока (грохота, гула, сотрясения почвы от ударов камней и др.) необходимо как можно дальше отойти от русла вверх по склонам;

- не спускаться в русла водотоков после прохождения селевого вала, так как сель движется отдельными периодическими валами высотой до 10 м и после первого вала может последовать очередной вал.

Снежные лавины

Лавина - это снежная масса, соскользнувшая с горного склона и движущаяся под действием силы тяжести. Она увлекает на своем пути все новые массы снега. Объем даже сравнительно небольших лавин составляет около 20 тыс. м3, а объем одной из лавин, наблюдавшейся в долине реки Очапары (Кавказ), составил около 2 500 тыс. м3 [22]. Лавины падают со скоростью 70... 100 км/ч (а крупные сухие лавины могут развивать и 360 км/ч) [8; 9]. Сила удара может доходить до 50 т/м2 (деревянный дом выдерживает не более 3 т/м2, а при 10 т/м2 вырываются с корнем вековые деревья). Разрушительное действие лавин усиливается воздушной волной, которая движется впереди снежной массы и сама по себе, даже без удара лавины, вызывает значительные разрушения.

Причины лавин - это обильный снегопад (более 10 мм влаги в сутки), иди дождь на уже лежащий снег, солнечное тепло и землетрясение силой более 5-6 баллов.

Известно, что оптимальные условия для лавин - это заснеженные склоны крутизной от 30° до 40°. Чтобы лавина сошла, здесь нужен или свежий снег в 30 см, или лежалый - не меньше 70 см. Если склон круче 45°, лавина сходит после каждого снегопада. При крутизне более 50° снег осыпается к подножию склона и лавина не успевает сформироваться.

Обширные территории Казахстана подвержены разрушительному воздействию снежных лавин. Наиболее лавиноопасны горы Казахстанского Алтая, Джунгарского Алатау, хребты Северного и Западного Тянь-Шаня (около 50 тыс. км2). Потенциально подвержены снежным лавинам около 200 тыс. человек [47]. Особенно крупные, объемом более 300 тыс. м3, снежные лавины отмечались в 1966 г. в бассейне реки Малой Алматинки. В зоне поражения лавинами оказалась строящаяся плотина и каток Медеу. Часто лавинные выбросы сливались в один сплошной снежник длиной 2-3 км.

По статистике в Европе ежегодно лавины разного вида уносят в среднем около 100 человеческих жизней [14].

Противолавинные профилактические мероприятия делятся на две группы: пассивные и активные.

Пассивные способы состоят в использовании опорных сооружений, дамб, лавинорезов, надолбов, снегоудерживающих щитов, посадках и восстановлении леса и др. (рис. 27) [13].

Активные методы заключаются в искусственном провоцировании схода лавин путем обстреливания из пушек иди минометов тех мест на склонах гор, где накапливается снег.

Оползни и обвалы

Оползень - скользящее смещение вниз по уклону под действием силы тяжести масс грунта, формирующих склоны холмов, гор, речные, озерные и морские террасы (рис. 28 [13]).

Обвалы, в отличие от оползней, наблюдаются в большей степени в высокогорной местности, где крутизна склонов наибольшая.

Оползни и обвалы достаточно широко распространены во всех горных регионах республики. В отдельных случаях крупные завалы, образованные оползнями и обвалами, послужили причиной образования живописных высокогорных озер: Большого Алматинского, Иссыка и др.

Причины оползней и обвалов - это подземные и поверхностные воды, выветривание склонов, землетрясения, хозяйственная деятельность человека и некоторые другие.

В зависимости от массы, вовлеченной в оползневый процесс, оползни по мощности подразделяются на:

- малые до 10 тыс. м3;

- средние - от 11 до 100 тыс. м3;

- крупные - от 101 до 1 000 тыс. м3;

- очень крупные - свыше 1 000 тыс. м3.

Оползни возникают вследствие нарушения равновесия пород и формируются, как правило, на участках, сложенных чередующимися водоупорными и водоносными породами грунта. Сами по себе оползни и обвалы представляют угрозу лишь на ограниченном пространстве, непосредственно примыкающем к неустойчивому склону. Однако этот тип смещений горных пород опасен тем, что их возникновение нередко порождает катастрофические вторичные явления - селевые потоки и паводки, связанные с прорывами временных запрудных водоемов. Так прорвалось оз. Иссык в 1963 г.; в Кунгей Алатау в 1983 г. прорвалось оз. Каинды, в 1984 г. частично опорожнилось оз. Кольсай (нижнее), в 1989 г. - прорвалось завальное оз. Урюкты.

В последние годы значительно обострилась проблема оползней в низкогорной зоне Заилийского Алатау (зона "прилавков") в связи с интенсивным использованием горных склонов под дачное и приусадебное хозяйство. Это обусловлено нарушением норм и бесконтрольностью водопользования на лессовых породах, что привело к нарушению устойчивости склонов, возникновению оползней и оплывин. В такой ситуации сильное землетрясение (по аналогии с известным Гиссарским землетрясением 1989 г. в Таджикистане) может спровоцировать массовый сход оползней в указанной зоне, вызвать значительный ущерб и повлечь многочисленные людские потери.

Противооползневые мероприятия - это устройство дренажа для подземных и поверхностных вод, закрепление грунта лесопосадками, подпорка грунта в месте возможного выпирания, ограничение хозяйственной деятельности с целью сохранения устойчивости склонов и др.

ГИДРОСФЕРНЫЕ ОПАСНОСТИ

Наводнения

Наводнение - значительное затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море, вызываемого обильным притоком воды в период снеготаяния или ливней, ветровых нагонов воды, при заторах, зажорах и т.п.

Особенно сильные затопления катастрофического характера могут образоваться при воздействии гравитационных волн подводного землетрясения - цунами (в переводе с японского -волна в заливе). Высота волны может быть более 20 м и в прибрежных водах скорость ее составляет 50... 100 км/ч [46]. Цунами возможны на востоке России; Сахалин, Курилы, Камчатка. В открытом море цунами обычно пологи и неощутимы для судов. Однако с приближением к берегу их крутизна быстро возрастает и они с колоссальной силой обрушиваются на побережье.

Гидрологи все наводнения разделили на четыре типа.

Низкие - наблюдаются на равнинных реках и бывают раз в 5-10 лет. Они практически не нарушают ритм жизни при соответствующей подготовке.

Высокие наводнения заливают довольно большие участки речных долин и иногда существенно нарушают привычный быт, даже требуя эвакуации людей и случаются раз в 20-25 лет.

Выдающиеся наводнения случаются раз в 50-100 лет, затапливают не менее 50% сельскохозяйственных угодий и вызывают массовую эвакуацию населения. Начинается затопление городов и населенных пунктов.

Катастрофические наводнения случаются раз в 100-200 лет: затапливается несколько речных систем, полностью меняется уклад жизни (говорят, примерно так выглядел всемирный потоп).

В Казахстане наводнения отмечаются в северных, центральных, западных и восточных областях в связи с весенним таянием снега в бассейнах равнинных рек Урала, Тобола, Ишима, Иртыша, Нуры и др., а также их многочисленных притоков. На Сырдарье наводнения происходят во время ледостава и ледохода при повышенных сбросах воды из Шардаринского водохранилища в зимний период, а на правых притоках Иртыша случаются в летний период при активном таянии ледников и выпадении дождей.

Реальную опасность представляют крупные водохранилища в случае аварии или других природных явлений. Под угрозой затопления находится свыше 600 тыс. км2 территории с 72 населенными пунктами (в т. ч. 11 городов) с населением более одного миллиона человек. Всего в Казахстане 16 водохранилищ, но наибольшую опасность, в случае аварии, представляют Бухтарминское, Кировское (г. Тараз), Вячеславское (южнее Астаны), Ташуткульское (Жамбылская область), Каргалинское водохранилища.

Большую опасность таят в себе накопители сточных вод крупных городов республики (Алматы, Актобе, Тараза и др.). Из-за недостаточности выделяемых на реконструкцию средств существует угроза прорывов накопителей с образованием катастрофических паводков, имеющих тяжелые последствия для населения. Например, 28-29 января 1988 г. прорвался отстойник сточных вод г. Алматы - Жаманкум. Максимальные расходы паводка были в пределах 2...4 тыс. мУс, а объем составил 70 млн. м3. При этом погибло 19 человек, было разрушено несколько зданий, сооружений, автодорожный и железнодорожные мосты. И только из-за малонаселенности местности катастрофа не приобрела поистине грандиозные масштабы.

Еще одной из причин наводнения может стать ветровой нагон воды на сушу. Он характерен для океанических и морских побережий и отмечается во многих местах земного шара (Россия, Бельгия, Индия, Китай и др.)

Отмечается это явление и в Казахстане на побережье Каспийского моря. Весной и осенью, в период сильных ветров, морское побережье от с. Ганюшино (на границе с Астраханской областью) до полуострова Бузачи на Мангышлаке во многих местах затапливается водой на расстояние до 50 км [21]. Нагоны воды здесь характеризуются одним неожиданным и коварным свойством. В связи с незначительным уклоном местности, высоким уровнем залегания грунтовых вод и заболоченностью, морская вода как бы регулирует уровень грунтовых вод, подпитывает их. Поэтому в периоды нагона воды, еще находясь вдали от линии морского побережья, на заболоченной местности, вдруг незаметно оказываешься по щиколотку в воде, которая все прибывает, образуя вокруг тебя обширное водное пространство. Это коварное явление обманывает даже инстинкт животных (сайгаков), которые в большом количестве спасаются на оградительных дамбах.

На севере Каспия сгонно-нагонные колебания уровня моря достигают очень больших величин - более двух метров. Иногда эти явления носят характер стихийных бедствий.

Интересно отметить, что в тех случаях, когда идет моряна (ветер) и поднимается уровень моря, вследствие очень пологого берега, затопление его происходит настолько быстро, что даже легковые автомобили не в состоянии уйти от воды и избежать затопления. Поэтому моряна очень опасна и местные жители это прекрасно знают.

Средняя продолжительность нагонов и стонов в большинстве случаев составляет 10-12 часов, наибольшая 24 часа и в редких случаях около двух суток и более.

Другое явление Каспия - это повышение его уровня, что ведет к затоплению и подтоплению территории с населенными пунктами, нефтяными скважинами и линиями электропередач. Каспий считается крупнейшим в мире замкнутым бессточным морем. Его характерной особенностью являются значительные периодические (тысячелетние, вековые и многолетние) колебания уровня с максимальной амплитудой до 25 м за последние 10 тыс. лет и до 15 м за последние 2,5 тыс. лет в диапазоне абсолютных отметок земной поверхности минус 20-35м. Только в течение нашей эры наблюдалось шесть крупных трансгрессий Каспия с амплитудой колебаний уровня в пределах 5-10 м, каждый раз опустошавших побережье этого моря и служивших причиной гибели многих очагов цивилизации. С этим, видимо, связано то, что в зоне Каспия, особенно в часто затопляемой его северной части отсутствуют крупные древние города, а его побережье с исторических времен заселяют племена, ведшие кочевой образ жизни.

Повышение уровня Каспийского моря продолжается уже в течение 20 лет. За период 1978-1993 гг. уровень моря повысился примерно на три метра [21]. Средняя интенсивность подъема уровня моря за эти годы составила около 14 см в год. За это время Каспий вышел из берегов в глубь территории на 20...40 км и затопил семь населенных пунктов, 600 тыс. га земли, 127 нефтяных скважин, 1,5 тыс. км линий электропередач и др.

При повышении уровня моря до отметки минус 25 м, что может произойти к 2010 г. (в 1996 г. уровень достиг минус 26,6 м), будет затоплено 3 млн. га пастбищных угодий (2,5 млн. га - морем и 0,5 млн. га - нагонными водами). Под затопление попадут города Атырау и Актау с их важнейшими объектами: нефтеперерабатывающим заводом, химкомплексом, морским портом, Мангыстауским энергокомбинатом; затопленными окажутся 43 месторождения нефти [34]. Даже частичное уменьшение ущерба от этого явления требует ежегодных затрат, исчисляемых сотнями миллионов тенге.

Наводнения - довольно частое явление на Земле и с учетом причин, их вызывающих, можно привести следующую классификацию, табл. 40 [13].

Гибель людей во время наводнения и огромный материальный ущерб заставляет людей изучать это явление и изыскивать способы защиты от него.

Особое значение в борьбе с наводнениями имеет своевременное прогнозирование, оповещение населения и эвакуация из районов вероятного затопления. Наиболее эффективные методы борьбы с наводнениями - своевременная расчистка русел рек ото льда и заторов, устройство водохранилищ, защитных дамб и струенаправляющих насыпей и др.

Борьбу с заторами и зажорами на реках в период ледохода ведут, как правило, взрывными методами с привлечением вертолетов, бомбардировочной авиации иди с помощью минометов [26].

АТМОСФЕРНЫЕ ОПАСНОСТИ

Ветровое движение воздушных масс

В зависимости от места происхождения (суша, море), от характера движения воздушных масс (вихреобразное, потоковое и т. д.) и от скорости движения все ветры подразделяются на ураганы, бури, штормы, циклоны, тайфуны, смерчи и т. п. Нередко движение воздушных масс вызывает катастрофические последствия: гибнут люди, животные, разрушаются здания и сооружения.

Скорость ветра может достигать значений, превышающих скорость звука в воздухе, т. е. более 1 194 км/ч [26]. При этом скоростной напор оказывает давление свыше 400 кг/м2 (при скорости 40 м/с - давление 100 кг/м2).

Для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море английский адмирал Ф. Бофорт в 1806 г. разработал условную шкалу, которая после изменений и уточнений в 1963 г. была принята Всемирной метеорологической организацией и широко применяется в синоптической практике (табл. 41) [26]. Однако даже сейчас уже ясно, что эта шкала недостаточна для более точного анализа последствий ураганов, так как в нее не входят ураганы со скоростью более 210 км/ч, которые тоже не редки.

Циклоны тропические и внетропические - это гигантские атмосферные вихри с убывающим к центру давлением воздуха и циркуляцией его вокруг центра против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой - в южном. Ширина циклонов, возникающих и развивающихся во внетропических широтах - внетропических циклонов, - порядка тысяч километров в начале развития и до нескольких тысяч в стадии центрального циклона, скорость ветра шесть-восемь баллов. Ветры доходят до штормовых, а иногда и до ураганных. Тропические циклоны возникают в тропических широтах. Средняя ширина их - несколько сот километров, высота - 6-15 км.

Центральная часть - "глаз бури" - обладает низким давлением, слабыми ветрами и низкой облачностью. Она окружена кольцом плотных облаков с ураганными скоростями вращения. Тропические циклоны Атлантического океана обычно называются ураганами, западной части Тихого океана - тайфунами.

Тайфуны, образующиеся в Тихом океане, обычно достигают силы самого мощного урагана и сопровождаются интенсивными ливневыми дождями. На море они образуют огромные волны, которые, врываясь на побережье, разрушают селения, города и затопляют целые районы. Попадая на сушу, тайфуны быстро затухают. Их приближение сопровождается очень сильным падением атмосферного давления.

Разрушительная сила тайфунов столь велика, что для их изучения и прогнозирования в некоторых странах созданы специальные государственные организации. По установившейся традиции каждому тайфуну присваивается женское имя.

Выделяемая тайфунами энергия равна взрыву многих ядерных зарядов. Наиболее часто они бывают в Японии, Китае, США (до 120 в год). В СНГ тайфуны доходят в районы Дальнего Востока, Приморья, Сахалина и Курильских островов.

Штормы, как видно по шкале Бофорта, имеют 9-11 баллов. Штормы вызывают сильные волнения на воде, а на суше -большие разрушения: вырывают с корнем деревья, опрокидывают машины, строительные краны, разрушают дома.

Смерчи (в Европе их называют "тромбы", в Америке "торнадо") - вихревое движение воздуха, возникающее в грозовом облаке и затем распространяющееся в виде черного гигантского рукава или хобота, разреженного внутри. Когда он опускается на поверхность земли, основание его становится похожим на воронку диаметром около 30 м и высотой 800-1500 м. За время своего существования он может пройти путь 40-60 км. Внутри смерча разрежение воздуха настолько велико, что иногда сооружения, оказавшиеся на его пути, разрушаются от взрыва вследствие напора воздуха изнутри. Происходит то же самое, что от ударной волны в фазе разрежения.

Смерчи бывают невидимые, водяные и огненные. Смерчи обладают поразительной скоростью ветра, превышающей иногда скорость звука. Они вырывают с корнями деревья, опрокидывают автомобили, поезда и корабли, поднимают в воздух или опрокидывают дома, поворачивают здания вокруг оси, срывают с них крыши или полностью разрушают. Переносят в сторону, иногда на несколько километров, людей, скот и различные предметы. На пути движения они всасывают в себя небольшие озера и другие водоемы вместе с населяющими их флорой и фауной, которые переносятся затем на большие расстояния и выпадают на землю вместе с дождем.

Инженерный анализ причин разрушений, причиняемых смерчами, показывает, что они возникают вследствие подъема и отбрасывания предметов вихрем, больших давлений, взрывания, раздробления, раздавливания, раскалывания и других воздействий.

Ураган - ветер силой 12 баллов. Его скорость превышает 32 м/с. Ураган все опустошает на своем пути: ломает деревья, разрушает строения и т. п. Ураганы могут служить природными аналогами нескольких термоядерных взрывов. Статистические данные гидрометеорологической службы США за 1900-1950 гг. показывают, что кинетическая энергия урагана в радиусе 160 км от его центра эквивалентна ядерному взрыву мощностью 151-188 Мт [26].

Расчеты показывают, что энергия сильного урагана такова, что Братская ГЭС может выработать ее лишь в течение 30 тыс. лет [26]. По силе пагубного воздействия на инженерные сооружения ураганы почти не уступают землетрясениям, особенно если учесть, что крупные землетрясения бывают раз в несколько десятков лет, а ураганы случаются несколько раз в год. Недаром ураганы называют самой мощной силой в природе.

Нередки ураганные ветры на территории Казахстана. Наблюдаются здесь также и смерчи (напр., в 1947 г. смерч в Восточно-Казахстанской области шириной 160 м разрушил в поселке 17 жилых домов, три учреждения и 12 хозяйственных построек [21]).

Территория Казахстана простирается на 1 700 км с севера на юг и на 3 тыс. км с запада на восток, поэтому ветрам здесь раздолье. За 18 лет, с 1970 по 1987 г., на территории Казахстана наблюдалось 418 ураганов, от 5 до 30 ураганов ежегодно при скорости движения ветра 38...60 м/с [21].

Наибольшей ветровой активностью обладают Джунгарские ворота. Если в среднем по Казахстану 40-60 дней в году дуют сильные ветры, то через Джунгарские ворота - 142 дня в году. При этом из 418 ураганов (1970-1987 гг.) - 200 приходятся на метеостанцию Жаланашколь, расположенную на выходе из Джунгарских ворот. Максимальная скорость ветра отмечена здесь во время урагана 28 января 1958 г. и составила 72 м/с (260 км/ч). Этот ураганный ветер носит название "Евгей" (или Ибэ, Эби, Юй-бэ). Он возникает в среднем 11 раз в году (напр., ураганы Мугоджарских гор - 2 раза в году) и продолжается в среднем 25 часов (однако в 1981 г. он дул целую неделю с 15 по 22 декабря со скоростью 42-51 м/с) [21]. Большинство этих ураганов приходится на холодный период года с октября по апрель (98%), а наиболее часты они в январе (26%).

...