Защита городских территорий от селевых потоков

При строительстве населенных пунктов в горных районах учитывают возможность возникновения селевых потоков, поэтому те участки, которым угрожает разрушение при прохождении селевого потока, не осваивают, а на других, где разрушительное влияние не столь велико и может быть уменьшено, проектируют застройку, предусматривая специальные инженерные мероприятия, которые нередко необходимы и для зашиты уже существующих зданий и линейных сооружений.

Общие сведения о селевых потоках

Сели представляют собой кратковременные горные потоки, состоящие из смеси воды и твердого материала. Они возникают в горных районах на склонах большой крутизны во время выпадения дождей, при интенсивном таянии ледников, при прорыве моренных озер или завалов и плотин, в долинах, где имеются большие запасы крупнообломочного ма териала. Твердая составляющая потока при прорыве плотин формируется и за счет материала сооружения.

Сель может возникнуть и в результате извержения вулканов. На их склонах поток образуется как во время извержения, так и после него. Рыхлообломочный материал выбрасывается вместе с водяными парами, при излиянии кратерных озер или смывается ледниками, растаявшими из-за активизации деятельности вулкана. Селевые потоки могут быть спровоцированы и сильными землетрясениями. В этом случае процесс сдвига начинается, как правило, одновременно с главным сейсмическим толчком.

Основным признаком селя является его внезапность и кратковременность действия. Для потоков невулканического происхождения движение начинается с небольшого потока, сильно нагруженного обломочным материалом и обладающего большой энергией, которая по мере движения потока все нарастает. Ее величина пропорциональна размеру потока, увеличивающегося по мере поступления увлекаемого им материала.

Потоки движутся по существующим руслам рек и ручьев — селеносным водотокам. Если же поток возникает на склоне впервые, то он достаточно быстро прорезает русло. Часть более грубого материала создает нагромождение на месте, образуя естественный вал, а жидкий материал перемещается вниз по руслу. Поток распространяется на большое расстояние, пока ке «отложит свой груз» в долине с небольшим уклоном или у подножья гор.

Селевая масса движется быстро, обычно пульсирующе, в виде валов. Такое движение связывают с периодическим поступлением материала из области питания или с повторяющимися запруживаниями русла обломочными массами.

Площадь, в пределах которой зарождается сель, называют селеносным бассейном. В нем выделяют три зоны: формирования, транзита и затухания. Первая, где находятся очаги твердых составляющих цотока, является зоной формирования селей.

Вторая зона носит название транзитной. Здесь сель движется по руслу, режим движения отличается относительным постоянством. В этой зоне наблюдают небольшие отложения селевого материала в виде валов или небольшого количества рыхлообломочной породы, размытой с бортов долины.

На мелких селеносных водотоках зона транзита может отсутствовать. Тогда зона формирования сразу же переходит в третью — зону затухания или разгрузки. В этой зоне образуются конусы выноса селевого материала. В тех случаях, когда сель разгружается в крупный водоток, зона затухания не так ярко выражена, поскольку конусы не образуются, а материал откладывается болееили менее равномерно ниже по руслу.

Селевые потоки классифицируют по различным признакам. С градостроительной точки зрения наиболее важны следующие из них: гранулометрический состав твердой составляющей, состояние воды, характер движения потока.

По гранулометрическому составу твердой составляющей выделяют грязевые, грязекаменные и водокаменные или наносовидные потоки. Грязевые потоки представляют собой вязкую массу, включающую до 50% частиц, соответствующих по размерам песчаной, пылеватой и глинистон фракциям. В грязекаменных потоках вода практически не отделена от твердой фазы, а промежутки между обломками горной породы, составляющей 60…70% потока, наполнены грязью. В водокаменных или наносоводных потоках вода переносит обломочный материал, который по мере уменьшения скорости движения откладывается в русле. Содержание обломочного материала в таком потоке может достигать 60%.

По состоянию жидкой составляющей — воды селевые потоки делят на связные и несвязные. В первых практически вся вода находится в связном состоянии. Это обычно грязекаменные и грязевые потоки. Для несвязных (водокаменных) характерно большое количество свободной воды.

Селевые потоки могут двигаться в ламинарном и турбулентном режимах. Несвязные потоки движутся в турбулентном, поскольку состоят из механической смеси воды с твердым материалом и крупные включения перемещаются только за счет данного течения. Для таких потоков характерно растекание в пределах русла, а на конусе выноса некоторое распределение материала по крупности фракций. В ламинарном режиме двигаются обычно связные потоки. Их движение происходит практически прямолинейно со слабым растеканием в сторону, твердые включения транспортируются здесь во взвешенном состоянии. При остановке такие потоки не распадаются на составные части, а как бы застывают. По структуре ламинарный селевой поток несколько напоминает бетонную массу, двигающуюся по лотку.

Разрушительную силу селевого потока характеризуют многими факторами, но наиболее существенными из них являются содержание твердого материала и скорость движения потока.

Для характеристики соотношения количества твердого материала и жидкого вещества используют понятие плотности потока. Плотность селевых потоков колеблется обычно в больших пределах, хотя приближенные границы для основных типов селей все-таки можно указать. Для водокаменных или наносоводных плотность составляет от 1100 до 1500 кг/м³, грязекаменных — 2100…2500, грязевых — 1600… 2000 кг/м³.

Скорость движения потоков находится в пределах от 2,5 до 3 м/с. В отдельных случаях, обычно в бассейнах горных рек и естественных понижениях рельефа при значительных их уклонах она может достигать 6 м/с.

В развитии селевых потоков непоследняя роль принадлежит оползневым процессам, возникновение которых может способствовать первоначальному сдвижению твердой части селя. При эрозийном характере зарождения сдвиг этой части и перенос осуществляет вода или суспензия.