3.4.3. Опасные экзогенные геологические явления

К основным опасным геологическим явлениям относятся оползни и сели, а также обвалы, осыпи, просадка лессовых пород, просадка (провал) земной поверхности в результате карста, эрозии овражной, курумы, камнепады).

Оползни. Особенности прогнозирования оползней определяются взаимовлиянием двух основных факторов: угол наклона откоса склона и характеристики грунта (влажность, рыхлость и т.д.), определяющие его стабильность.

Принципиальная схема вероятностного прогноза возникновения нового оползня на естественном склоне в заданном районе и в заданный период времени (по Е.П. Емельянову) состоит в следующем:

получение на основе мониторинга склонов исходных данных (определяют среднюю годовую величину коэффициента устойчивости данного склона, под которым понимают отношение суммарного сопротивления сдвигу вдоль какой-либо потенциальной поверхности скольжения к сумме сдвигающихся усилий вдоль этой поверхности);

расчет средней скорости необратимых изменений коэффициента устойчивости склона за определенный промежуток времени (например, за прошедший год) и ее прогноз на краткосрочный и среднесрочный периоды;

определение амплитуды обратимых колебаний коэффициента устойчивости склона в зависимости от показателей обстановки;

определение времени смещения оползня и вероятности схода оползня (оползень маловероятен, оползень возможен, вероятность оползня очень велика).

Обвалы. Основным параметром для прогнозирования обвалов грунта является угол склона, зная который можно определить, что всякий продолжительный дождь, сотрясение грунта или неправильное строительство могут повлечь за собой обрушение грунта. Для более точного прогноза нужны анализ грунтов в данном месте, анализ условий уже случавшихся обвалов, а также наличие некоторого опыта и специальных знаний.

Размер отрывающихся блоков и их фрагментов определяется прочностью пород:

блоки наибольшего размера (до 15 м в поперечнике) образуются в базальтах;

в гранитах, гнейсах, крепких песчаниках образуются глыбы меньшего размера, максимум до 3 - 5 м;

в алевролитах (твердых осадочных горных породах, состоящих из зерен неправильной формы), размером от 0,01 - 0,1 мм - до 1 - 1,5 м.

в сланцевых породах обвалы наблюдаются значительно реже, и размер глыб в них не превышает 0,5 - 1 м.

Расчетная прогнозная оценка активности экзогенных геологических процессов (ЭГП) осуществляется методом картографического моделирования на основе пространственно-распределенных данных о развитии проявлений ЭГП и прогнозной оценки метеорологической обстановки на год.

Прогнозная оценка региональной активности выполняется для двух процессов: оползневого и овражной эрозии - с одной стороны, как процессов, наносящих максимальный ущерб при своей активизации, с другой - как процессов, для которых обусловленность аномалиями погодных условий наиболее очевидна. Прогнозные расчеты для оползневого процесса и процесса овражной эрозии выполняются для каждого месяца, а затем усредняются для отдельных сезонов года (зима, весна, лето, осень), характеризующихся различными режимами активизации процесса. Исходные данные для составления прогнозов берутся с "Карты экзогенных геологических процессов России" (масштаб 1:2 500 000), ВСЕГИНГЕО, М., 2001 г.

В качестве пространственной основы прогнозирования используются электронные покрытия векторизованного варианта карты, характеризующие пораженность территорий ЭГП и распространение комплексов ЭГП, в том числе оползневого процесса и процесса овражной эрозии.

При разработке прогноза учитываются данные по месячным суммам атмосферных осадков и среднемесячным температурам воздуха в 2023 г. для сети пунктов метеорологических наблюдений на территории Российской Федерации (всего около 1000 пунктов). Эти данные содержаться в отчете по теме "Прогнозная оценка метеорологических элементов по территории Российской Федерации на 2023 г.", ФГБУ "Гидроспецгеология", Центр ГМСН, М., 2022 г.

При количественном анализе прогнозной активности используются факторы, создающие в сумме условия, благоприятные для активизации определенного генетического типа процесса, такие как: среднемесячная температура воздуха, месячное количество жидких и твердых осадков, среднемесячная температура в период снеготаяния.

Каждый фактор разбивается на классы, а каждому классу присваивается значение от 0 до 1 в зависимости от влияния на степень активности оползневого процесса и процесса овражной эрозии. Далее каждому фактору в целом присваивается весовой коэффициент в зависимости от влияния на степень активности оползневого процесса и процесса овражной эрозии. Эти значения выявляются в результате анализа результатов многолетних мониторинговых наблюдений в различных регионах Российской Федерации.

Методом "обратно взвешенного расстояния" получается поверхность распределения прогнозируемых осадков и температур по всей территории Российской Федерации. Далее для каждого месяца с учетом весовых коэффициентов суммируются метеорологические факторы.

Полученные для каждого месяца количественные значения усредняются для отдельных сезонов года (зима, весна, лето, осень) и разбиваются на качественные классы, соответствующие степеням прогнозируемой активности ЭГП: "очень высокая", "высокая", "средняя" и "низкая". Результаты пространственного анализа представлены на прогнозных картах ФГБУ "Гидроспецгеология". Прогнозные карты составляются для наглядного представления прогнозных оценок активности ЭГП.

Снежные лавины. Снежные лавины также относятся к оползням и возникают также, как и другие оползневые смещения. Силы сцепления снега переходят определенную границу и силы гравитации вызывают скольжение снежных масс по склону. Сила удара лавины достигает 60 - 100 т/кв. м. Скорость лавины может достигать 100 м/с (360 км/ч). Наиболее часто ЧС, вызванные снежными лавинами, отмечаются на территории Северного Кавказа и Мурманской области.

К основным особенностям мониторинга прогнозирования лавинной опасности относятся:

вероятность схода лавин определяется большим количеством факторов, тесно связанных с прогнозом метеорологической обстановки;

оправдываемость прогнозов лавиной опасности зависит от обоснованности метеорологических прогнозов, а также от того, насколько точно эмпирические зависимости отражают взаимосвязь между показателями метеообстановки и степенью лавинной опасности.

Прогноз снежных лавин предполагает заблаговременное определение некоторого временного интервала, в течение которого снегонакопление и процессы метаморфизма могут привести к нарушению устойчивости снежного покрова и образованию лавин. Он тесно связан с прогнозом метеорологических условий, так как вид, интенсивность выпадения, количество атмосферных осадков, метелевый снегоперенос, температура и влажность воздуха и другие характеристики метеорологических условий непосредственно влияют на состояние и устойчивость снежного покрова. Заблаговременность прогнозов лавин ограничивается отсутствием количественных методов длительного прогноза интенсивности осадков, интенсивности и продолжительности оттепели и других метеорологических показателей в горах.

Основные типы снежных лавин:

Осовы - лавины, сформированные одновременным срезом снега с крутых относительно ровных поверхностей горного склона;

Прыгающие - лавины, падающие с уступов и полок и (или) преодолевающие выходы скальных пород, моренных отложений и др.;

Лотковые - лавины, проходящие по желобам, кулуарам и бороздам, т.е. по элементам гидрографической сети первого и реже второго порядка.

Падение снежных карнизов - масса снега, низвергающиеся с крутых скальных обрывов или склонов, некоторое время находящиеся в свободном падении, которое чередуется со скольжением на отдельных участках в процессе его движения.

Движение лавин происходит по поверхностям, покрытым обломками горной породы, льдом, снежным настом, по воздуху и т.д.

Снежные лавины, в зависимости от состояния снега, могут быть сухими или мокрыми.

Сухие лавины из свежевыпавшего метелевого снега при движении окутаны поднимающейся в воздух снежной пылью, отличаются огромной скоростью. Лавины из сухого плотного снега представляющие снежные доски могут скользить по снегу вначале в виде монолитной плиты, которая затем разбивается на обломки.

Мокрые лавины сходят в периоды интенсивного снеготаяния или выпадения дождей. В результате появляются водяные прослойки внутри снежной толщи. Мокрые лавины значительно уступают по скорости сухим, но по плотности снежной смеси они существенно опережают лавины других типов.

В настоящее время применяется три вида прогнозов лавинной опасности:

фоновый мелкомасштабный для горной территории, фоновый крупномасштабный для горного бассейна или группы лавиносборов и детальный для заданного лавиносбора или лавиноопасного склона (локальный прогноз).

Методы прогноза лавин можно разбить на 2 группы: локальные и фоновые. Фоновый прогноз заключается в оценке лавинной опасности в рассматриваемом горном районе и выдается в виде "лавиноопасно" или "нелавиноопасно". Заблаговременность прогнозов лавин ограничивается отсутствием количественных методов длительного прогноза интенсивности осадков, интенсивности и продолжительности оттепели и других метеорологических показателей в горах. Обычно она измеряется часами, а зачастую прогноз выдается с "нулевой" заблаговременностью, то есть дается лишь текущая оценка лавинной опасности.

Локальный прогноз предусматривает определение показателей устойчивости снежного покрова в зоне зарождения лавин конкретного лавиносбора и времени до предполагаемого самопроизвольного схода лавин, оценку вероятного объема и дальности выброса лавины, выбор оптимальных условий для ликвидации лавинной опасности путем искусственного спуска лавины. Оправдываемость прогнозов, основанных на эмпирических зависимостях, определяется количеством и надежностью используемой метеорологической информации.

Для повышения надежности прогнозов необходимо, чтобы метеорологические площадки располагались в высотной зоне наибольшей повторяемости лавин. Особое внимание следует уделять выделению факторов, наиболее сильно влияющих на лавинообразование в заданном районе, и комплексно использовать их для вероятностно-статистической оценки лавинной ситуации. Важно также своевременно анализировать процессы атмосферной циркуляции, предшествующие сходу лавин из свежевыпавшего и метелевого снега. Это позволяет увеличить оправдываемость заблаговременных прогнозов.

В соответствии с Положением о Федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, утвержденным постановлением Правительства РФ 23 июля 2004 г. N 372, проведение работ по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, в том числе лавины, возлагаются на Росгидромет.

Селевые потоки (сели). Прогнозирование селей это, с одной стороны, - последовательное уточнение территории селеопасных участков в горных бассейнах, в пределах которых возникают селевые потоки, а с другой - предсказание периода возникновения селевой активности, времени схода селевых потоков, представляющих угрозу для жизни и здоровья людей, а также приводящих к значительным материальным потерям и ущербу окружающей среды.

Причиной возникновения селей являются значительные по слою и продолжительности дожди; интенсивное таяние снегов и ледников; прорывы горных озер, водохранилищ, моренных, ледниковых и внутриледниковых водоемов; землетрясения; вулканическая деятельность и т.д.

К возникновению селевых потоков нередко приводят антропогенные факторы: вырубка лесов и строительство различных сооружений на крутых горных склонах, взрывные работы рядом или внутри селевых бассейнов, разработка карьеров и т.д.

Основные виды селевых потоков:

водокаменные (смесь воды с преимущественно крупными камнями, объемная плотность 1,1 - 1,5 т/м³);

грязевые (смесь воды с мелкоземом при небольшой концентрации камней, объемная плотность 1,5 - 2 т/м³);

грязекаменные (смесь воды, гальки, гравия, небольших камней, объемная плотность 2,1 - 2,5 т/м³).

Для возникновения селя требуется одновременно совпадение трех обязательных условий:

наличие в селевом бассейне очагов сосредоточенного (врезы и рытвины) и (или) рассредоточенного селеформирования с достаточным количеством легко перемещаемых продуктов разрушения горных пород (глины, песка, гравия, гальки, камней);

наличие значительного объема воды для эрозии и смыва со склонов грунта и камней, и последующего их перемещения по руслу;

крутизна склонов и русел селевого бассейна составляет более 10 - 15°.