|
|
ОПАСНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА КАМЧАТКЕ
С.М. Говорушко |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Криогенные процессы
Более 60% территории Камчатского края занимают
многолетнемерзлые породы, мерзлота отсутствует в большинстве
районов южной половины Камчатки. Учёт криогенных процессов
имеет большое значение в строительстве. Опасность криогенных
процессов наиболее высока в северо-западной части (нижнее и
среднее течение р. Таловка, нижняя часть р.
Пенжина, весь бассейн ее притока –
р. Белая, нижняя часть другого притока – р.
Оклан). Еще один район повышенной
опасности – в северо-восточной части края (бассейн р.
Апука). Перечисленные районы
характеризуются опасностью криогенных процессов на площади
более 50% и межрегиональным масштабом чрезвычайных
ситуаций.
Для крайней северо-западной части Камчатского края криогенные
процессы оцениваются как умеренно опасные на площади 10-30% и
опасные на площади 3-5%, масштаб чрезвычайных ситуаций
соответствует региональному. На остальной части края
криогенные процессы опасны на 1-3% площади, масштаб
чрезвычайной ситуации соответствует локальному (Атлас …,
2007).
Карта опасности геокриологических процессов (Атлас …,
2007)
Морозное пучение
грунтов наиболее велико в районах сезонного промерзания. Это
– «поднятие поверхности почвы и породы, вызванное
увеличением их объема при промерзании, вследствие
раздвигания частиц и отдельностей скелета растущими
кристаллами льда в результате питания мигрирующей водой»
(Справочник ..., 1981, с. 277).
Воздействие криогенного пучения на человеческую деятельность
связано увеличением объема влажных грунтов при промерзании.
Оно опасно для автомобильных и железных дорог, аэродромов, так
как приводит к нарушению их
сплошности и ровности, что, в свою
очередь, может вызвать аварийное состояние транспорта
вследствие толчков и ударов при его движении (лопание рельсов
и скатов подвижного состава, быстрая амортизация автомобилей,
аварии при взлете и т. д.). Определенную опасность криогенное
пучение представляет также для линий связи и электропередачи,
мостов и т. д. Пучение – главная причина деформации
трубопроводов подземного заложения, особенно на подводных
переходах.
Криогенное пучение также негативно влияет на пастбищное
животноводство и растениеводство. При промерзании почва
(особенно рыхлая) приподнимается, в результате корни растений
обрываются. После оттаивания почва оседает, а растения с
оборванными корнями остаются лежать на поверхности почвы и
погибают от засыхания. При своевременном прикатывании посевов,
пострадавших от выпирания, большинство растений снова
укореняется (Луговодство ..., 1990). В определенной степени
морозное пучение отрицательно отражается на гидроэнергетике.
Промерзание глинистого ядра плотин порой приводит к нарушению
их противофильтрационной устойчивости (Природно-антропогенные
процессы …, 2004).
Морозобойное растрескивание
это образование и рост трещин в грунтах при понижении их
температуры ниже 0°C. Оно влияет на: 1) автомобильные дороги;
2) жилые и промышленные здания; 3) аэродромы; 4) трубопроводы;
5) подземные кабели связи.
Термокарст.
Под ним понимается «вытаивание
подземного льда, сопровождающееся деформацией слоев пород –
возникновением осадки и провальных форм рельефа или
образованием полостей в этих слоях» (Справочник ..., 1981, с.
281). Главным фактором его влияния является резкая и
неравномерная просадка грунтов.
Термокарст представляет серьезную
опасность для сохранности, устойчивости и нормальной
эксплуатации сооружений (железные и автомобильные дороги,
трубопроводы, здания и т. д.).
Криогенное (морозобойное) растрескивание
– «расчленение трещинами
масси¬ва мерзлых пород и почв в
результате объемной суммарной усадки при понижении
температуры» (Справочник ..., 1981, с. 280). Его воздействие
на производственную деятельность связано со скалывающими и
растягивающими напряжениями, возникающими в промерзающих
породах.
Морозобойное растрескивание представляет определенную
опасность для следующих инженерных сооружений 1) автомобильные
дороги и аэродромы (повреждение покрытий, повышенный износ
транспорта); 2) жилые и промышленные здания (разрыв
фундаментов, трещины в стенах); 3) подземные трубопроводы и
кабели связи (разрывы).
Термоэрозия
– «процесс разрушения мерзлых дисперсных пород за счет
одновременного теплового и механического воздействия водных
потоков, приводящий к врезанию водного потока в мерзлый массив
с образованием борозд, рытвин и промоин» (Динамическая
геокриология, 2001, с. 578).
Термоэрозия
влияет на автомобильный и железнодорожный транспорт (размыв
дорожного полотна, увеличение длины дорог вследствие
строительства объездов), растениеводство (уничтожение пахотных
угодий, осложнение работы сельскохозяйственной техники),
водоснабжение (загрязнение воды вследствие разрушения берегов)
и т.д.
Термоабразия
– процесс разрушения берега и подводного берегового склона,
сложенных многолетнемерзлыми породами или льдом, под тепловым
или механическим воздействием водных масс (Арэ, 1985). Основной процесс
термоабразии – размыв подводного
берегового склона под воздействием волнений и течений. Это
приводит к формированию ниши, дальнейшее углубление вызывает
обрушение глыб мерзлой породы.
Термоабразия влияет на следующие
виды человеческой деятельности: 1) промышленная и гражданская
застройка; 2) водный транспорт; 3) трубопроводный транспорт;
4) горнодобывающая промышленность; 5) гидроэнергетика; 6)
сельское хозяйство.
Влияние на застройку проявляется в угрозе береговым
сооружениям. Влияние на водный транспорт заключается в
изменении условий навигации. Развитие
тер-моабразионных
процессов приводит к уменьшению глубин, что создает проблемы
для судоходства. Также затрудняет эксплуатацию водного
транспорта разрушение маяков и навигационных знаков. Кроме
этого термоабразия осложняет выход
на сушу подводных трубопроводов. Влияние
термоабразии на горнодобывающую
промышленность скорее положительное и состоит в том, что она в
значительной степени определяет формирование прибрежных
россыпей полезных ископаемых.
Воздействие на гидроэнергетику состоит в том, что
термоабразия является мощным
поставщиком твердых частиц. Это вызывает заиление
водохранилищ, приводя к сокращению их полезного объема. При
разрушении лесистых и
заторфованных берегов также
происходит засорение и химическое загрязнение воды. Влияние на
сельское хозяйство заключается в уничтожении пахотных и
пастбищных угодий, однако, учитывая весьма незначительные
масштабы данного вида деятельности в районах, подверженных
термоабразии, его следует признать
небольшим.
Солифлюкция
– «медленное вязко-пластичное течение протаивающих
переувлажненных почв и тонкодисперсных грунтов на пологих
склонах» (Географический
эн-циклопедический
словарь, 1988, с. 283-284). Её влияние на производственную
деятельность связано с динамическим воздействием перемещаемого
материала и перекрыванием слоем отложений.
Влияние солифлюкции наиболее
актуально для следующих видов человеческой деятельности: 1)
горнодобывающая промышленность (осложнение эксплуатации
предприятий вследствие оплывания бортов карьеров,
разубоживание, т.е. снижение концентрации полезного
компонента); 2) транспорт (автомобильный, железнодорожный,
трубопроводный – деформация выемок и насыпей автомобильных и
железных дорог, осложнение эксплуатации наземных магистральных
трубопроводов); 3) промышленное и гражданское строительство
(оплывание бортов строительных котлованов).
Сплывы
являются разновидностью
солифлюкции (так называемая
быстрая со-лифлюкция). Факторами
их влияния также являются перекрывание слоем отложений и
динамическое воздействие перемещаемого материала. В основном
они влияют на горнодобывающую промышленность.
В целом среди криогенных процессов в Камчатском крае
наибольшую опасность представляют морозное пучение и
термокарст,
солифлюкция характеризуется
умеренно-опасным проявлением. В области распространения
сезонно-мерзлых пород к этим процессам добавляются также
солифлюкционные сплывы (Атлас …,
2007).
Суффозия
– это механический вынос частиц горных пород потоком подземных
вод. Суффозия влияет на следующие инженерные сооружения: 1)
промышленная и гражданская застройка; 2) автомобильные и
железные дороги; 3) мосты; 4) трубопроводы; 5) горнодобывающие
предприятия; 6) гидротехнические сооружения. Кроме этого
суффозия является важным фактором, обусловливающим
возникновение и развитие ряда неблагоприятных природных
процессов. Она приводит к формированию воронок, что вызывает
неоднородные деформации сооружений.
В Петропавловске-Камчатском наиболее опасны ныне
застраиваемые участки вдоль основной и объездной трасс
Петропавловск-Камчатский – Елизово (Константинова,
Делемень, 2013). Определенную
опасность она представляет и на участке трассы газопровода
Соболево – Петропавловск-Камчатский, расположенном в пределах
земель городского Петропавловск-Камчатского муниципального
округа (Дмитриев, Казанцева, 2012).
Внетропический циклон
– «атмосферное возмущение с пониженным давлением (минимальное
давление в центре) и вихревым движением воздуха (против
часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой – в Южном)
(Четырехъязычный …, 1980, с. 485). Влияние внетропических
циклонов на человеческую деятельность обусловлено следующими
факторами: 1) ветер; 2) интенсивные снегопады; 3)
продолжительные обложные дожди или кратковременные ливни; 4)
другие неблагоприятные погодные явления (метели, туманы,
гололед и т. д.).
Внетропические циклоны для Камчатского края совершенно
типичны в любое время года. Обычно за год через Камчатку
проходит более 100 циклонов (Кондратюк, 1974). Их влияние на
человеческую деятельность рассмотрено в разделах, посвященных
соответствующим погодным проявлениям (ветер, осадки, туманы,
штормы и т.д.).
Резкие перепады атмосферного давления. Атмосферное
давление
– «отнесенная к единице площади сила, с которой воздух
воздействует на любую находящуюся в контакте с ним поверхность
посредством соударений молекул воздуха с этой поверхностью
(Энциклопедия …, 1983).
Атмосферное давление – один из важнейших показателей погоды.
Оно тесно связано с большинством физических процессов и
явлений, происходящих в атмосфере, и, прежде всего, с ветром,
дождём и снегом. В силу этого характеристики атмосферного
давления очень важны для прогнозирования погоды, что в свою
очередь имеет огромное значение для большинства видов
человеческой деятельности. Эти параметры важны также для
авиационного транспорта, так как они влияют на величину
подъемной силы крыльев самолета.
Определенное значение атмосферное давление имеет для
самочувствия людей. При его понижении газы, находящиеся в
желудочно-кишечном тракте, расширяются, вызывая растяжение
органов. Нередко это приводит к ухудшению аппетита и нарушению
пищеварения. Кроме того, связанное с пониженным давлением
высокое стояние диафрагмы может вызвать затруднение дыхания и
нарушение функций сердечно-сосудистой системы.
По характеру метеотропного воздействия выделяют следующие
типы погоды: гипоксический (резкое понижение атмосферного
давления); спастический (резкое повышение атмосферного
давления). При резком понижении атмосферного давления растет
влажность воздуха, это приводит к уменьшению насыщения крови
кислородом – возникает гипоксия клеток и тканей организма.
Также возрастает частота сердечных сокращений, число сердечных
приступов, нарушается ритм сердца, увеличивается количество
гипертонических кризов, обострений заболевания органов
дыхания. Гипотоники намного хуже переносят понижение
атмосферного давления, чем его повышение.
Повышение атмосферного давления сопровождается резким
похолоданием. Концентрация кислорода увеличивается. Повышается
сосудистый тонус – возникают спастические сокращения
сосудистой стенки, что ведет к нарушению кровоснабжения
органов и тканей. Клетки начинают испытывать энергетический
голод. Наиболее чувствительны к резкому повышению давления
люди с гипертоническим заболеванием, больные бронхиальной
астмой, ишемической болезнью сердца и с недостаточным
кровообращением. Иногда может возникнуть повреждение некоторых
органов (баротравма), вызываемое резкими изменениями
атмосферного давления (Кобылкин,
2015).
При резких изменениях атмосферного давления нередко
появляется ощущение глухоты. Давление в барабанной полости
соответствует нормальному атмосферному давлению. Понижение
атмосферного давления приводит к выпячиванию барабанной
перепонки, а повышение - к втягиванию, что воспринимается как
ощущение глухоты. Барабанная полость сообщается с носоглоткой
через евстахиеву трубу, которая обычно закрыта, так как её
стенки сомкнуты. Только при глотании вследствие сокращения
мышц глотки евстахиева труба открывается, и атмосферный воздух
попадает в барабанную полость (Ассман, 1966). Ухудшение самочувствия повышает уязвимость человека
как оператора сложных устройств, что приводит к увеличению
числа технических аварий.
Резкие перепады давления (15 и более миллибар за сутки)
отмечаются в Камчатском крае ежегодно. Их влияние на
производственную деятельность связано с замедлением скорости
человеческой реакции, снижением его способности к
сосредоточению, что приводит к росту числа техногенных
чрезвычайных ситуаций.
Заторы
– «нагромождение льдин во время ледохода в сужениях и
излучинах русла реки, на мелях и в других местах, где проход
льдин затруднен» (Географический энциклопедический словарь,
1988, с. 99).
Опасность заторов в основном обусловлена двумя факторами: 1)
значительный подъем уровня воды; 2) динамическое давление
льда. Они влияют на следующие хозяйственные объекты и виды
человеческой деятельности: 1) жилая застройка; 2) речной
транспорт; 3) мосты; 4) автомобильные и железные дороги; 5)
растениеводство; 6) гидроэнергетика; 7) водоснабжение; 8)
трубопроводы; 9) линии электропередачи и т.д. Заторы имеют
также определенное экологическое значение.
Воздействие на населенные пункты осуществляется при участии
обоих факторов. Как правило, затопление и давление льда
воздействуют на здания совместно. Тем не менее, в некоторых
случаях определяющим фактором является именно динамическое
воздействие льда.
Влияние на речной транспорт достаточно разнообразно и
заключается в следующем: 1) гибель и повреждение судов; 2)
прекращение навигации; 3) повреждение объектов транспортной
инфраструктуры. Воздействие первого рода достаточно
рас¬пространено и происходит на
этапе прорыва затора.
Заторы, блокируя водные пути, нередко являются препятствием
для навига¬ции. Воздействие на
инфраструктуру речного транспорта (пирсы, причалы и т. д.)
происходит как при формировании затора, так и на этапе его
разрушения. Распространенным является и воздействие заторов на
мосты. Оно обусловлено двумя факторами: 1) уплотнение льда в
пролетах моста, что обусловливает
не¬обходимость учета при
проектировании максимальной высоты заторов; 2) давление льда
на его опоры.
Воздействие на автомобильные и железные дороги помимо
повреждений мос¬тов осуществляется
в основном при затоплении. Механизм этого влияния аналогичен
таковому при речных наводнениях. Иногда происходит осложнение
транспортного сообщения вследствие нагромождения льдин на
дорожное полотно. Влияние на растениеводство также
принципиально не отличается от воздействия речных наводнений.
Влияние на гидроэнергетику происходит в случае низконапорных
ГЭС и состоит в давлении на плотину и закупорке водопропускных
отверстий, снижающей напор воды. Кроме этого при подъеме
уровня возможно давление заторной массы на сооружения ГЭС.
Заторы нередко осложняют водоснабжение, повреждая или
недостаточно высоко расположенные насосные станции, или
слабозаглубленные водозаборы.
Влияние на трубопроводы аналогично. В случае надводного
пересечения реки, возможно его повреждение верхней частью
затора, при подводном переходе возникает
пробле¬ма его сохранности при
выпахивании донных отложений льдинами. Воздействие на линии
электропередачи происходит в результате затопления или, в
редких случаях, путем давления льдин при прохождении ЛЭП
недалеко от русла.
В качестве примера влияния заторов на жилую застройку можно
привести случай затора 5 января 1998 г. вблизи пос.
Крутогоровский Соболевского
района. Тогда было подтоплено 3 жилых дома барачного типа и
дизельная электростанция. Пострадало 12 человек (Атлас …,
2007).
Зажоры
– «скопление шуги и мелкобитого льда в русле реки, вызывающее
стеснение живого сечения и подъем уровня воды» (Экологический
энциклопедический словарь, 1999, с. 250). Зажор льда это
сходное с затором явление. Оно также представляет собой
скопление ледяного материала в русле реки, приводящее к
подъему уровня воды в месте скопления и на некотором
протяжении выше него. Можно выделить два главных различия
между ними (Нежиховский, 1988): 1)
зажор состоит из скопления рыхлого ледового материала (комьев,
шуги, частиц внутриводного льда, обломков заберегов, небольших
льдин), в то время как затор это скопление крупно- и
мелкобитых льдин; 2) зажоры наблюдаются в начале зимы и на тех
участках рек, где замерзание происходит вследствие перемещения
кромки ледостава снизу вверх по течению; заторы же образуются
в конце зимы при вскрытии реки, когда кромка движется сверху
вниз по течению.
Влияние зажоров на человеческую деятельность можно
подразделить на воздействие
зажорных наводнений и влияние
ледяных скоплений, т.е. собственно зажоров. Воздействие
зажорных наводнений во многом
сходно с речными наводнениями вообще и с заторными в
частности. Однако есть и некоторые различия, которые
обусловлены в основном временем, когда они происходят.
Применительно к растениеводству ущерб от
зажорных наводнений ниже,
поскольку урожай уже убран. В случае с животноводством
ситуация аналогична, так как к началу зимы скота на пастбищах
практически нет, урожай кормовых культур и заготовленные корма
обычно убраны и т. д. В то же время воздействие на жилую и
промышленную застройку иногда более серьезно. Поскольку
зажорные наводнения происходят в
начале зимы, разлившаяся вода
замерзает и лед потом приходится выкалывать и вывозить из
помещений. В силу большей продолжительности влияние
зажорных наводнений на застройку
серьезнее, чем заторных.
Собственно зажоры влияют главным образом на гидроэнергетику,
водоснабжение, мосты, автомобильные и железные дороги,
трубопроводы, речной транспорт.
Воздействие на гидроэнергетику весьма существенно. Оно
обусловлено забивкой плотными
шуговыми массами отверстий в теле
плотины, через которые вода поступает на лопасти турбины. В
результате происходит резкое снижение напора, что приводит к
сокращению выработки электроэнергии. Влияние на водоснабжение
идентично. Оно происходит как вследствие забивки шугой
недостаточно заглубленных водозаборных устройств, что приводит
к уменьшению напора, так и в результате давления на них
зажорной массы льда. Воздействие
на мосты обусловлено как навалом
зажорных масс льда на опоры, так и
их затоплением при подъеме уровня. В целом оно принципиально
не отличается от влияния заторов. Аналогично обстоят дела и с
воздействием на трубопроводы и речной транспорт. Влияние на
автомобильные и железные дороги в целом также аналогично
воздействию заторов.
Информация о наиболее опасных участках заторов и зажоров на
реках Камчатского края приведена в таблице ниже.
Наиболее опасные участки заторов и зажоров на реках
Камчатского
края (Атлас …, 2007)
Примечание: В колонке «Максимальные подъемы уровня воды,
заторы» первая цифра означает только максимальный заторный
подъем; вторая цифра – высший заторный подъем при его
наложении (суммировании) на высший уровень весеннего
половодья
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
