« 80-летию института «Севкавгипроводхоз» ...»
Рис. 2. Оползневые участки на магистральном канале
Проработки института показали, что без выполнения намеченных мероприятий, дальнейшая эксплуатация канала БСК - 1 практически невозможна, а выход его из строя приведет к тяжелым последствиям с возможным годовым ущербом около 26,4 млрд.руб.
В целом проблема реконструкции I очереди БСК оценивается в размере 12,0 млрд. руб., в том числе первоочередные мероприятия в – 3,6 млрд.руб.
С 2001 года по БСК-1 ведутся работы по реализации намеченных мероприятий. Однако выделение средств на эти цели осуществляется крайне неудовлетворительно.
Так за 2001-2004 гг. из федерального бюджета было выделено на эти цели всего 214 млн. руб., в том числе на восстановление объектов, пострадавших от катастрофических паводков 2002 г. – 111,3 млн. руб. В 2005 г. – 73,0 млн. руб.
Институт совместно с заказчиком (ФГУ «Управление эксплуатации БСК») в 2005 г. вышли с предложением в МПР РФ о значительном увеличении в последующие годы средств из федерального бюджета на реконструкцию БСК-1, а также привлечения для этих целей средств РАО ЕЭС и региональных бюджетов КЧР и Ставропольского края.
В 2006 г. институтом разработан проект «Реконструкция и восстановление отдельно расположенных ГТС и проведение берегоукрепительных работ по I очереди БСК (2 этап).
Новая система водозаборов и водоподачи для
водоснабжения г. Ставрополя
Необходимость строительства новой системы водоснабжения г. Ставрополя из Сенгилеевского водохранилища была вызвана постоянной аварийной ситуацией, возникавшей в связи с оползневыми подвижками грунта склонов всей юго-восточной части Сенгилеевского котлована, полностью выведшей из строя одну из существовавших («Озерную») линию водоподачи и большими деформациями на другой оставшейся линии.
Рабочая документация новой системы водоснабжения осуществляется в развитие ранее составленных и утвержденных двух ТЭО:
- строительство новой системы водоподачи – ГИП Алдошин В.И. (рис. 3);
- строительство противооползневых мероприятий – ГИП Дюмин В.И.
ТЭО новой системы водоподачи предусматривало обеспечение г.Ставрополя водой на современном уровне в объеме 220-230 тыс.м3 в сутки и на уровне перспективного развития (2015г.) – 459 тыс.м3 в сутки.
Рис.3. На объекте строительства новой системы водоснабжения г. Ставрополя
из Сенгилеевского водохранилища
Подачу воды из Сенгилеевского водохранилища намечалось осуществить на высоту 437 м одной насосной станцией с бустерным подъемом. На насосной станции намечалась установка шести насосов типа НРДМ 600-890 – 2 d/23 производства немецкой фирмы «Зульцер» с подачей воды непосредственно к очистным сооружениям, расположенным в г. Ставрополе.
В качестве бустерной была предусмотрена заглубленная насосная станция с 6-ю агрегатами, с насосами отечественного производства типа Д 6300-80.
Строительство бустерной намечалось осуществить методом опускного колодца диаметром 30 м, глубиной 18,0 м.
Подвод воды к бустерной предусматривался двумя подводящими трубопроводами диаметром 1600 мм, заглубленными под минимальный горизонт Сенгилеевского водохранилища.
Для рыбозащиты водозабора в начале подводящих трубопроводов намечалась установка «рыбных зонтиков».
Регулирование подачи воды к насосной станции намечалось осуществлять в водобойном колодце, оборудованном щитами и шандорами.
Насосная станция по проекту размещалась в 40 м к югу от существующей № 3.
Водоподъем от насосной станции предусматривался по двум напорным трубопроводам диаметром 1400 мм, общей длиной до «гидроколонны» 17,3 км и от «гидроколонны» до очистных одной ниткой диаметром 1400 мм длиной 6 км.
По трассе трубопроводов через 5 км предусматривались камеры переключения.
На участках трассы, не подверженных оползневым явлениям, трубопроводы укладывались подземно. На оползневых и вдоль поймы балки Грушевской – надземно на промежуточных и анкерных опорах на свайном основании.
ТЭО строительства противооползневых мероприятий предусматривало строительство противооползневых удерживающих сооружений, организованный отвод ливневого и дренажного стока, уположение склонов, строительство аварийной системы водоподачи на случай выхода из строя существующей.
Рабочая документация получила название аварийной системы водоснабжения и предусматривала симбиоз двух названных ТЭО.
- Строительство здания насосной станции на полное развитие с установкой в нем на первом этапе только трех агрегатов насосов производства фирмы «Зульцер».
- Использование на этом этапе вместо бустерной насосной станции – существующей № 3.
- Работу насосной станции первой очереди на составной трубопровод диаметром 1400 мм, длиной 1,8 км и диаметром 1200 мм – 12,2 км с подачей воды в существующие очистные сооружения г. Ставрополя.
- Осуществление первоочередных противооползневых мероприятий, строительство ливневой и дренажных систем, укрепление существующей насосной станции № 5.
Восстановительные работы по селепропускному сооружению
на р. Герхожан - Су в г. Тырныауз КБР
ГИП Падня А.М.
Рабочая документация по этому объекту выдавалась в развитие ранее составленного институтом и утвержденного проекта с таким же названием.
Проблема в г. Тырныаузе КБР возникала в результате того, что 18-25 июля 2000 г., прошедшие по р. Герхожан – Су мощные водогрязекаменные селевые потоки, привели к катастрофическим последствиям в г. Тырныауз: разрушению жилых домов, инженерных коммуникаций и человеческим жертвам (рис.4).
Селевые потоки по р. Герхожан – Су имели место неоднократно и ранее, однако чрезвычайных ситуаций не вызывали.
В начале 60-х годов в черте города по проекту института «Севкавгипроводхоз» был построен селепропускной лоток, который в период до 2000 г. справлялся с транзитом селевых потоков, обеспечивая защиту города. Между тем фактические параметры лотка и состояние его к моменту прохождения катастрофических селей 2000 г. (лоток был забит наносами) не позволили пропустить имевший место селевой поток. Более того, существующий лоток выдающимся катастрофическим селевым потоком 2000 г. был значительно поврежден, а во многих местах разрушен.
Проект его восстановления осуществлен с учетом накопленного за прошедшие годы опыта и новых нормативов.
Этот проект предусматривал строительство селепропускного лотка, образованного подпорными стенками с шириной по дну 30 м – равной средней ширине селевого потока на проходном участке русла реки Герхожан-Су (рис.5). Высота подпорных стенок лотка 6,8 м и парапета 1,1 м. Запас при прохождении расчетного расхода в 750 м3/с в стенах 0,5 (совместно с парапетом 1,6 м); при прохождении максимально расчетного в 1000 м3/с – запас 0,2 м, а с учетом парапета 1,3 м. Конструкция подпорных стенок на основе вариантных проработок принята наиболее экономичная и надежная – из монолитного железобетона с шириной по верху 0,5 м, по низу 1,5 м с основанием в виде наклонного зуба шириной 9,75 м заглубленного ниже дна на 3,48 м и закрепленного со стороны потока камнем.
Рис.4. Затопление жилой зоны г.Тырныауз в период прохождения селевого
потока по р. Герхожан-Су в июле 2000 г.
Рис.5. Возведение подпорной стенки селепропускного лотка в г. Тырныауз
Противопаводковые мероприятия на
реке Бугунте в г. Ессентуки
ГИП Флоринский С.П.
Река Бугунта на значительном ее протяжении протекает в пределах жилых, производственных зданий и инженерных сооружений густонаселенного района г.Ессентуки.
Русло реки с годами постройками различного назначения было сужено до недопустимо малых размеров. Не проводилась расчистка оставшегося сечения русла.
Эти обстоятельства приводили к периодическому (даже при сравнительно небольших паводковых расходах) затоплению прилегающей территории и подтоплению находящихся на ней зданий и сооружений. Во время прохождения по реке Бугунте катастрофического паводка в июне 2002 года были затоплены значительные прилегающие территории, подтоплены, повреждены и даже разрушены многие производственные, жилые здания и инженерные коммуникации (рис.6). Городу и его жителям был нанесен большой экономический урон. В этой связи осуществление противопаводковых мероприятий на реке Бугунте в г. Ессентуки приобрело безотлагательную необходимость. В проекте на основе вариантных проработок разработаны мероприятия, обеспечивающие исключение затопления и подтопления паводковыми водами реки Бугунты жилых, производственных зданий и инженерных сооружений густонаселенного района г. Ессентуки.
С этой целью предусмотрен пропуск расходов этой реки, включая и паводковые (расчетный 120 м3/с и поверочный – 180 м3/с) по железобетонному лотку протяженностью 4,9 км при ширине его 12,5 м и высоте 3 м.
Строительство лотка намечается осуществить из сборных железобетонных плит 2х2 м толщиной 30 см, омоноличенных по контуру и залитых поверху стяжкой из монолитного бетона толщиной от 10 до 30 см с установкой противоусадочной арматурной сетки. Лоток по длине разбивается на секции по 16,5 м с устройством деформационных швов. В конце лотка при сопряжении с рекой Подкумок предусмотрен консольный сброс.
Вдоль лотка с обеих сторон предусмотрены ливнеприемные кюветы на расход 3,6 м3/с с 45-ю впусками ливневого стока в лоток, по обе стороны от лотка устраивается дренаж, 1,5 м тротуары и с одной стороны – дорога с проезжей частью в 6 м.
В необходимых местах предусмотрено строительство автодорожных и пешеходных мостов.
Вдоль лотка с обеих сторон предусмотрено перильное ограждение.
Проектом предусмотрено без остановки движения поездов строительство нового железнодорожного моста, а также реконструкция всех пересекаемых коммуникаций.
Капитальные затраты на осуществление всех предусмотренных проектом мероприятий, определены в размере 627 млн. руб., в том числе 509 млн. руб. СМР.
Рис.6. Затопление и разрушение жилых домов и коммуникаций в г.Ессентуки при прохождении катастрофических паводков по р. Бугунте в июне 2002 г.
Строительство очистных сооружений дождевой
канализации и реконструкция улиц г. Буденновска
со строительством ливневых стоков
ГИП Н.Г. Морозов
Проектом предусматривается предотвращение загрязнения р. Кумы и ее поймы неорганизованным сбросом поверхностного стока с территории г. Буденновска.
Для очистки ливневого стока в объеме 1,6 м3/с в проекте впервые на Северном Кавказе предусмотрено строительство очистных сооружений на основе современной отечественной технологии ЗАО «Технология» г. Курск, предусматривающий комплексную 4-ступенчатую систему, включающую отставание, пенную сепарацию, фильтрацию и сорбцию.
В составе технологического оборудования применены насосы импортного производства комплексной поставки.
Для лучшего сбора ливневой воды проектом предусмотрена также реконструкция части улиц г. Буденновска с устройством организованных ливневых стоков.
Мероприятия по капитальному ремонту верхового
откоса плотины Отказненского водохранилища
ГИП Л.Ф. Аношина
В проекте впервые в практике водохозяйственного строительства капитальный ремонт облицовки верхового откоса Отказненского водохранилища предусмотрено осуществлять с применением новейших отечественных защитных составов проникающего действия «Кальматрон» и гидроизоляционных материалов «ЦМИД» (цементно-минеральных изоляционных добавок).
Восстановление объектов ЖКХ в Чеченской Республике.
Биологические очистные сооружения в г. Грозном.
Пусковой комплекс производительностью 50 тыс. м3 в сутки
ГИП А.С. Кирющенко
Проектом предусмотрено восстановление и техническое перевооружение сохранившихся и строительство новых зданий и сооружений биологических очистных объектов взамен разрушенных с обеспечением на первом этапе механической, полной биологической и доочистки в объеме 50 тыс. м3 в сутки (рис.7 и 8).
Рис. 7. Разрушенные здания системы биологической очистки стоков в г. Грозном, подлежащие восстановлению по проекту института
Рис. 8. Разрушенные биологические очистные здания и сооружения в г.Грозном, подлежащие восстановлению по проекту института
Рис. 9. Восстановленное по проекту института здание Энергонадзора в г.Грозном
Рис. 10. Восстановленное по проекту института
30-квартирное жилое здание в г. Аргун
В состав сооружений механической очистки в проекте предусмотрены:
- вновь проектируемый павильон решеток тонкого процеживания с прозорами
4-6 мм;
- реконструируемые горизонтальные песколовки с круговым движением воды, оборудованные эрлифтами и песковыми бункерами;
- восстановленные и реконструируемые первичные радиальные отстойники и насосная станция сырого остатка в составе сооружений биологической очистки;
- восстановленные и реконструируемые смесители;
- восстановленные и реконструируемые вторичные радиальные отстойники;
- новая воздуходувная станция с тремя воздуходувками;
- восстановленные и реконструируемые биопруды с естественной аэрацией;
- восстановленная с установкой современного оборудования хлораторная.
Сброс очищенных сточных вод предусмотрен в р. Нефтянку, впадающую в р. Сунжа и далее в р. Терек. Измерение расхода сточных вод намечается осуществлять с помощью ультразвукового расходомера, типа «Днепр-7» установленного на трубопроводе подачи биологически очищенных сточных вод в биопруды.
Обезвоживание осадков предусмотрено на существующих иловых площадках дооборудованных комбинированной системой дренажа. Работа биологических очистных сооружений предусмотрена в автоматическом режиме с выводом информации в диспетчерскую. В проекте предусмотрено также строительство необходимых вспомогательных зданий и сооружений. Приведены расчеты по численности обслуживающего персонала и реконструкции по технической эксплуатации.
Капитальные затраты на строительство определены в размере 397,2 млн. руб. в т.ч. СМР 253,3 млн.руб. Состав проектируемых сооружений выбран с учетом возможности дальнейшего увеличения производительности биологических очистных сооружений на основе новейших технологий и специальных приемов интенсификации.
Институтом был выдан ряд других проектов по восстановлению отдельных производственных и жилых зданий в Чеченской Республике (рис. 9 и 10).
Описание проектов и проектных разработок, выполненных институтом в последние годы, можно было бы дополнить еще многими другими, не менее интересными и оригинальными.
• Проект защиты г. Минеральные Воды от ливневого стока с горы Змейки.
• Разработка мероприятий по предупреждению опасных процессов на р.Геналдон и Гизельдон.
• Аналитические отчеты о научно-исследовательских работах «Аварийность гидротехнических сооружений в бассейне реки Терек» и «Современное состояние природно-экологической, социально-экономической и водохозяйственной обстановки в бассейне реки Терек».
• Программа обеспечения безопасности гидротехнических сооружений, находящихся в ведении Минсельхоза РФ на территории Южного федерального округа;
• Программа возрождения водохозяйственного комплекса Чеченской Республики и т.д.
Однако авторы статьи считают, что даже описание не столь многих, приведенных в ней объектов, вполне достаточно для того, чтобы читатель, даже не профессионал, смог иметь представление о многопрофильности и сложности работ, выполняемых институтом. А заинтересовавшиеся всегда могут более подробно ознакомиться с объектами института, широко представленными в мемориальном музее Севкавгипроводхоза.
УДК 627.141.1; 551, 435.1(174) Э.В. Запорожченко
ОАО «Севкавгипроводхоз»
СЕЛЕВЫМ ПОТОКАМ – ИНЖЕНЕРНО
ОБУСТРОЕННЫЙ ПУТЬ
Почти на полвека растянулось реальное, путем составления конкретного Проекта [1], рассмотрение мероприятий по снижению риска, вызываемого селепроявлениями в бассейне р.Камык, устье и конус выноса селевого материала из которого располагаются против устья и конуса выноса самой селеопасной в России реки – р. Герхожан, соответствующих левого и правого притоков р. Баксан, впадающих в эту главную реку Кабардино-Балкарии в черте г.Тырныауз. Город, отстроенный в основном в 50-60-х годах прошлого столетия как город-спутник разработчиков вольфрамо-молибденового месторождения, находится в узле группы селевых бассейнов рек Герхожан, Камык, Тютю, Б. и М. Мукуланы (рис.1).
Рис.1. Июль 2004 г. Участок бассейна р. Баксан в районе г. Тырныауза.
Снимок с вертолета Н.Ю. Красных
Градостроительные решения, не учитывающие селевые угрозы, принимались без оглядки на вековой опыт населявшего верхнюю часть долины р. Баксан балкарского народа, репрессированного и потому в те годы на своей исторической Родине отсутствовавшего. Уроки антропогенного «сосуществования» с ходом естественных природных процессов последних десятилетий показательны. И хотя в целом они свидетельствуют не в пользу деятельности человека, было бы непростительно не учитывать их на обозримую перспективу – жизнь продолжается, угрозы не сняты, а лишь усиливаются на фоне глобального потепления климата [21].
В черте города на небольшом отрезке реки-приемника в неё (р. Баксан) поступают сели, вызываемые как чисто гляциальными причинами (р. Кая-Арты), так и ливневыми на природно-антропогенном фоне (р. Камык), ливневыми на антропогенном фоне (рр. Б. и М.Мукуланы), гляциально-ливневыми (р. Тютю [23]), ливневыми по сухим склоновым логам (б.Чильмиян и др.). Здесь же – 50-летний опыт инженерной защиты от селевых воздействий и неоднократное проявление последних.
Нельзя, конечно, умалять селевых опасностей, существующих для других районов Кабардино-Балкарской Республики (бассейн р. Чегем, например), Республики Северная Осетия-Алания и др. Но в данном случае важна привязка к реальному практическому опыту.
События вокруг Тырныауза, их интерпретация, принимаемые решения проанализированы нами в силу практической необходимости – повторного (после 1957 г.) привлечения института «Севкавгипроводхоз» к разработке защитных мероприятий в г.Тырныаузе в устье р. Герхожан после «герхожанской» катастрофы 2000 г. [1, 719].
В 1957 г. институт «Севкавгипроводхоз» не без труда преодолел сопротивление научных экспертных кругов, в конце концов утвердивших Проект (ТЭО) транспортировки селевых масс, поступающих на конус выноса р. Герхожан по искусственному лотку, отстояв концепцию пропуска (в условиях состоявшейся застройки конуса выноса) селевых потоков в противовес идеям задержки их (по пути движения) теми или иными перегораживающими сооружениями. Обязательным условием при этом было правильное сопряжение конца селевого тракта с основным эвакуационным водным потоком, в данном случае – из р. Баксан. И хотя последнее так строительством и не было осуществлено, мощный сель 1977 г., пришедший из истоков р.Кая-Арты, был по лотку пропущен (никогда не очищавшемуся от наносов) без серьезных последствий для г. Тырныауза. Чего так и не смогла принять тогда государственная экспертиза, так это возможности формирования на северном склоне Кавказа селевых потоков с плотностью свыше 1,5 т/м3 (до 2,2-2,3 т/м3). Это заблуждение легло в основу предложения перегородить селепринимающую долину р. Герхожан т.н. «селепропускной – селеудерживающей» плотиной конструкции «Армнипроцветмета», которая, получив всеобщее одобрение в утверждающих инстанциях, столичных и местных научных кругах, строилась более 10 лет, с помпой принята в эксплуатацию и … через 2 месяца была разрушена селем 1999 г., сыграв при этом крайне отрицательную роль для условий прохождения последующего селя – июля 2000 г.
В период между мощными проявлениями селевой активности в 1960, 1977, 1999 и
2000 гг. на р. Герхожан, в верховьях р. Адыр (также правого притока р. Баксан) под селевыми отложениями в июле 1983 г. был погребен самый комфортабельный в СССР альпинистско-горнолыжный лагерь (АГЛК) «Джайлык» [26]. Его постройки располагались на селевом конусе выноса р. Куллумкол, правого притока р. Адыр. В послевоенные годы сели (до катастрофического 1983 г.) проходили здесь в 1958, 1961, 1973, 1975, 1977 гг. При этом сели 1973 и 1975 гг. показали, что лагерь находится под реальной угрозой повреждения или полного уничтожения.
В 1977 г. было утверждено ТЭО «Защиты альплагеря «Джайлык» в Кабардино-Балкарской АССР от селевых потоков», составленное институтом «Севкавгипроводхоз», но лишь в 1982 г. – Рабочий проект, где институт позволил себе (благо повторная экспертиза не требовалась) отойти от утвержденных параметров и заложить в проект Р=0,5%, Qс max=236 м3/с, Wс=249 тыс. м3 (на конусе выноса), d =2,1 т/м3. Однако реализация проекта была отложена – в 1983 г. строительство еще не началось.
Проверка работы проектной селенаправляющей стенки, замковая часть которой была намечена абсолютно правильно (точно по участку прорыва селевой волны июля 1983 г. на застроенную часть конуса выноса), показала: будучи построенным сооружение не допустило бы «свала» селевого потока на лагерь, покрытие его селевой массой и соответствующего разрушения сооружений!
Наращивание по мере движения по р. Куллумкол плотности селевых потоков до величины > 2 т/м3, их волнообразный характер, реальное развитие событий июля 2000 г. в г.Тырныаузе, подтверждает главный вывод: при «состоявшемся» освоении селевых конусов выноса текущие сели надо стараться сопроводить в основную реку-транспортер по инженерному сооружению (лотку) с возможно менее шероховатым сечением и параметрами, адекватно отвечающими ожидаемой энергетике селя.
Так уж распорядилась природа, что селевые конусы выноса и устья правобережного и левобережного притоков р. Баксан – рек Герхожан и Камык, рек Тютю, и М. Мукулана располагаются друг против друга. Несмотря на принятые после 2000 г. меры по устью р.Герхожан, общая обстановка для г. Тырныауза существенно осложнилась тем, что р. Камык стала впадать теперь не в естественное русло р. Баксан, а в узкое канализированное – прокоп, устроенный для сброса затопившего город подпрудного новообразования. Это существенно уменьшило емкостные возможности для отложений селя из бассейна р. Камык и, за счет увеличения высоты возможной селевой плотины, увеличивало потенциальную площадь и глубины затопления города.
Еще в середине прошлого века институт «Севкавгипроводхоз» настаивал на необходимости осуществления селезащиты (путем строительства лотков) не только по устью р.Герхожан, но и в устье р. Камык (ТЭО, 1957г.). Осуществлен был (без концевой части), лишь первый проект, идеи которого в последующем перечеркнуло строительство упомянутой выше плотины.
После 2000 г. предпринималось максимум усилий со стороны института, чтобы убедить государственные органы, отвечающие за безопасность населения, в необходимости защиты г.Тырныауза от селепроявлений р. Камык. Появилась даже специальная резолюция Международной конференции «Защита народнохозяйственных объектов от воздействия селевых потоков» 2003г. [20]. Однако, лишь наносоводные паводки первой половины 2005г., формирование в этот же период высокоплотного потока в верховьях р. Камык (руч. Правый Чат-Баш, 14.06.2005 г., рис. 2), к счастью не дошедшего до устья, и тревога населения, в одночасье чуть вновь не подвергнувшегося селевой катастрофе, наконец-то заставило Министерство природных ресурсов и Росстрой в срочном порядке объявить тендер на разработку Инженерного проекта. Упущено почти пять лет. Учитывая практические темпы осуществления строительных работ по защите города от селепроявлений р. Герхожан (связанные с системой финансирования), можно и «не успеть» к катастрофическому развитию событий уже и на р. Камык (возможность «сработки» и временных совпадений процессов по рядом расположенным селевым бассейнам является особым вопросом, обязанным быть рассмотренным системно, что федеральными службами пока не осознается).
Рис.2. После селя 14 июня 2005 г. Русло р. Чат-Баш. Снимок А.С. Никулина
Проект 2005 г. [2] составлен в развитие вышеуказанных подходов, отвечающих идее «Селевым потокам – инженерно обустроенный путь!». Он базируется на инженерно-геологических обоснованиях и прогнозных гидрологических расчетах параметров ожидаемого селя и, с учетом социально-хозяйственной обстановки, предусматривает строительство открытого селепропускного сооружения (лотка) на р. Камык (в черте города) с разворотом его оси, обеспечивающим косой подход потока к р. Баксан, перенос устья на 200 м ниже по течению этой реки, улучшение условий рассредоточения селевого материала в русле реки – приемника и гидравлических условий «уноса» селевых масс за счет большого уклона р. Баксан на участке узла сопряжения.
Расчетные характеристики селевого потока 0,5% обеспеченности (III класс сооружения): расход – 318 м3/с; объем – 694 тыс. м3, плотность – 1,9 т/м3 (до 2, 1 т/м3). Общая протяженность железобетонной части лотка – 747 м, уклон – 0,0907, угол поворота 550 при радиусе 550 м продиктованы состоянием фактической застройки и необходимостью минимизации объемов по сносу зданий и сооружений с сохранением транспортирующей способности селепропуска. Ширина – 16 м, возвышение стен над максимальным расчетным уровнем 1,05 м с заглублением в раздельнозернистые необводненные отложения конуса выноса в среднем на глубину 3 м, максимально до 12 м и, частично, на насыпи (рис. 3, 4). В Проекте рассматривается, в качестве конкурирующего, вариант строительства заглубленного (до 20 м в обводненных галечниках, длина 360 м) закрытого водопроводящего сооружения для пропуска р. Баксан в случае допускаемого (по этому варианту) перекрытия селевыми массами р. Камык, расширения существующего устьевого участка селенесущего тракта и повышения транспортирующей способности р. Баксан в потенциальной зоне селеотложений путем проведения периодических работ по расчистке и углублению русла основной реки. По комплексу причин и соображений этот вариант Проектом 2005 г. отклонен.
К сожалению, в состав определяемых Проектом 2005 г. работ, не включены мероприятия по увеличению приустьевой емкости для селевых масс р. Камык в пределах уже собственно русла и поймы р. Баксан. На желательность подобных работ в комплексе инженерных защитных мер, уменьшающих высоту возможного подпора, неоднократно указывал автор [12, 13, 15 19]. Содержится эта же рекомендация и в проработках МГУ 2005 г. Так в [22] предлагается в качестве «…мероприятий, направленных на снижение возникающих рисков…» осуществлять «…срезку левого борта прокопа ниже устья проектируемого лотка на протяжении 200 м до отметок 1268 – 1270 м, что исключит формирование запруды высотой более 10 м при прохождении селя по селепропускному лотку. Объем землеройных работ при этом составит около 70000 м3. Грунт можно отсыпать тут же в расположенное сухое послеселевое русло Баксана, куда и так идет свалка всяческих отбросов…».
Учитывая неточность прогнозов гидрологических характеристик, особенно (в условиях глобальных климатических изменений) их экстремальных значений, такие меры, снижающие риск при невысоком увеличении стоимости (земляные работы в благоприятных условиях), представляются вполне целесообразными.
Последний раз (до Проекта 2005 г.) «Севкавгипроводхоз» определял прогнозные параметры возможного селя в устье р. Камык в 1964 г. по заданию института «Гипроникель». Максимальное значение расхода (по нормативам того времени для Р=1%) было определено в Q=98 м3/с.
Как известно, в 1972 г. по устью р. Камык прошел сель, перегородивший р. Баксан с выносом в последнюю ~ 35 тыс. м3 селевой массы. Расход этого селя в недеформируемом русле (выше створа ныне разрушенной mini – ГЭС, т.е. чуть выше вершины конуса выноса и входной части проектируемого лотка) определен гидрологами Севкавгипроводхоза (по меткам максимального уровня) ~ в 190 м3/с. По современным методикам и моделям (в настоящей статье не описываются) для сопоставимой обеспеченности (Р=1%) он составляет величину 262 м3/с (объем 569 тыс. м3, с=1,9т. м3). Таким образом «…корректировка гидрологических характеристик… в соответствии с удлиненными рядами показывает, что эти характеристики, особенно максимальные расходы, могут очень существенно отличаться от тех, которые были заложены в проекты 40-50 лет тому назад. В связи с этим среди факторов риска, которые должны быть оценены в условиях глобального потепления климата, обязательной является переоценка рядов наблюдений за стоком и водопропускной способности сооружений» [21].
За рамки настоящей статьи выходит обоснование содержащихся в Проекте 2005 г. выводов о неучастии в настоящем и будущем отходов горного производства 70-90-х годов (подтверждаемых соответствующими расчетами). Учитывая имеющиеся противоположные высказывания на эту тему (КБГСХА, г. Нальчик, С.О. Курбанов), все же отметим: отвалы промышленной деятельности Тырныаузского горно-обогатительного комбината (ТГОК) на правом склоне долины р. Тырныауз (рис. 1), скопившиеся за 1968-1994 гг., способствуют поглощению поверхностного стока, снижая его эрозионный потенциал – один из главных факторов селеобразований. Эти отвалы, особенно попавшие в русло реки «невольно», в реальных морфологических условиях, подавляют развитие селевого процесса, снижая (прерывая) транспортирующую энергию потоков, регулируя их, исполняя роль «регулирующего бассейна, гасящего паводковый сток». Условия для формирования высоких паводков здесь изменились в тенденции к менее благоприятствующим.
Что касается наблюдаемой активности селевых процессов, связанных с отвалами ТГОК для противоположного склона – хребта Уллу – Тырныауз (бассейн Б. и М. Мукуланов), как якобы являющейся аналогом возможного развития событий по р. Тырныауз, то не следует забывать:
- в бассейне Мукуланов отвалов (поле отвалов едино ~ 330 га) на порядок больше (169,8 млн. м3 против 19,6 млн. м3), причем последняя цифра суммарная, с объемом отвалов карьера «Северный»;
- площадь бассейна Мукуланов меньше (р. Тырныауз – 9,73 км2; Мукуланы – 5,2 км2);
- крутизна русла в 2-5 раз выше (уклон русел рр. Тырныауз, Чат – Баш и собственно Камык примерно одинаков; М. Мукулан – 1150, Б. Мукулан – 400, Камык – 220 промилле);
- по данным службы сдвижения ТГОК (Н.М. Червонная, 2002 г.) отвалы в Мукуланах содержат существенную глинистую составляющую, т.к. материнские породы карьеров представлены по преимуществу роговиками. На северном же склоне хребта Уллу-Тырныауз (р.Тырныауз) отвалы сформированы от проходки дорог и разведочных работ в более крепких породах – мраморах, скарнах и гранитоидах и, поэтому не содержат в заметных объемах мелкие фракции; их устойчивость никогда не вызывала у комбината опасений, тогда как на противоположном (Мукуланском) склоне была предметом наблюдений и специальных исследований.
Интересно, что 5 августа 1967 г. «…катастрофические селевые процессы охватили весь регион Центрального Кавказа. Вызваны они были ливнем, повторяемостью 1 раз в столетие, который шел больше суток (85,9 мм по данным метеостанции Терскол). Массовый сход селей 5 августа 1967 г. находится в ряду экстремальных стихийно-разрушительных процессов на Кавказе и является редким для высокогорья случаем проявления типично ливневого генезиса». [23]. А Камык, между тем, вел себя спокойно! Очевидно здесь, для формирования селя, способного дойти высокоплотным потоком к устью, интенсивность осадков над бассейном (или его частью) должна превысить 80-90 мм в сутки, как это произошло в июне 1972 г. (~ 140 мм) и, возможно, имело место в августе 1937 г. (по метеостанции Баксан – 79 мм, с поправкой на среднюю высоту бассейна Камык 80-90 мм в сутки), а также в мае 2005 г. на высоте г.Тырныауза ~ 78 мм за 1,5 часа, [25]. Такая ситуация редка, но кто даст гарантию, что она не случится в очередной селеопасный сезон (апрель-октябрь)!
Материалы исследований института «Севкавгипроводхоз» к Проекту 2005 г. свидетельствуют: селевые потоки р. Камык имеют ливневое происхождение, в ближайшей перспективе будут зарождаться в бассейне его левого притока – р. Чат - Баш (а конкретней – в долине руч. Правый Чат-Баш) без участия отвальных масс от прошлой деятельности ТГОК.
В этой связи уместно напомнить, что имеется целый ряд работ, указывающий на неблагополучное экологическое состояние района г. Тырныауз как гидрохимического, так и медико-биологического свойств. При этом сам природный фон этой территории – территории локализации в горном массиве вольфрама, молибдена и др. тяжелых элементов, является исходно неблагоприятным. Не случайно, при обилии пресных источников в окружении города, даже в прошлом, когда не очень-то обращали внимание на вопросы здоровой среды для осваивающих нужные стране месторождения, питьевое водоснабжение г. Тырныауз было основано на подрусловых водах р. Баксан, «чистых» на природные загрязнители. В «Отчете о выполнении работ по оценке экологического состояния района г. Тырныауз» (МПР РФ, Ессентуки, 2001 г.) среда обитания этого района оценивается как «катастрофическая» и «кризисная», а по центральной части г. Тырныауз, к которой примыкает хвостохранилище № 1, как имеющая «катастрофический» уровень. Бассейн р. Камык по карте М1:50000 того же отчета рассматривается (кроме устья) как источник природной, а не техногенной опасности.
ТЭО реконструкции и технического перевооружения ТГОК («Механобр-инжиниринг» и «Гипроникель, СПб, 1998) предусматривает очистку шахтных вод, поступающих в бассейн р.Камык от WO3, Мо, мышьяка и др. элементов. Шахтные воды – это те же подземные воды, но выведенные искусственно на поверхность.
Изменение к лучшему гидрохимической и медико-биологической обстановки района г.Тырныауз предполагалось достичь выполнением специализированной программы, включенной в федеральную программу «Юг России», так, к настоящему моменту, и не реализованную (кроме пылеподавительных работ по поверхности хвостохранилища № 3 на р. Гижгит).
Вопрос улучшения эколого-гидрохимической ситуации безусловно важный, но отдельный и к необходимости осуществлять меры по защите населения, имущества и инфраструктуры города от селей по р. Камык отношения не имеющий. В свое время институтом геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ, 2002 г.) была разработана программа эколого-геохимической оценки района, включая бассейн р. Камык, путем проведения соответствующих биохимических работ. Средств не находится. Не могли они быть выделены и в составе решения насущной инженерной задачи – защиты территории с состоявшимся фактом освоения последней – не включены в техзадание на разрабатываемый Проект. Ни «закрытие» г. Тырныауз, ни выселение жителей с. Былым, находящегося в зоне неблагоприятного воздействия хвостохранилища на р. Гижгит (№ 3), в планах государства не значится! Означает ли это, что население не следует защищать от другой, более грозной опасности – селей?
Материалами Проекта 2005 г. показано, что при всей значительности антропогенных изменений по правому притоку р. Камык – р. Тырныауз, рассредоточенные по склону отвалы от строительства дорог, сооружений, штолен и вскрыши, в селевой поток (формирующийся в основном в левом притоке – р. Чат-Баш) не вовлекаются. Более того, отвалы в этом отношении играют положительную роль, способствуя временному переводу опасного по концентрации поверхностного стока в подземный, инфильтрационный, рассредоточенный.
Сели 1934 и 1972 гг. по р. Камык, доходившие до р. Баксан, формировались в условиях отсутствия техногенных отвалов. Сель 2002 года по р. Камык, впервые (после 1972 г.) дошедший до устья, принес лишь естественный материал, содержащийся в русле р. Камык и его бортах. Материал селя 2004 г. также не содержит отвальных масс. Последние, кратковременно «омываемые» пресными атмосферными осадками, не могут выщелачивать тяжелые элементы: это «под силу» лишь подземным водам на их долгом и длительном пути. Только инфильтрация через мелкораздробленные «хвосты» может в искусственно созданных условиях приводить к попаданию в естественный сток загрязняющих элементов. В бассейне р. Камык этого нет.
Отметим также, что исторически в бассейне р. Камык отсутствовало большее покрытие лесной растительностью, нежели это имеет место в настоящее время. Уповать на возможный эффект от лесомелиоративных работ, особенно в основном селеформирующем бассейне р. Чат-Баш, было бы поэтому опрометчиво. А ливень с интенсивностью, позволяющей сформироваться селевому потоку, способному достигнуть устья, может произойти в ближайшем обозримом будущем! И тогда, учитывая резко изменившиеся к худшему условия разгрузки потока в устье, ситуация окажется катастрофической со всеми вытекающими экологическими и социальными последствиями (затопление города и проч.). В этом отношении разработанные мероприятия призваны не допустить экологической катастрофы. Затягивать же решение, в том числе и со ссылкой на необходимость проведения научных исследований, слишком ответственно перед жителями, уже едва не ставшими жертвами селя в 2005г.
Устьевая часть русла р. Камык захламлена бытовым мусором, новая трасса проходит по древнеселевым естественным отложениям конуса выноса, не вскрывая на своем пути антропогенных отвалов или свалок.
В этой обстановке административные структуры не должны идти на меры типа расчистки старого устьевого русла, чтобы пропустить «возможный небольшой поток», как это считает КБСХГА. Пропускаться без ущерба для урбанизированной территории по закону должен расчетный поток с нормативной обеспеченностью.
Неблагоприятная гидрохимическая обстановка в районе г. Тырныауз (ранжирование по значимости: районы хвостохранилищ № 3, № 1, № 2 и лишь затем, бассейн р. Камык) и опасность крупного, катастрофического в сложившейся обстановке, ливневого селя, не связаны между собой, и должны решаться по разным приоритетам, где селевая проблема, очевидно, более злободневна.
Существующие планы возрождения добычи полиметаллов в районе г. Тырныауз развития открытой разработки не предполагают: «старые отвалы» реанимироваться не будут, а новые не возникать. Но это, разумеется, не исключает необходимости оздоровления (с разработкой соответствующего Проекта) эколого-гидрохимической и медико-биологической обстановки района г. Тырныауза.
Литература
1. Гнездилов Ю.А., Запорожченко Э.В. Расчетные характеристики селевых потоков
2000 г. по р. Герхожан-Су// Труды ВГИ. Геоэкология. Выпуск 93. Гидрометеоиздат. Санкт-Петербург. 2003. С. 100-113.
2. Запорожченко Э.В., Кайнер В.Д. Селеносность р. Клумкол-Су и мероприятия по защите альпинистского лагеря «Джайлык»// В Сб.: Инженерные изыскания в строительстве. Серия XV. Выпуск 5(70). Москва. 1978. С. 28-31.
3. Запорожченко Э.В. Необычный сель на р. Куллумкол-Су// «Метеорология и гидрология». 1985. № 12. С. 102-108.
4. Запорожченко Э.В. К вопросу обоснования и защиты объектов народного хозяйства от селей (на примере селей 1983 и 1986 гг. в бассейне р. Куллумкол-Су)// В Сб: Вопросы мелиорации орошаемых земель. Новочеркасск. 1989. С. 109-113.
5. Запорожченко Э.В. Старый «Джайлык» разрушен – да здравствует новый!// В Сб.: Я помню тот край окрыленный. К юбилею альплагеря «Джайлык» (1938-1998 гг.). Диалог – МГУ. Москва. 1998. С. 67-76.
6. Запорожченко Э.В. История гибели и восстановления альплагеря «Джайлык» глазами и в документах инженера-геолога// В Сб.: История развития мелиорации на Северном Кавказе. Выпуск 13. Пятигорск. 1998. С. 89-117.
7. Запорожченко Э.В. Новейшая история Тырныаузских селевых катастроф//
«Мелиоратор Ставрополья». № 17(18)2000, № 1(20), № 2(21), № 3(22) 2001.
8. Запорожченко Э.В. Селевые потоки катастрофического характера на реке
Герхожан-Су и проблемы города Тырныауз в Кабардино-Балкарии// «Природные ресурсы
Южного региона». № 3(2) 2001.
9. Запорожченко Э.В. Сель редкой повторяемости в бассейне р. Герхожан-Су и
решения по защите г. Тырныауз (КБР)// Труды Международной конференции «Геотехника.
Оценка состояния оснований и сооружений». Том II. Санкт-Петербург. 2001. С. 53-60.
10. Запорожченко Э.В. Сели 18-26 июля 2000 г. по рекам Кая-Арты-Су – Герхожан-Су// В Сб.: Геологическое изучение и использование недр. Выпуск 6. Геоинформмарк. Москва. 2001. С. 66-74.
11. Запорожченко Э.В. Сели бассейна реки Герхожан-Су: история проявления,
условия формирования, энергетические характеристики// Сборник научных трудов ОАО СКГВХ. Выпуск 15. Пятигорск. 2002. С. 80-148.
12. Запорожченко Э. В. Бассейн р. Камык – источник реальной селевой опасности для г.Тырныауза// Тезисы Всероссийской конференции по селям. ВГИ. Нальчик. 2002. С. 10-13.
13. Запорожченко Э. В. Селевые процессы ливневого генезиса на антропогенно-природном фоне// Сборник научных трудов ОАО СКГВХ. Выпуск 16. Пятигорск. 2003. С. 36-48.
14. E.V. Zaporozhchenko. Debris – flow hazards in the Baksan river basin, Tyrnyauz, Russia// In: Debris – flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction and Assessment. Vоl. 2. Millpress, Rotterdam, Netherlands, 2003, р. 1059-1070.
15. Запорожченко Э. В. Сели в районе г. Тырныауза (Кабардино-Балкарская Республика, Россия)// Материалы Международной конференции «Защита народнохозяйственных объектов от воздействия селевых потоков». Выпуск 1. Новочеркасск – Пятигорск. 2003. С. 89-91.
16. Запорожченко Э. В. Особенности селевых процессов в долине р. Камык// Труды Всероссийской конференции по селям. ВГИ. Нальчик. 2003. С. 25-39.
17. Запорожченко Э.В. Уроки селевых катастроф недавнего прошлого// Материалы научно-практической конференции: «Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений и предотвращение вредного воздействия вод в период прохождения половодий и паводков». Пятигорск. 2005. С. 162-175.
18. Запорожченко Э.В. Инженерные уроки реально наблюденных селевых потоков в бассейне р. Баксан// Тезисы Всероссийской конференции по селям 26-28 октября 2005 г. Нальчик. 2005. С. 97-100.
19. Запорожченко Э.В. Сели северного склона Центрального Кавказа: оценка опасности и характеристик, принципы инженерной защиты// В Сб: Маккавеевские чтения – 2004. Научный редактор – Р.С. Чалов. Москва. 2005. С. 26-35.
20. Защита народнохозяйственных объектов от воздействия селевых потоков// Материалы Международной конференции по селям. Пятигорск, 17-21 ноября 2003 г.Пятигорск. 2004. с. 160
21. Малик Л.К. Возможное влияние глобального потепления климата на водные ресурсы и объекты энергетики// «Гидротехническое строительство». 2005. № 5, С. 2-14.
22. Отчет по научно-исследовательской работе: «Оценка русловых процессов на р.Баксан в г. Тырныаузе с учетом селепропуска р. Камык и селевой деятельности рек Тютю-Су, Большой и Малый Мукуланы». МГУ. Москва. 2005. 53 с.
23. Сейнова И.Б., Золотарев Е.А. Ледники и сели Приэльбрусья. Научный мир. Москва. 2001.155 с.
24. Черноморец С.С., Запорожченко Э.В. Очаги зарождения селей в долинах рек Тютю-Су и Камык-Су// Тезисы Всероссийской конференции по селям 26-28 октября 2005 г. Нальчик. 2005. С. 40-42.
25. Васильев Е.В., Гречиха А.П., Найшуллер М.Г. Аномальные гидрометеорологические явления на территории Российской Федерации в мае 2005 г.// «Метеорология и гидрология». 2005. № 8. 113 с.
УДК 556.166 К.Н. Носов
И.Б.Сейнова
Э.В. Запорожченко
ОАО «Севкавгипроводхоз»
ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОВИЙ ПРОПУСКА ПАВОДКОВ НА РЕКАХ ГЕНАЛДОН И
ГИЗЕЛЬДОН ПОСЛЕ БЫСТРОГО ПРОДВИЖЕНИЯ ЛЕДНИКА
КОЛКА (СЕВЕРНЫЙ КАВКАЗ, РОССИЯ)1
В течение трех лет (2002-2005 гг.) в бассейне горной реки ледникового питания существует ситуация повторного катастрофического (для подкомандной территории) развития русловых процессов. Коренным образом изменились условия прохождения ливневых паводков вследствие перемещения и аккумуляции больших масс каменно-ледового материала в режиме сверхскоростного схода ледника и вызванного им селя, активизации экзогенных процессов (включая оползневые) и формирования подпрудных водоемов. Адаптация к новой гидрологической и инженерно-геологической обстановке имеет жизненно-важное значение и требует рассмотрения прогнозного хода эволюции, факторов и условий процессов, разработки вероятностных сценариев.
1. Введение
В сентябре 2002 г. в горах республики Северная Осетия – Алания произошла гляциальная катастрофа, чаще всего описываемая как «сход ледника Колка». Она застала врасплох население и государственные структуры, отвечающие за безопасность, повлекла за собой человеческие жертвы, но, хотя и относится к «редким и сильным», проявилась в районе, где аналогичные процессы (но с разной степенью ущерба) в течение последних 200 лет наблюдались уже трижды. Научный прогноз, исходивший из тренда гауссовского (линейного) типа распределения, определял время возникновения очередного «схода» около 2040 года (Рототаев и др., 1983: Залиханов и др. 1999). Однако размах и последствия случившегося в 2002 г. указывают на недооценку вероятности возникновения редких сильных катастроф. Реально наблюдаемая повторяемость превзошла расчетную и, по-видимому, отвечает степенному закону распределения типа «срыва» (Родкин, 2005), происшедшего на ограниченном участке высокогорья – в тыловой части ледника и прилегающем крутом, до 1000 м относительной высоты, склоне. Результат – т.н. синергетический эффект,
когда развитие экстремального события способствовало дальнейшему росту параметров катастрофы и вызываемых ею величин ущерба. Изучению причин возникновения ситуации посвящено уже достаточно много публикаций, а описание её
энергетических характеристик и непосредственных эффектов, сделано нами ранее (Запорожченко, 2004). Ниже основное внимание уделяется создавшимся новым условиям разгрузки водных масс и русловых процессов при водных паводках для участков рек в изменившийся (после сентября 2002 г.) геоморфологической и гидрологической обстановке.
2. Исходный фон
Гляциальная катастрофа 20 сентября 2002 г. - крупнейшая в истории России. Образовавшийся в верховьях ледника Колка (рис. 1) гигантский вал воды, льда и камней пронесся вниз по долине р. Геналдон со скоростью до 320 км/час, сметая все на своем пути. Этот вал был остановлен тесниной известнякового Скалистого хребта, расположенного в 18,5 км от Главного Кавказского, параллельно последнему, и отложился завальной массой объемом в ~120 млн. м3 в примыкающей с юга Кармадонской котловине (рис. 2). Через теснину («Кармадонские ворота», протяженность ~2 км) была «продавлена» водо-грязе-каменно-ледовая смесь, прошедшая селевым потоком по долине еще 10 км и уничтожившая располагавшиеся здесь над руслом строения. По пути движения, под каменно-ледовым завалом и покровом из селевых отложений, погибло 125 человек. Подобное происходило здесь и ранее: в 1834 и 1902 гг. Относительно медленная подвижка ледника Колка наблюдалась также в 1969-1970 гг., когда он продвинулся вниз по долине на 4,5 км, без серьезных, однако, последствий. Известны своим быстрым поступательным движением и другие ледники, спускающиеся с Казбекского лавового массива: Девдоракский и Абано, в последний раз в 1910 г.
Рис. 2. 06 октября 2002 г. Вид на каменно-ледовый завал с вертолёта (фото И.Галушкина), направление движения – по
С. Черноморец, 2005 г.
Триггерным механизмом процесса 2002 г. стала серия обвалов льда и скальных пород со склонов горы Джимарай-хох (с высот 4150-4450 м абс.) в тыловую часть ледника Колка. Обвалы начались за два месяца до катастрофы. Непосредственно предшествующий катастрофе имел объем в ~16 млн. м3. Заключительный удар оставил после себя яму выбивания глубиной в 60 м и ледово-каменные заплески. Из ледниковой западины корытообразной формы материал был выброшен вниз по долине одновременно со значительной частью объема поверхностной морены. Водо-ледово-каменная масса (с захваченным ею воздухом) двигалась, переходя с одного борта долины на другой, в полосе шириной 400-500 м, высота вала при этом достигала 100-150 м (рис. 3). Площадь зоны поражения, подвергнутой непосредственному воздействию (начавшемуся как обвальный процесс) до естественного препятствия - теснины Скалистого хребта - составила 12,7 км2 (зона обвала, первоначального движения, прямолинейный участок транзита и участок аккумуляции в Кармадонской котловине). Площадь завального каменно-ледового тела - 2,1 км2 (на 6 октября 2002г.), длина – 3,6 км, толщина - до 135-140 м при среднем значении в 60 м. Площадь покрытия отложениями селевого потока, прошедшего ниже теснины Скалистого хребта – 2,5 км2, объем отложений (первоначальный) - 6 млн. м3 при мощности от 1 до 15 м, к 2005 году он снизился ~ до 4,5 млн. м3 за счет вытаивания льда и частичной потери водной составляющей.
Кроме обвальных каменно-ледовых масс, выбитого материала ледника Колка и рыхлых моренных пород, пополнение потока по пути движения по трогу долины происходило за счет склоновых отложений и, в значительной степени, фронтальных масс трех крупных левобережных древних блоковых оползней – «Активного», «Битерзыкского» и «Грохадагского», массы которых составлял 5,3; 12 и 22 млн. м3 соответственно (рис. 4, 5, 6, 7). Подрезка нижних блоков, местами сопровождаемая динамическим воздействием высокоэнергетичного потока («Битерзыкский», на поворотном участке долины), привела к их активизации и смещению к руслу на 10-15м. Это, однако, не привело к перекрытию или заторным явлениям ни во время, ни после схода ледника (вплоть до 2005 г.).
После удара о Скалистый хребет основная масса из верховий (~ 30% каменного материала с фракциями в широком диапазоне размеров и ~ 70% льда) остановилась и отложилась в Кармадонской котловине. На заключительном этапе произошло формирование селевых потоков ниже каменно-ледового тела, остановленного тесниной Скалистого хребта. В долинах рек Геналдон и Гизельдон аккумулировались селевые отложения, выше с. Гизель сель трансформировался в наносоводный паводок. При впадении в р. Гизельдон последняя была подпружена. В приустьевой пойменной части р. Геналдон поток сентября 2002 г. имел наклонную поверхность к левому берегу: разница между «метками высоких вод» противоположных берегов составляла 4,3-6,0 м. К 3 октября 2002 г. в образовавшемся на р. Кауридон у с. Горная Саниба (рис. 8) завальном водоеме накопилось около 2,5 млн. м3 воды. Повышение уровня шло довольного высокими темпами. С 18 октября 2002 г., в точном соответствии с прогнозом института «Севкавгипроводхоз», началась естественная разгрузка подпорного уровня, которая завершилась переливом через завальную плотину 23 октября 2002 г., после чего роста уровня уже не происходило.
Рис. 4. Экзогенные геологические процессы в долинах рек Геналдон и Гизельдон
Рис. 5. 16 ноября 2002 г. Оползень "Активный". Съёмка с вертолёта (Г. Долгов); разрез по геофизическим данным (Ю. Буньков)
Рис. 6. 27 августа 2003 г. Оползень "Битерзык". Съёмка с вертолёта (Г. Долгов); разрез по геофизическим данным (Ю. Буньков)
Рис. 7. 06 октября 2003 г. Оползень "Грохадаг". Съёмка с вертолёта (Г. Долгов); разрез по геофизическим данным (Ю. Буньков)
Рис. 8. 17 октября 2002 г. Максимальный уровень новообразованного водоёма вплотную подошёл к фундаменту склепа XVIII века в с. Горная Саниба.
Фото Э. Запорожченко
В период, прошедший с момента катастрофы, внимание исследователей было сосредоточено на выяснении причин и (или) спусковых механизмов первоначального процесса. Идут научные споры, редко касающиеся последствий «схода» и ограничивающиеся, прогнозом таких последствий для верхней, выше «Кармадонских ворот», части долины р. Геналдон. В практическом же отношении было чрезвычайно важно оценить особенности прохождения паводков (ливневых и прорывных) в изменившихся после сентября 2002 г. условиях, запроектировать и осуществить адекватные мероприятия. При этом прогноз ответной реакции системы на новую ситуацию не может не основываться на параметрах этой ситуации и наиболее вероятном сценарии возможных внешних воздействий с учетом анализа оценки имеющихся исторических материалов: аналогичные события июля 1902 г. также носили катастрофический характер и явились результатом подвижки ледника Колка, обусловленной нарушением равновесия полувисячих и висячих ледников хребта Майли-Джимарай-хох, в свою очередь связанном с общим отступанием ледникового покрова Кавказа в последние 150 лет.
Институт «Севкавгипроводхоз» был привлечен для оценки подвижки 1969 г. и прогноза её возможных последствий, участвовал в срочной разработке мер по защите территории и населенных пунктов по долине рек Геналдон и Гизельдон от паводков 1970 и последующих годов. Характер этих мер учитывал предполагаемое поведение ледовых масс, спустившихся в долину р. Геналдон с отметок ~3000 м до ~2000 м (абс.). Тогда скорость передвижения фронта колебалась от 1,5 м/сут. в конце сентября 1969 г. до 215 м/сут. в начале октября и 0,5 м/сут. в начале января 1970 г. Проект прошёл экспертизу, был утвержден, а основные работы по инженерной защите осуществлены к июню 1970 г. – началу паводочного периода. Развития по катастрофическому сценарию этот Проект не предполагал.
Особенностью Геналдонских событий 1969–1970 гг. по сравнению с 1902 г. являлось:
- продвижение каменно-ледовой массы в скоростном режиме (от 60–70 км/ч до 100 км/ч) в 1902 г. и медленно (максимум до 0,01 км/ч) в 1969 г.;
- различия в положении фронта смещения (к январю 1970 г. находился ~ на 10 км выше места остановки ледовых масс в июле 1902 г.).
Подвижка 1969 г. была спрогнозирована в феврале 1968 г. (В. Чомая, газета «Заря Востока», Грузия): «Ледники Казбека ожили, начали расти, причем поражает существенное увеличение их мощности. За последние четыре года…. ледник Майли удлинился на 50 метров. Значительно увеличилось снегонакопление на Казбеке, снеговая граница зоны понизилась на 100–300 м… Нынешний рост ледников…. может вызвать обвалы…». Внимание на этот прогноз-предупреждение обращено не было.
Процессы, инициированные в сентябре 2002 г. привели к оползню «Санибанский», возникшему весной 2003 г. на левом берегу подпрудного водоема (объем ~20 тыс. м3) и нарушившему инфраструктуру с. Горная Саниба (рис. 9) и оползню «Колкинский», сформировавшемуся в левобережных верховьях р. Геналдон (площадь ~100 тыс. м3, объем до 2 млн. м3) с горизонтальным смещением ~20 м без перекрытия русла.
3. Угрозы и риски
Обусловлены:
1. Увеличением крутизны склонов отрога р. Геналдон на транзитном участке движения водо-каменно-ледовых масс (от языка ледника Колка до Кармадонской котловины).
2. Заполнением каменно-ледовыми массами Кармадонской котловины («завал» у с. Н. Кани, рис. 10).
3. Образованием крупного подпрудного водоема у с. Горная Саниба.
4. Занесением долины р. Геналдон за «Кармадонскими воротами» и р. Гизельдон за устьем р. Геналдон отложениями грязе- и водокаменного селя (рис. 11).
Рассматривая эти факторы угроз и рисков авторы придерживаются мнения о невозможности повторения катастрофы ранее 2025 г. когда, по расчетам, произойдет восстановление объема ледника Колка (за счет накопления масс снега и льда во вместилище) до предкатастрофических критических значений (~100 млн. м3).
В зависимости от скально-ледовой обвальной активности это предкатастрофическое состояние может реализовываться по-разному: «При наличии обвалов, можно ожидать повторения сценария 2002, 1902 гг., при их отсутствии – сценария 1969 г. Остается невыясненным вопрос о влиянии магматического очага Казбека на возможность быстрых выбросов льда из цирка Колки…» (Петраков и др., 2005).
1. Наступившая в 2003 г. стабилизация движений ранее устойчивых древнеоползневых массивов (через полгода деформации на этих оползнях практически прекратились, рис. 12) подтвердила прогноз об отсутствии опасности создания подпоров поверхностному стоку по долине р. Геналдон. Лишь сейсмические воздействия 8 баллов по шкале МSК и абсолютно полное водонасыщение оползневых блоков (увеличение в 5-6 раз по сравнению с существующим) может привести к общему нарушению их устойчивости. Такой сценарий оценивается как нереальный. То же относится и к серии сравнительно малообъемных оползневых новообразований 2003-2004 гг. и к оползню «Колкинский». Массивы ледово-каменного конгломерата, оставшиеся в виде заплесков на склонах, быстро разрушались. Таяние льда, приводящее к развитию оползневых процессов, к исходу 2004 г. завершилось. Небольшие микросели и оползни на естественном режиме водного потока ощутимо не сказались. Склоны имеют тенденцию к стабилизации, после исчезновения льда скорость осыпных и оползневых процессов снизилась на порядок.
Рис. 10. 21 ноября 2003 г. Подпруженное озеро "Горная Саниба". Вид с левого берега. Фото Н. Запорожченко
Рис. 11. 07 октября 2002 г. Отложения селевых масс в транзитно-аккумулятивной зоне близ устья р. Геналдон.
Фото С. Черноморец
На селевой режим ситуация в зоне транзита негативного влияния не оказывает. Наносоводный сель 11-12 августа 2004 г., образовавшийся в трех очагах верховий долины после интенсивного и продолжительного ливня с подрезкой прилегающих к реке склонов и террас, явился рядовым случаем (рис. 13). Хотя объем его составлял, вместе с водной составляющей, около 500 тыс. м3, в Кармадонской котловине (гидрологический пост в хвосте завала 2002 г., ~ в 7 км ниже зоны формирования) он зафиксирован не был.
2. К началу 2005 г. объем ледовой составляющей завала уменьшился на 60%. Формирование подледного русла р. Геналдон завершено. Максимальная прибавка расхода реки от таяния льда в летний период не превысила 5 м3/с. Собственно завал влияния на повышение риска от ливневых паводков уже не оказывает, более того – может служить аккумулятором стока при паводках, не выходящих за пределы обычных (один раз в десять лет, Р = 10 %). Признаков затруднения подледного стока нет, темпы таяния из-за нарастания мощности каменного чехла на поверхности льда за два года уменьшились в 4 раза. Полная деградация завала прогнозируется через 7-10 лет.
Абляционная морена на поверхности каменно-ледового завала в конце 2004 г. характеризовалась следующим гранулометрическим составом (фракции в мм, по весу, %) при валунистости (>500 мм) в 11%.
Таблица 1
| >200 | 200-20 | 20-10 | 10-5 | 5-2 | 2-1 | 1-0,5 | 0,5-0,25 | 0,25-0,1 | <0,1 |
| 22,9 | 29,1 | 8,9 | 10,2 | 11,0 | 6,2 | 3,1 | 2,4 | 4,7 | 1,5 |
Состав фракций >10 мм (в %): алевролит – 27,8; вулканоген – 59,6; гранодиорит – 9,6; диабаз – 2,0; кварц (жильный) – 1,0. Состав фракций <10 мм (в %): алевролит – 55,8; вулканоген – 25,6; кварц – 7,3; полевые шпаты – 4,2; кальцит – 3,3; глинисто-слюдистые минералы – 3,8. Плотность материала абляционной морены = 2,09 т/м3, льда завального тела (без учета трещиноватости) – 0,96 т/м3.
3. Подпрудное озеро, имевшее первоначальный объем (октябрь 2002 г.) 4,9млн.м3, разгружается естественным путем. Остаточный объем воды на конец сентября 2004г. 0,45 - 0,5 млн. м3, снижение - на 19 м от максимального уровня. Дальнейшее поведение каменно-ледовой плотины, вследствие ее уплотнения, с одной стороны и образования подземных каналов стока, с другой, при редких паводках (1 % обеспеченности) неопределенно и инженерному прогнозу пока не поддается. Прорыв подпруды возможен. Быстрый сброс воды в июне 2003 г. (на 1,5 м за несколько часов) привел к формированию водо-каменного прорывного паводка ниже «Кармадонских ворот» (Q = 20-25 м3/с), принять который заполненное селевыми отложениями русло р.Геналдон без эрозионных проявлений оказалось не способным (были разрушены опоры двух автомобильных мостов, полотно восстановленной автодороги (рис. 14, 15). В то же время по р. Геналдон в этом месте ранее проходили ливневые паводки с среднесуточным расходом до 100 м3/с (1953 г. – 99,7 м3/с).
Рис. 13. 14 августа 2004 г. р. Геналдон размывает отложения селевого потока, пришедшего 12 августа 2004 г. из района Верхне-Кармадонских источников.
Фото Д. Петракова
Рис. 15. Правый берег р. Гизельдон ниже устья р. Геналдон. Разрушение полотна автодороги прорывным паводком 16 июня 2003 г. Фото Э. Запорожченко
Сразу же по возникновении за завалом подпрудного водоема и на фоне роста уровня (и объема) воды в нем всеми привлекающимися для консультаций специалистами (включая ученых из Швейцарии) прогнозировалось разрушение каменно-ледовой плотины с возникновением прорывного паводка. Лишь институт «Севкавгипроводхоз» придерживался иного мнения. В нашем документе от 03 октября 2002 г. по проблеме указывалось, что «… дней через 15-20 начнется самопроизвольная разгрузка подпруды в трещины ледово-каменного завала. Катастрофического нарастания расхода при этом не ожидается … природные процессы стабилизации и опорожнения … пойдут быстрее, чем могут быть выполнены искусственные приемы, преследующие ту же цель (канал-траншея, гидромонитор)..». В упомянутом документе «… не рассматривалось нынешнее и будущее положение в долинах рек Геналдон и Гизельдон ниже «Кармадонских ворот». Учет социальных последствий и угрозы для населения и инфраструктуры здесь более значим, чем проблема с. Горная Саниба». Тем не менее по настоятельному правительственному поручению проект искусственного опорожнения водоема был срочно составлен институтом «Севкавгипроводхоз». Он предполагал устройство канала-траншеи по правому берегу р. Кауридон со сбросом воды в пониженные отметки завальных масс ~ в 100 м ниже уреза подпора на 10 октября 2002г. и отвергал, как в реальной обстановке неэффективные, рекомендуемые научными консультантами, идеи взрывных технологий и разработки каменно-ледовых масс гидромонитором (несмотря на несостоятельность таких предложений, они все же начали осуществляться, но показали свою неэффективность и были прекращены). Отметка входной части искусственного канала стока была принята из прогноза «критической» для с. Горная Саниба, при которой под воду начнут уходить старые постройки села – с уровня фундамента наинизших склеповых сооружений XV–XIX вв. При этом в «Заключении» к Проекту вновь подчеркивалось мнение института – «… не удастся успеть за естественным ходом событий, и вода сама найдет способ уйти на пониженные отметки, как это произошло с основным потоком р. Геналдон уже через 5–7 дней после формирования завала у «Кармадонских ворот»…». Реальный ход процесса полностью подтвердил прогноз института.
Нами не отвергается, что «одним из наиболее эффективных способов снижения или ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных прорывными паводками и гляциальными селями, является принудительный спуск высокогорных озер» (Болов и др. 2003). Примеры такого искусственного спуска в мировой практике имеются. Однако реально существующие условия конкретного случая к этому не располагают, ибо в подпрудном новообразовании нет выраженного нижнего бьефа, а открытый базис стока (русло р. Геналдон) отстоит от уреза подпруды ~ на 2,0 км. При этом ~ через 1,0 км на пути водного потока располагается преграда южного эскарпа Скалистого хребта.
Фактический график динамики уровня воды в водоеме за 2003-2004 гг. опубликован (Запорожченко, 2003, 2004).
Оползень, образовавшийся на левом берегу р. Кауридон (выше завальной плотины), вследствие затопления нижней части сложенного аргиллитами склона, дальнейшего развития не получил. Со снижением уровня в озере деформации в его теле прекратились.
4. Обстановка, сложившаяся после сентября 2002 г. по пути движения речных вод к главному водоприемнику – р. Терек, вызывает наибольшую озабоченность, так как в июне 2002 г. по системе рек Геналдон – Гизельдон прошли выдающиеся паводки, не наблюдавшиеся здесь по крайней мере в течение последних 100 лет и приведшие к разрушению (рис. 16) или серьезному повреждению (рис. 17) гидротехнических сооружений, занесению русел наносами, подмыву опор мостов и берегозащитных сооружений; при этом ниже устья р. Геналдон максимальный ежесекундный расход составлял около 230 м3/с, что приближалось к расчетному расходу пропуска через плотину Гизельского гидроузла, построенного в 60-х годах ХХ века (295 м3/с). Отложения селевого потока, вызванного каменно-ледовым выносом из верховий, заполнившие долины рек Геналдон и Гизельдон на длине в 12 км и содержащие ледовую составляющую, стабилизируются крайне медленно – передвижение техники по поверхности этих отложений было затруднено весь прошедший после сентября 2002 г. период (рис. 18). При проходке выработки для отбора представительной пробы (январь 2005 г.) на участке максимальных средних мощностей (6-6,5) м близ устья р. Геналдон в (субширотной приразломной Кобанской впадине) уже с глубины 3 м грунт находился в разжиженном состоянии.
Рис. 17. 16 июня 2003 г. Сброс
паводочного расхода (~ 30 м3/с) через
Гизельский гидроузел.
Фото Э. Запорожченко
|
