Сила сели за "щитом"? - 2

>На северных склонах Заилийского Алатау сели - самое распространенное "чудо природы". Сель - появляется внезапно, действует кратковременно, почти молниеносно, и - катастрофично!

По данным ученых-селевиков, за период с 1841 г. по 1990 г. в горах Заилийского Алатау было зарегистрировано около 450 случаев селепроявлений.

В русле реки Б. Алматинка оказалась глыба, размерами с двух слонов, - эту глыбу "принесло" потоком селя 1950 г., возле нее фотографируются туристы.

Как известно, опасность зарождения селей существует на значительной части территории Японии, Австрии, немало селевых очагов в Италии, Швейцарии, Франции, США и других странах. На территории СНГ более 25 % территории горных и предгорных районов в опасной близости от потенциальных селей.

Ученые - селевики предупреждают

- По данным Института сейсмологии Республики Казахстан, в ближайшее десятилетие северный склон Заилийского Алатау (также прилегающие к нему территории) могут подвергнуться сейсмическому воздействию, которое, в свою очередь, может вызвать многочисленные оползни.

И, как происходило во время землетрясения в Верном (Алматы) в 1887 году, подобные оползни будут трансформироваться в селевые потоки, жестоко усугубляя катастрофу.

По результатам исследований КазНИИЭК, бессистемное и неконтролируемое строительство (и хозяйственное освоение) верхней предгорной ступени привело к аномальному увлажнению громадных площадей так называемого "лессового" покрова до такой степени, что уже не исключается "переход грунта в "текучее состояние", а "разжижение грунта", как это и случилось во время известного "Гиссарского землетрясения" в 1989 году, может происходить даже при 6-7 баллах по шкале Рихтера.

Таким образом, даже землетрясение силой всего 6-7 баллов способно создать массовые оползни, которые, в свою очередь, приведут не только к разрушению дачных строений, но и, - далее, в случае "общего потока" из сливающихся "микроселей", к серьезным разрушениям и в черте г. Алматы. Но это еще далеко не полная оценка ряда грядущих проблем.

Увы, глобальное потепление климата и связанная с этим активизация селевой активности, вполне могут привести к катастрофическим последствиям и для хозяйственного механизма Казахстана.

О плотинах

Автор не исключает, что многие специалисты часто надеются на некомпетентность СМИ, однако данный материал - не тот случай. Прежде, чем его написать, пришлось посвятить изучению материалов о селях часов 100. И не напрасно!

В справочниках по селям есть уникальные фото (Сейнова, Золотарев "Ледники и сели Приэльбрусья"), плотина на реке Герхожанасу, разрушенная селевым потоком 20 августа 1999 г., а также известное фото Б.С. Степанова, - так называемый "быстроток" на реке Весновка, выше проспекта Аль-Фараби, где явно видно, как поток разрушает бетонные боковые укрепления Весновки, когда вода легко несет гигантские камни, перекатывая их по руслу, вниз по течению.

Плотины вообще заслуживают пристального внимания, а селезащитные - особенно. Что касается плотин, построенных совсем недавно, то они, как утверждает заместитель начальника РГП "Казселезащита", кандидат географических наук В.Н. Виноходов, построены даже с учетом сейсмичности (видимо, некоторые). Такие комментарии эксперта, безусловно, могут только радовать алматинцев. Однако защитные инженерные сооружения стоят далеко не на всех участках, представляющих потенциальную селевую опасность, и это в то время, когда актуальная проблема глобального потепления буквально сотрясает разные уголки планеты ливнями, и вытекающими (в прямом и переносном смысле) из них опасными последствиями, то есть, катастрофическими наводнениями!

Следуя народной мудрости "готовь сани летом, а телегу - зимой", готовность к подобного рода сюрпризам природы, особенно в условиях активного таяния снегов, ливневых осадков, стекающих по склонам гор на площадях до 1000 га, (и - это может быть одновременно) - ничто нельзя исключать. Если случится землетрясение с эпицентром в предгорьях Алатау, то чаши мореновых (и прочих) озер могут "расколоться", а что такое "разбитое корыто", мы помним из сказки Пушкина "О золотой рыбке", и смыслов может быть не два, а, увы, гораздо больше!

Черно-белые фото огромных глыб на улице Пушкина, после селя 1921 г. - факт! Тогда, в июле 1921 г., Малая Алматинка вынесла на улицы Алматы (Верного) более 3 миллионов кубометров грязекаменной массы.

Что известно об основных селезащитных сооружениях, созданных до 1990 г.?

- Бассейн реки Узункаргалы: насыпная плотина, высота 34,0 м, длина по гребню 170,0м, ширина по гребню - 6,0 м, ширина по основанию - 172,0м, емкость селехранилища - 0,75 млн. м 3 (кубометров) селевой массы.

- Бассейн р. Каскелен: сквозная железобетонная плотина, высота 19,8 м, длина по гребню - 88,0 м, ширина по гребню - 7,8 м, ширина по основанию - 48,0 м, емкость селехранилища - 2,2 млн. м 3 (кубометров) селевой массы.

- Бассейн р. Аксай (Акжар): сквозная железобетонная плотина, высота 7,2 м, длина по гребню - 21,0 м, емкость селехранилища - 0,035 млн. м 3 (м.куб.). Однако, по данным ученых, эта ПЛОТИНА ПОЛНОСТЬЮ ЗАНЕСЕНА.

- Бассейн р. Б. Алматинка: ячеистая железобетонная плотина, высота - 40 м, длина по гребню - 400 м, ширина по основанию - ок. 200 м, емкость же этого селехранилища - 14,5 млн. м 3 (кубометров селевой массы). Абсолютная высота плотины - 1240 м (над уровнем моря).

- Бассейн р. Б. Алматинка (Кокчека): арочная плотина из сборных железобетонных блоков, высота - 6,0 м, длина по гребню - 21,8 м, ширина по гребню - 1,8 м, ширина по основанию - 2,0 м. Однако, по данным ученых, эта ПЛОТИНА ТОЖЕ ПОЛНОСТЬЮ ЗАНЕСЕНА.

- Бассейн р. Малая Алматинка (Мынжилки): насыпная плотина, высота 17,0 м, емкость селехранилища - 0,23 млн. м 3 (кубометров селевой массы), высота в абсолютном измерении - 3000 м (над уровнем моря).

- Бассейн р. М. Алматинка (Медеу): каменно-набросная плотина, высота 150,0 метров, длина по гребню - 530,0 м, ширина по основанию - 800,0 м, емкость селехранилища - 12,6 млн. м 3 (кубометров селевой массы), абсолютная высота этой плотины - 1750 м.

- Бассейн р. Малая Алматинка (ниже Медеу): два сквозных металлических сооружения, на абсолютной высоте 1250 м.

- Бассейн р. Талгар: насыпная плотина, емкость селехранилища - 8,5 млн. м 3, на высоте 1120 м, однако, есть информация, что строительство плотины НЕ ЗАВЕРШЕНО.

- Бассейн р. Иссык: насыпная плотина, высота 53,0 м, емкость селехранилища - около 12,0 млн. м 3 (кубометров селевой массы), абсолютная высота - 1700 м.

- Бассейн р. Иссык (выше озера): сквозная железобетонная плотина, высота - 18,0 м, длина по гребню - 118,0 м, ширина по основанию - 33,0 м, емкость селехранилища - 1,5 млн. м 3 (кубометров селев. массы), абсолютная высота - 1900 м.

Досье на Медео

В энциклопедическом словаре можно найти информацию о Медео: "Зимний спортивный комплекс в горах Заилийского Алатау, близ Алма-Аты. Открыт в 1951 году, после реконструкции в 1970-1972 гг. площадь дорожек и катков с искусственным льдом 10,5 тыс. м. 2 (кв.), стадион на 12,5 тысяч мест".

Сегодня мы мало знаем о том, как вообще появилась плотина на Медео, а кто-то и до сих пор не подозревает о существовании такого замечательного сооружения.

Как известно, тип инженерного сооружения - земляная, перегораживающая дамба, способная вместить в себя селевую массу объемом более 4 миллионов кубометров, выбран был отнюдь не случайно, после тщательного анализа, изучения международного опыта борьбы с селями в Евразии, Америке.

Однако казахстанский метод сооружения противоселевой плотины в урочище Медео оказался УНИКАЛЬНЫМ, т.к. опыта создания искусственных насыпей такого масштабного объема с помощью взрывов в мире практически не было. Специалисты могут сказать, что попытка американских инженеров создать с помощью взрыва плотину Вирджин в США не принесла желаемой удачи, что и породило мнение о ненадежности подобного метода строительства плотин.

Основным параметром, определяющим конструкцию и размеры сооружения, стала расчетная емкость селехранилища, почти в два раза превышающая тот объем селевых потоков, который обрушился на город Верный в 1921 г., если быть точнее, - 6,2 млн. кубометров.

Местом возведения сооружения был выбран участок на высоте 1750 метров, в урочище Медео, в средней части бассейна реки Малая Алматинка.

Воспоминания бывших руководителей "Казглавселезащиты" свежи, как зимнее утро:

"В 11 утра 21 октября 1966 года в урочище Медео близ Алма-Аты на пути возможного (предполагаемого) селевого потока с помощью очень мощного "направленного" взрыва возникла 110 метровая плотина. Метод возведения плотины был смелым, уникальным, принципиально новым, но - просчитанным, а потому имел удачное воплощение. Это был грандиозный успех инженерии".

Поэтому в дальнейшем, при возведении Байпазинского гидроузла на реке Вахш в Таджикской ССР, и в проекте 225-метровой плотины-завала Камбаратинской ГЭС на реке Нарын (Киргизия), инженеры уверенно использовали опыт Медео. Применение направленных взрывов позволило значительно, почти вдвое, сократить время, необходимое для строительства селезащитного сооружения.

Так позднее вспоминал А. Хегай (тогда), замначальника "Казглавселезащиты":

- Наконец, летом 1973 года плотина на Медео продемонстрировала всему миру свои способности, если точнее, 15 июля 1973 года, ВПЕРВЫЕ В МИРОВОЙ ПРАКТИКЕ ПЛОТИНА НА МЕДЕО СМОГЛА СДЕРЖАТЬ МОЩНЫЙ СЕЛЬ НЕВЕРОЯТНО ОГРОМНОЙ, РАЗРУШИТЕЛЬНОЙ СИЛЫ, который шел 15 -метровым валом вниз, почти со скоростью экспресса, 10 метров в секунду!

Однако, этот сель (1973 г.) моментально закупорил все водосбросы плотины в Медео, и вода стала быстро заполнять селехранилище. Таким образом, объем селевой массы оказался больше, нежели предполагалось ранее, возникла опасность прорыва плотины. Тогда пришлось срочно организовать откачку воды в верхнем "бьефе", и - строить аварийный водосброс.

Позднее плотину в Медео оборудовали комплексом устройств для отвода воды. В ее левой части проложен туннельный водосброс длиной 540 метров, сечением 16 квадратных метров. Далее был сооружен и дублирующий водосброс - длиной 460 метров. В верхнем "бьефе" плотины была устроена система шахтных водоприемников, расположенных на различных отметках по вертикали от дна селехранилища и до гребня плотины.

Воздвигли и башенно-щелевой водосброс. Вся система этих сооружений расположена вне действия динамической оси потока, что способно обеспечить их надежную работу во время удара селевых волн.

Как позднее прокомментировал В. Виноходов: "Впервые в мировой практике было использовано наращивание плотины в Медеу, позволившее начать работы уже в 1974 г., - на первом этапе наращивания использовать крупнообломочную горную породу. Сегодня плотина площадью основания - в 424 тыс. кв. м., на высоте 1900 м. над уровнем моря объемом селехранилища 12,6 млн. кубометров ПЛОТИНА имеет КЛАСС КАПИТАЛЬНОСТИ СООРУЖЕНИЯ - ПЕРВЫЙ, СЕЙСМОУСТОЙЧИВОСТЬ - ДО 10 БАЛЛОВ ПО ШКАЛЕ MSK 64".

Туюксу, хроника селя 1973 г.

Тот сель, что "проверил" на прочность плотину на Медео, начался, разумеется, значительно выше самой плотины. Сохранилась уникальная запись одного из сотрудников сектора географии Академии Наук КазССР, в рабочем дневнике:

"15 июля 1973 года. Ледник Туюксу. 15.00. Резко поднялся уровень воды в верхнем моренном озере. Начался ее сброс в нижнее озеро. 15.30. Перемычка, разделяющая озера, разрушена, в проран шириной 10 метров хлынула вода. 16.00. Нижнее озеро переполнено. Поток устремился вниз, размывая, увлекая за собой каменные морены и накопившиеся на зыбкой основе вечной мерзлоты многометровые наносы грязи".

Тогда, селевой поток, спускаясь по 25-километровому серпантину ущелья, набрал серьезную скорость, безусловно, возросла и мощность селевого потока.

Как известно, в двух местах ущелье пересекали металлические 10-метровые "селеуловители": стальные балки и тросы, отлично закрепленные в граните. Однако, каждая из этих, казалось бы, мощных конструкций, держалась менее одной минуты! Селевой поток высотой в 15 метров, как бы споткнувшись на секунду, замирал, но только на мгновение, а затем с еще большей силой стремительно мчался вниз.

И в тот момент, когда сель ударил в тело плотины Медео, всплеск взметнулся заметно выше ее гребня. Как потом констатировали эксперты, плотина смогла выдержать удар невероятной, колоссальной силы, "погасила" высокую скорость селевого потока, а позднее его мощность уже сумели "вычислить" специалисты: она была оценена в 120 млн. лошадиных сил! А потом гигантская селевая волна набегала и спадала на плотину еще трижды!

Ученые комментируют

Профессор Б.С. Степанов воспитал целую плеяду молодых, талантливых ученых, чьими научными работами может по праву гордиться казахстанская наука.

Он комментирует:

- Теперь уже стало очевидным, что в первой половине 20 века озера моренно-ледниковых комплексов еще не могли представлять серьезной опасности. Сель 1921 года имел происхождение "дождевого генезиса". Таким образом, проекты селезащитных мероприятий ставили перед собой задачу, - защитить Алматы от селей дождевого генезиса. В дальнейшем же "неожиданные" события 1958, 1963 гг. в бассейне р. Иссык показали, что угроза селей гляциального генезиса значительно превосходит угрозу дождевого.

Однако, еще задолго до селя 1973 г. (в урочище Медео) Моренное озеро на леднике Туюксу вызывало опасения специалистов, - в нем они видели потенциальную селевую опасность. Поэтому, в целях предотвращения гляциального селя, в бассейне р. Малая Алматинка, на леднике Туюксу, в 1964 г. началось сооружение высокогорного (на высоте около 3400 м) сифонного водосброса, - на случай прорыва моренного озера № 2.

Следует сказать, что в период 1964-1966 гг. было сделано немало противоселевой работы, возведена серия гидротехнических сооружений: габионная плотина в урочище Мынжилки, сквозные сооружения выше новой, проектируемой плотины в Медео и в р-не дома отдыха № 2 СовМина КазССР. Поскольку все силы и средства были в 1966 г. направлены на строительство плотины в Медео, начавшиеся финансово-организационные трудности стали причиной того, что эксплуатация сифонов в начале 70-х гг. была прекращена.

А тем временем озеро № 2 продолжало развиваться. Так, по оценкам географов, к дате 15.07.1973 г. объем озера № 2 достиг 260 тыс. м.3.

Следует сказать, что единственный катастрофический гляциальный сель который удалось спрогнозировать, случился в 1973 г. Информация о событиях, происходивших накануне катастрофического селя, была получена от сотрудников сектора географии АН КазССР, - П.А. Судакова и П.А. Плеханова: "В первой половине дня 15 июля был зафиксирован поверхностный перелив, - из озера № 2 - в озеро № 3".

До этого Р.С. Голубов, проанализировав метеоситуацию накануне, перед селями в бассейнах р. М. Алматинка и р. Иссык, определил, что среднесуточная температура на высоте 3000 м. за десятидневный период достигала более 8 С, и другие показатели также имели место.

Поэтому, когда среднесуточная температура за 10 дней на высоте 3000 м. достигла + 8,8 С, был дан прогноз: ожидается сель! Таким образом, в бассейне р. М. Алматинка 15 июля 1973 г. и сформировался катастрофический сель.

На своем пути он поглощал все новые и новые валуны, верхние слои грунта, увлекая их с собой с большой скоростью, поэтому объем всей селевой массы и увеличивался, подобно снежному кому.

В тот момент, когда сель достиг габионной плотины в урочище Мынжилки, уже можно было оценить, что емкость, образуемая плотиной, составляет около 15 % объема прорвавшегося селя. Таким образом, плотина была разрушена в течение 3 минут!

Водный поток устремился по руслу р. М. Алматинка, и тот путь 8 км, который сель преодолел за 12 секунд, попутно "обогащаясь" материалом, сыграл свою роль в увеличении объема селевой массы, разрушившей на своем пути две сквозные плотины.

Одним из свидетелей того, что происходило в районе турбазы "Горельник", случайно оказался и профессор Б.С. Степанов. В момент, когда сель "споткнулся" о плотину, произошел выброс селевой массы выше гребня, что послужило причиной дальнейшего обрушения напора сели на складское помещение, где находилась группа туристов. Помещение придавило.

В следующий момент плотина была уже снесена очередной волной селя. Далее сель прогрохотал уже по долине. Разлет камней, булыжников и валунов, был настолько широким по диапазону, что поражал воображение, от 70 - до 100 м.

Как теперь известно, объем селя, достигшего Медео, в 3 раза (!) превышал тот первоначальный объем, которым сель обладал в начале своего появления. Это было очевидным, хотя и невероятным. Но именно в этом - разгадка мощи селя.

Террор Природы - над Алматы

Учитывая сложившуюся обстановку в мире, все места, города и спортивные арены международного класса принято заранее готовить к состязаниям, и не только качественно отстраивая сами спортивные площадки, катки, футбольные поля, гребные каналы, теннисные корты и зрительские трибуны, а также места отдыха зрителей и спортсменов. Разумеется, обеспечение безопасности - дело № 1, имеется в виду - от террора террористов и от террора болельщиков.

Но город Алматы, - единственный в своем роде высокогорный столичный город, которому может угрожать своим непредсказуемым террором капризная, непостоянная Природа. И сели для него - "ахиллесова пята". Поэтому борьба со стихийными бедствиями должна быть продумана и заранее разработаны планы "укрощения", "предотвращения", с расчетом на пять ходов вперед.

Человек силен интеллектом, и он должен и может предвидеть все и просчитать все варианты, возможные, и невозможные - тоже. Сель - как война. А к войне надо готовиться заранее, обороняя и укрепляя свои границы, рубежи. Защита города от потенциальной угрозы находится в ведении "Казселезащиты". Безусловно, не только в связи со спортивными мероприятиями опасны сели, это и в горах Заилийского Алатау, и для города Алматы - вечная проблема № 1.

Насколько мы готовы к войне против "террора природы", защищены ли мы подобающим образом? Расчеты ученых - селевиков дают повод сомневаться в безопасности южной столицы. Реальная угроза - не миф!

Как гласит мудрость, ВСЕ ТЕЧЕТ, ВСЕ МЕНЯЕТСЯ, и в связи с меняющимся климатом должен меняться и стратегический подход, методы борьбы с селями.

Противоселевые сооружения

В популярном научном справочнике одного из корифеев науки о селях, - В.Ф. Перова "Селевые явления. Терминологический словарь. Москва. МГУ. 1996 г.", можно найти объективную оценку актуальным селезащитным сооружениям:

- Одна из категорий (техническая) в системе мер защиты от селей. Назначение противоселевых сооружений - прямое воздействие на движущийся селевой поток в целях ограничения зоны его вредного воздействия или остановки. В руслах селевых и неселевых горных водотоков строят простейшие сооружения для предотвращения глубинного и бокового размыва русла - берегоукрепительные стенки, отмостки, донные запруды. Собственно противоселевые сооружения по основному назначению подразделяются на три класса - регулирующие, задерживающие и стабилизирующие.

1. Регулирующие сооружения - дамбы, селеспуски, селепропускные каналы и др. - служат для отвода, изменения направления движения, локализации или пропуска потока над или под защищаемым объектом.

2. Задерживающие сооружения - селезадерживающие плотины и селехранилища, - рассчитаны на остановку всей селевой массы или большей части твердой составляющей потока.

3. Стабилизирующие сооружения - система невысоких подпорных запруд вдоль селевого русла - преобразуют его продольный профиль в ступенчатый, с меньшими уклонами, что препятствует формированию селей. Противоселевые сооружения наиболее эффективны в сочетании с мелиорацией селевых бассейнов.

Мнение алматинских ученых

Громадную пользу в исследовании причин зарождения селей, выполненных КазНИИЭК, трудно переоценить. Как показывают расчеты ученых, процессы возникновения селей можно (и нужно) предотвратить методом проведения в потенциальных очагах селеобразования мелиоративных работ, трансформируя подземный сток - в поверхностный (Б.С. Степанов и др.).

Реализуемая концепция защиты от селей - в конце XX века разрабатывалась, увы, в отсутствии научно обоснованных представлений о селевой активности бассейнов рек северного склона Заилийского Алатау. Только по бассейну реки Малая Алматинка имелась наиболее достоверная нужная научная информация.

Оценка же реальной селевой опасности стала возможной не так давно, в результате исследований, проведенных в 1993-1998 гг.

Эти исследования позволили объективно оценить правильность проектных решений по защите населенных пунктов, объектов хозяйственной деятельности в основных бассейнах сек северного склона Заилийского Алатау.

Существует проверенная, просчитанная схема, на которой по объемам, измеряемым в миллионах кубометров селевой массы, видна громадная разница, - между рассчитанными и реально существующими на сегодня емкостями селезащитных сооружений.

Так, например, по мнению ученых - экспертов, емкость плотины в бассейне р. Узункаргалы почти в 32 РАЗА МЕНЬШЕ НЕОБХОДИМОЙ! В бассейне реки Каскелен - в 6,5 раз, в бассейне реки Малая алматинка - в 2,5 раза, а в бассейне реки Талгар - в 6 раз, в бассейне реки Иссык - в 7,5 раза!

Итак, ученые констатируют: "Ситуация, при которой емкости селезащитных сооружений существенно меньше необходимых, представляют большую опасность, т. к. переполнение селехранилищ далее чревато их разрушением…".

P.S. Автор этих строк напоминает, что в регионе не просто селевая опасность, а усугубленная сейсмичностью. И сильно беспокоит наших ученых состояние озера № 6, на леднике Маншук Маметовой.

P.P.S.

Автор благодарит профессора, доктора географических наук Б.С. Степанова, а также кандидата географических наук В.Н. Виноходова - за предоставленную информацию.

Елена Яфязова , специально для Gazeta.kz
05.09.2007,