САРЕЗСКОЕ ОЗЕРО >> Cарезская катастрофа: геофизический прогноз

Персональный сайт Леонида Папырина

Archive for the ‘Доклады на научных конференциях’ Category

The Prospects of Bringing Lake Sarez into the Safe State and Use of its Water Resources

leave a comment

Conference
“Management of water resources systems in extreme conditions”

4-5 June, 2008
Moscow, Russia, International Exibition Center “Crocus Expo”
Plenary Presentation

«The Prospects of Bringing Lake Sarez into the Safe State
and Use of its Water Resources».

1_0

L.P.Papyrin, Moscow, Russia.

Abstract. On the night of 19 February 1911 a strong earthquake happened in the central part of Pamirs, which caused a gigantic landslide in the valley of the Murghab River. The landslide was named as “Usoi Dam”. The soil mass of the landslide blocked the Murghab River valley and led to formation of the Lake Sarez. The lake is located in the Ghorno-Badakhshan Autonomous Region, Republic of Tajikistan (RT). At the same timea great threat appeared that its water will break through the Usoi dammed sediments and cause a catastrophic mud flood in the valleys of the Bartang, Pianj and Amu-Darya Rivers. According to the data of the Ministry of Emergency, 5 million people live in the hazardous zone.

The Sarez area problem was discussed by the Government of the Soviet Union. Following the Resolution taken after the discussion, the planning institutions worked out several variants of providing the area safety. But none of them was considered to be realistic due to high cost and difficulties in implementation. The Government of Tajikistan also not once considered this problem, but till now no any real measures on bringing the Lake Sarez to the safe condition were undertaken.

The paper presents a simple and very cheap technique how to sink the lake level by 50 m by means of intensifying water seepage through the dam. This will considerably reduce the risk of a catastrophic mud flood.
Key words: catastrophe, lake, flood, Pamirs, Sarez, Tajikistan.

Introduction

Origination and breakthrough of dammed lakes in mountainous areas is a geological process. In the long geological time it proceeds continuously. Thus, in the central part of Pamirs (presently in the Ghorno-Badakhshan Autonomous Region, Republic of Tajikistan) there was appeared Lake Sarez. On the night of 19 February 1911 a strong earthquake happened in this region, which caused, due to the action of a seismic shock, a gigantic landslide in the valley of the Murghab River. The landslide was named “Usoi Dam” in the name of the kishlak Usoi (a village in Central Asia) dammed by this landslide. All the inhabitants of the kishlak perished. The dammed sediments blocked the Murghab River valley, having led to formation of a large lake. Waters of the formed basin flooded the kishlak Sarez and the lake, therefore, got the name Lake Sarez. The Usoi Dam blocked also the side tributary of the Murghab River – Shadau-Dara and caused formation of another lake – Shadau – a small one as compared with Lake Sarez.
12

At the same time, appearance of Lake Sarez has led to a danger of breakthrough of its waters through the Usoi Dam sediments and, as a result, to a catastrophic mud flood in the valleys of the Bartang, Pianj and Amu-Darya Rivers. In 1915 the Russian Geological Committee has sent to the Pamirs an expedition under the head of I.A. Preobrazhensky [1] to study Lake Sarez. The expedition has carried out an engineering-geological examination and topographic survey of the Usoi Dam on a scale of 1:21000. Basing on the geodetic measurements and information obtained from the local people, I.A. Preobrazhensky compiled a schematic map of the local relief as it was before the formation of Usoi Dam. In his publication “The Usoi Dam” he described the basic moments of the origination of the dam and determined its volume, mass and size. By his calculations, the volume of Usoi Dam is 2.7 km³, the volume of the mass ready to be collapsed before its displacement was equal to 2.2 km³. Then up to 1967 there were episodically fulfilled the route visual examinations of the Usoi Dam and Lake Sarez. Small expeditionary teams had great difficulties to reach by foot and by pack transport the Lake Sarez. Therefore, such teams were unable to carry out more complex investigations (well drilling, geophysical works, etc.). Development of aviation, appearance of helicopters enabled carrying out in the central part of the Pamirs more technically complicated investigations and to begin a new phase in studying this mountainous area.
2(2)

The basic investigations in the Lake Sarez area were fulfilled during 1967-1991 by the organizations of the PO “Tadjikgeologia”; Tadjik Hydro-Meteorological Survey; VSEGINGEO Institute; “Soyuzgiprovodchoz” Company, and M.V.Lomonosov Moscow State University [2,3,4,5,6,7].

These investigations included: engineering-geological survey, geophysical works and stationary geodetic measurements, drilling of a well, compilation of topographical maps of the lake banks and a hydrographical map of the lake-bottom relief. It has been determined by the investigations that: the area of the Lake Sarez is 80 km² the water volume in the lake varies from 16.5 to 17 km³ the maximum depth depends on the water level in the lake and varies from 480 to 490 m; the length of the slide-soil dam from the upper water stream to the downstream water is 3750 m; the width from the torn-off niche top to the left-hand basic edge – 5200 m, along the upstream – 3150 m. The vertical thickness of the collapsed sediments in central part of the dam is 500-700 m. The area of the above-water part is 9.2 km². The total area, including the under-water part – 12 km². The volume is 2.7 km². The sunken part of the dam crest exceeds the lake level by 40-50 m. This excess varies depending on seasonal variations in the lake level. The average annual water level in the lake (as averaged for a 15-year interval) increases by 0.2 m every year. Two weakened zones are revealed within the dam. There has been detected landslides: Right-Bank Landslide with a size of 1.25 km³, Left-Bank Landslide – 0.15 km³, two landslides in the niche of Usoi Dam with a total size of 0.7 km³ ( Figs.1,2).
It is established by the results of the investigations that the catastrophic flood may be caused by the following reasons:

    – presence of the Right-Bank Landslide (discovered in 1967), collapse of which into the lake can cause a water inrush over the sunken part of the dam and break a pass through it;
    – collapse of the Left-Bank Landslide (1975) will also lead to water overflow and form a pass through the dam;;
    – colmatage process (hole clogging) in the dam top slope, discovered in 1977, causes a constant annual rise of water level in the Lake Sarez and can lead to washout of the northern weakened zone;
    – fall-down of two weakened rock areas (revealed in 1988) with a total mass of 0.7 km³ onto the sunken part of the dam in its niche from the height of 1500-2000 m may lead to hardly predictible consequences;
    – seismic action of an earthquake or collapse of the landslides in the Usoi Dam niche may close the cracks, along which water from the Lake Sarez flows through the dam, and cause a catastrophically quick rise the lake level, which will also lead to washout of the northern weakened zone.

The scenario of a possible catastrophe can be different. But most likely it will happen in this region due to a strong earthquake. Therefore, to predict its exact time is impossible. A catastrophic mudflow will move along the valleys of the Bartang, Pianj and Amu-Darya Rivers. According to the data of the Ministry of Emergency of Tajikistan, about 5 million people live in the dangerous zone. The highest number of victims will be on the territory of Afghanistan and Tajikistan; the maximum damage will be brought to Turkmenia and Uzbekistan.
32

In 2001-2006 the Tadjik Institute for Seismology and Antiseismic Construction of Tajik Academy of Sciences (TISSC AN RT) with the cooperation with the Swiss Company “STUCKY” carried out new investigations in the Lake Sarez area within the World Bank Project. The investigations included visual examination of Usoi Dam and the lake shores, and an attempt to generalize the data of the past years. The participants of these investigations did not manage to obtain any new factual information on the problem under study. Their results are reported in the publications [ 8, 9].

Development of measures on providing safety

The Sarez problem was discussed by the Government of Soviet Union. The Council of Ministers of the USSR on March 27, 1975 accepted the Resolution No. 678r “On preparation of a complex of measures on prevention of water breach from the Lake Sarez and possible usage of its water resources for irrigation and hydro-power”.
Since 1968 to 1988 the Companies “Soyuzvodkhoz”, “Soyuzgiprovodkhoz” and “Gidroprojekt” had developed the following variants of projects on providing safety:

    - build-up of Usoi Dam to such a height, which would prevent water overflow during possible collapse of the Right-Bank Landslide;
    – lowering of the lake level along an open canal in the sunken part of the dam;
    – lowering of the lake water level with the aid of syphons ;
    – construction of a buffer dike on the Bartang River at 80 km downward Usoi Dam;
    – lowering of water level in the lake by means of a floating pump station, provided with electrical energy from the hydro-electrical plant located in the dam downstream;
    – lowering of water level in the lake to a depth of 100-150 m by means of a system of tunnels in the left-hand wall of the valley.

42

In 1988 “Gosplan” of the USSR fulfilled expertise of these projects; none of them was considered to be realistic for different reasons. All the above-listed variants had a common disadvantage – they were highly expensive and labour-consuming. Besides, no any special investigations, that would substantiate each variant, were carried out. Judging from the results of the studying works of that period, the real geological conditions for construction works in mountainous areas turned out to be more complicated than expected by the authors of the projects. That meant that in order to take final decisions, investigations should be continued.

At the present time, the possibilities of route, aerovisual and aerocosmic engineering-geological investigations in this region are actually exhausted. To carry out a large amount of mining and drilling works in mountainous conditions without availability of motor-car roads is very difficult and expensive. Therefore, at the next phase of investigations a serious attention should be paid to ahead-performing engineering-geophysical works, whereas drilling and mining works should be carried out only for checking the results of the geophysical works. At the first phase it would be urgently necessary to perform seismic survey, gravimetric, magnetic and electrical survey, exploratory seismological investigations for solution of the following four top-priority tasks:

    - to study the structure and strength properties of the northern and central weakened zones of Usoi Dam;
    - to trace the water seepage ways in plane and detect places of water inflow in the dam upstream, to study the dam upper slope and water seepage regime;
    – to study the structure of the underwater part of the Right-Bank sliding slope, to reveal and map the hidden cracks and ruptures, zones of compression ant extension, to determine strength and dynamic properties of sliding sediments;
    – to investigate the deep structure of the western part of the Lake Sarez, to monitor and predict a seismic hazard of seismic events connected with a lowering of the lake’s water level.

The second phase should include checking of the results of geophysical investigations through borehole drilling and geophysical works in the boreholes; repeated treatment of the data of past years using modern computer technologies; calculation of the sliding slope stability at a seismic intensity up to 9M.
52

The above-listed tasks are key ones. Without solution of them it is quite impossible to develop really substantiated projects on safe state of the Lake Sarez. Thus, development of substantiated engineering projects requires complicated expensive investigations with the use of up-to-date equipment and devices.

There are prospects that, after the above-mentioned investigations are performed, it will be possible to develop measures on achieving the safe state of the Lake Sarez. These measures should include liquidation of unstable sliding areas on the lake banks [10]. The technique for liquidation is developed and patented [11]. It is quite clear already now that the cost of the measures on the lake safe state will require several billions of USA dollars. As long ago as in 1933, the hydraulic engineer N.A. Karaulov suggested a scheme of construction of a hydro-power plant on the Lake Sarez. After the Lake Sarez safe state will be achieved, it is possible to construct there a hydro-power plant with a capacity of 300-400 Mvt, and on the Bartang River – a few small hydro-power plants. The proposed Sarez hydro-power plant will regulate the lake discharge in an energetic regime. But a hazard of water breakthrough prevents to start construction of hydro-power plants on the Lake Sarez and Bartang and Pianj Rivers.

Water level lowering in Lake Sarez by means of intensifying filtration

Water from the Lake Sarez moves along the hidden filtrating passes through the Usoi Dam sediments and discharges in the form of springs formed in the canyons of the dam downstream with a length of 2 km and a depth of 30 to 35 m. There were carried out the regime measurements of water temperature and mineralization in the springs (Fig.3). According the results of these measurements, three groups of springs were distinguished. The first among them, located in the head part of canyons, is connected with the surface zone of inflow, because the water temperature in these springs varies depending on a season of the year. The second group is connected with the deep zone of water inflow. The water temperature in the springs of this group is constant and actually does not depend on the time of the year, and the water mineralization is higher than in the first group. Presence of the deep filtration zone is confirmed by the dynamics of changes in the hydrological parameters of the Lake Sarez. Thus, the influence of the deep zone smoothes out the variations in the water temperature in the Barchadiv Town area. In summer the temperature is lower than on the surface of the Lake Sarez, and in winter it is higher. The third group of springs is located in the bottom part of the canyon. It is connected with the zone of water inflow, which has by vertical an intermediate position between the surface and deep zones.

In the lakes of Sarez and Shadau there were fulfilled highly-precise measurements of water temperature and mineralization using special equipment (Fig.4). The measurements have shown that in the western part of the Lake Sarez these parameters change with depth. But at the similar depth they stay constant within the measurement error, i.e. they actually do not change in plane. Depending on a season, the water temperature in the top layer varies from 0 to 15°C. The range of seasonal changes of the temperature considerably decreases with depth. At a depth of 70 m the temperature actually does not depend on a season and is equal to 5.1°C. Within a depth interval of 70 to over 250 m it is gradually increasing and reaches 7.15°C, which stays constant up to the bottom of the lake. According to the calculations, this value agrees, within a high accuracy, with the average annual multi-year temperature of the water flowing into the lake per a unit of the volume. The water mineralization at a depth of 0 to 50 m is actually constant and equal during the measurements to 280 mg/l. Beneath this depth it gradually increases and reaches at a depth of over 250 m 1130 to 1150 mg/l. The maximum water mineralization in the springs in the downstream is 360 mg/l.

Taking this fact one can state that the lower boundary of the zone of water inflow in the dam upstream is at a depth of 80 – 90 m. below this level in the Lake Sarez there is also a stagnant zone with an increased water mineralization.

In 1939 stationary hydrological observations were started at the HMS Irht. In the lake bay of the same name a hydropost (HP) was organized, where there were being carried out daily measurements of the lake level with the aid of water-measuring poles. 17 km downward the Lake Sarez on the Murghab River, at the same time with Irht HMS the Hydropost Barchadiv was established for daily measurements of water discharge [12]. These measurements provided the possibility to obtain for a period since 1939 to 1988 the curves of average monthly water levels of the Lake Sarez and average monthly discharges of water filtrating through Usoi Dam (Fig.5).
62

In order to exclude an influence of seasonal variations and to verify the prediction of changes in the lake table and water discharge, the calculations of average values of these parameters were made for 15 years. The obtained graph of the average (for 15 years) lake levels is within a high accuracy approximated by a sloped line. Within a period since 1946 to 1980 the averaged lake level was increasing daily by 0.20 m. Within a period since 1976 to 2006 the averaged lake level increased by 6 m. The maximum levels during floods exceed the averaged level by 7-8 m, whereas in the low water period it is lower than the averaged level by 4-5 m.

The similar graph of the averaged water discharges for the HP Barchadiv is approximated by a horizontal line. This indicates that in spite of the constant lake level rise, the discharge of water, flowing through the dam, has no tendency to change. During the entire observation period it is equal to 45.85 m³/sec, i.e. the averaged value actually does not change.
Judging from the available historical data, it can be concluded that stabilization of the water level started in 1926 when the lake level was lower by 50 m than the present-day one.

In 1977 a very strange dependence was first revealed between the water level in the Lake Sarez and water discharge at HP Barchadiv (Fig.6). In the beginning of a flood, with a rise of the lake level the water discharge increases. But it begins decreasing when the maximum lake level is achieved. With intensification of the flood and with consequent decrease in the lake level, the water discharge rates are different at the same lake levels. The difference in water rates at the high but similar water levels reaches 20 m³/sec. The similar loop-shaped relationship is observed annually. At the same level only the amplitude of water levels and difference in water discharge rates change. Fig.7 shows the water discharge rates at the same lake level equal to 1500 cm obtained by the Irht water-measuring pole. For the given lake level the above-described relationship is repeated many times. During a period since 1950 to 1988 the water discharge rate (through Usoi Dam at a lake level of 1500 cm) decreased annually by 0.33 m³/sec.

Analysis of the hydrological data shows that on the dam upper stream a constant colmatage process takes place, and for this reason the lake level continuously increases. Alongside this constant process, there is a seasonal colmatage, which causes a change in water discharge rate at the same lake level during intensifying flood and decreasing the lake level. The seasonal colmatage also promotes an increase of the lake level.
72

In 1977 the report on geophysical investigations of Usoi Dam presented a simple and cheap technique to decrease the water level in The Lake Sarez. The essence of the technique was as follows. The multi-year average annual water discharge through Usoi Dam is 45.85 m³/sec. The maximum water discharge during a flood is 80 to 90 m³/sec. If to intensify the hydraulic linkage of the upstream with filtration passes so, that the latter would constantly transmit maximum water amounts, the water level in the lake will decrease naturally by 50 m.

Several variants were suggested how to implement this idea. In order to select the most optimal variant, additional investigations are required. Here, we discuss only two variants that are protected by patents.

The first one. The dam body contain lateral cracks, which divide the dam sediments into blocks. Through a part of these crocks the water moves through the dam. But there are cracks which do not participate in this process. Some of these cracks were formed before the landslide, the other – during its direct and reverse displacement. On the top slope of the dam the cracks’outlets are completely or partly closed by collapsed or mud sediments. The latter prevent water penetration into the cracks. For decrease of the water level in the lake, it is proposed to carry out a detailed mapping of these cracks with the aid of geophysical investigations and clearing of the crack outlets on the top slope by means of mining and explosive works. Such clearing will increase the water discharge through the dam and, hence, lead to lowering of the lake level [13].

The second variant suggests with the aid of an electrical action to decrease colmatage of sediments on the dam-top slope. This technique is based on using the phenomenon of electrical osmosis. Such techniques are used presently to intensify oil and water inflow to boreholes. Electrical action will lead to an increase of water discharge through the dam and cause a decrease in the lake level [14].
82

In March-April 1990 geophysical measurements were carried out from the lake ice in the bank part of Usoi Dam (Fig.8). The measurements revealed on the lake bottom an area of intensive water inflow into the dam sediments. This area is located in the place where the surface of reverse displacement of the Usoi Dam blocks is crossed with the inter-block sink. The revealed area approximately coincides with the area of intensive water inflow, which was discovered by the expedition of O.K.Lange in 1926 [15]. Therefore, for implementation of this idea the cracks’ clearing should be started first just in this area.

Conclusions

The cost of traditional measures on bringing the Lake Sarez into completely safe state is 2-3 billion US dollars. Realization of these measures requires 15 to 20 years. At the current economic situation which exists now in Tajikistan, to start investigations, development and implementation of such measures is impossible in the visible future. Lowering of the Lake Sarez level by 50 m by means of intensifying water filtration through the dam will considerably reduce a risk of catastrophic flood. The cost of this technique will amount to 20-30 million US dollars and the time of realization will be 5-6 years. American geologists Robert Shuster and Donald Alford, referring to the authors of the given paper, consider that intensifying of the filtration is the simplest and cheapest way of providing the safety of the Lake Sarez [16] .

References

1. I.A. Preobrazhensky. Usoi Dam. Materials on General and Applied Geology. V14, 1920, 21 p.
2. А.M. Lekhatinov, A.I.Sheko. To prediction of exogenic geological processes on the Usoi landslide and adjacent banks of Lake Sarez – http://www.nikz.da.ru/
3. Yu.M. Kazakov. Usoi blocking and Right Bank slope. Some results of engineering-geological investigations carried out in 1981-1992 – http://www.nikz.da.ru/
4. L.L. Kozlovsky. A complex of constructions for lowering the water level in Lake Sarez – http://www.nikz.da.ru/
5. L.P. Papyrin. Geophysical investigations on Usoi Dam (1975-1977) – http://www.nikz.da.ru/
6. L.P.Papyrin. Sarez catastrophe: a geophysical prediction – http://sarez.ferghana.ru/papyrin.html
7. V.S. Fedorenko. On possible consequences of collapse of large landslide into Lake Sarez. http://www.nikz.da.ru/
8. L.P. Papyrin. Myths on Lake Sarez breakthrough risk mitigation and reality http://www.ferghana.ru/article.php?id=5168
9. Leonid Papyrin: “Myths on Lake Sarez risk mitigation and realities”. http://enews.ferghana.ru/article.php?id=2079&print=1&PHPSESSID=f221277e0b802c371c5fef5a690c5244
10. L.P. Papyrin. Right Bank Landslide – http://sarez.ferghana.ru/papyrin2.html
11. L.P. Papyrin. A technique of decreasing the height and wave energy in a deep basin during collapse of a slide rock massif into it. EURASIAN PATENT No. 002565. Issued on 27 July 2002.
12. Informational materials of the Hydrometeorological Survey of the Republic of Tajikistan.
13. G.P.Postoev, L.P. Papyrin. A technique of water level lowering in a mountainous dammed lake. PATENT of the USSR No. 177499 from 22 June 1992.
14. L.P. Papyrin. A technique of stabilization and water level lowering in a mountainous dammed lake. EURASIAN PATENT No. 003627. Issued on 28 August 2003.
15. O.K.Lange. Expedition for examination of Usoi Dam and Lake Sarez. National Economy of Middle Asia J. No.10, Tashkent, 1926, pp.76-79.
16. ROBERT L. SCHUSTER and DONALD ALFORD: “ Usoi Landslide Dam and Lake Sarez, Pamir Mountains, Tajikistan.”. Environmental and Engineering Geoscience; May 2004; v. 10; no. 2; p. 151-168; DOI: 10.2113/10.2.151
“>http://eeg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/10/2/151

Written by Anna

January 24th, 2012 at 10:49 am

Перспективы приведения Сарезского озера в безопасное состояние и использования его водных ресурсов

leave a comment

The Prospects of Bringing Lake Sarez into the Safe State and Use of its Water Resources

Международная конференция
“Управление водно-ресурсными системами в экстремальных условиях”

4-5 июня 2008 года
Москва, Россия, МВЦ “Крокус Экспо”
Устный доклад

«Перспективы приведения Сарезского озера в безопасное состояние и использования его водных ресурсов».


1_0

Л.П.Папырин
Москва, Россия.

Аннотация

В ночь с 18 на 19 февраля 1911 года в центральной части Памира произошло землетрясение. В результате сейсмического воздействия в долине реки Мургаб сошел гигантский оползень, который получил название “Усойский завал”. Отложения завала перекрыли долину реки Мургаб и вызвали образование Сарезского озера. Озеро находится на территории Горно-Бадахшанской автономной области Республики Таджикистан. Одновременно с возникновением озера появилась опасность прорыва его вод через отложения Усойского завала и возникновения катастрофического селевого паводка в долинах рек Бартанг, Пяндж и Аму-Дарья. В опасной зоне по данным МЧС Республики Таджикистан проживает пять миллионов человек.

Сарезская проблема рассматривалась в Правительстве Советского Союза. В соответствии с этим постановлением Совмина СССР в проектно-изыскательских институтах было разработано несколько вариантов схем обеспечения безопасности. Но ни один из этих вариантов не был признан реально выполнимым из-за высокой стоимости и трудности выполнения. Правительство Таджикистана также неоднократно рассматривало эту проблему. Но до настоящего времени никаких реальных мероприятий по приведению Сарезского озера в безопасное состояние не сделано.

В настоящей статье описывается простой и очень дешевый способ понижения уровня воды в Сарезском озере путем усиления фильтрации воды через завальную плотину. По расчетам этот способ позволит понизить уровень воды в озере на 50 метров. Такое понижение уровня воды значительно снизит риск возникновения катастрофического селевого паводка.

Ключевые слова: катастрофа, озеро, паводок, Памир, Сарез, Таджикистан.

Введение

Образование и прорыв завальных озер в высокогорных районах – геологический процесс. В длительном геологическом времени он идет непрерывно. Так в центральной части Памира (в настоящее время на территории Горно-Бадахшанской автономной области Республики Таджикистан) возникло Сарезское озеро. В ночь с 18 на 19 февраля 1911 года в этом регионе произошло землетрясение. В результате сейсмического воздействия в долине реки Мургаб сошел гигантский оползень, который получил название “Усойский завал” в память о кишлаке Усой, заваленном им. Все жители кишлака погибли. Отложения завала перекрыли долину реки Мургаб и вызвали образование большого озера. Воды возникшего водоема затопили кишлак Сарез. Поэтому озеро стали называть Сарезским. Усойский завал перекрыл также боковой приток реки Мургаб – речку Шадау-Дара – и вызвал образование второго озера Шадау, небольшого по сравнению с Сарезским.

11

Одновременно с возникновением Сарезского озера появилась опасность прорыва его вод через отложения Усойского завала и возникновения катастрофического селевого паводка в долинах рек Бартанг, Пяндж и Аму-Дарья. В 1915 году Российский геологический комитет направил на Памир для изучения Сарезского озера экспедицию под руководством И.А.Преображенского [1]. Экспедиция провела инженерно-геологическое обследование и топографическую съемку Усойского завала в масштабе 1:21000. По результатам геодезических измерений и сведений, полученных от местных жителей, И.А.Преображенский составил схему рельефа местности до образования Усойского завала. В своей работе «Усойский завал» он описал основные моменты возникновения завальной плотины и определил ее объем, массу и размеры. По его расчетам объем завальной плотины Сарезского озера равен 2,7 км³, а объем подготовленных к обрушению горных пород до их смещения был равен 2.2 км³. В дальнейшем до 1967 года эпизодически проводились маршрутные визуальные обследования Усойского завала и Сарезского озера. Малочисленные экспедиции пешком и на вьючном транспорте с большим трудом пробирались к Сарезскому озеру. Поэтому выполнить более сложные исследования (бурение скважин, геофизические работы и т.д.) эти экспедиции не могли. Развитие авиации, появление вертолетов, позволило проводить в центральной части Памира более сложные в техническом отношении исследования и начать новый этап изучения этого высокогорного района.

2(1)

Основные исследования в районе Сарезского озера были выполнены в период с 1967 по 1991 год организациями ПО Таджикгеология, Таджикским управлением Гидрометеослужбы, институтами ВСЕГИНГЕО и Союзгипроводхоз, Московским государственным университетом им.М.В.Ломоносова [2,3,4,5,6,7]. В ходе этих исследований были проведены: инженерно-геологическая съемка, геофизические работы и режимные геодезические измерения, пробурена одна скважина, составлены топографические карты берегов озера и гидрографическая карта рельефа дна. По результатам исследований – площадь Сарезского озера 80 км². Объем воды в озере изменяется от 16.5 до 17 км³. Максимальная глубина зависит от уровня воды в озере и колеблется от 480 до 490 метров. Длина завальной плотины от верхнего до нижнего бьефов равна 3750 м. Ширина ,от верха ниши отрыва до левого коренного борта, – 5200 м, а по верхнему бьефу – 3150 м. Вертикальная мощность отложений завала в центральной его части – 500-700 метров. Площадь надводной части завала – 9.2 км². Общая площадь, включая подводную часть, – 12 км². Объем – 2.7 км². Пониженная часть гребня плотины превышает уровень озера на 40-50 м. Это превышение изменяется в процессе сезонных колебаний уровня озера. Среднегодовой уровень воды в озере (при осреднении в интервале 15 лет) ежегодно повышается на 0.2 м. В пределах завальной плотины выявлены две ослабленные зоны. Обнаружены оползни: Правобережный объемом 1.25 км³, Левобережный – 0.15 км³, в нише отрыва Усойского завала – два оползня общим объемом 0.7 км³ ( Рис.1,2).

31
По результатам исследований установлено, что возникновение катастрофического паводка может быть вызвано следующими причинами:

    – наличием Правобережного оползня (обнаруженного в 1967 году), обрушение которого в озеро может привести к переливу воды через пониженную часть завальной плотины и вызвать возникновение в ней прорана;
    - обрушение Левобережного оползня (1975 год) также вызовет перелив воды и возникновение прорана;
    - процессом кольматации (закупорки отверстий) верхового откоса завальной плотины, открытый в 1977 году, обуславливает постоянный ежегодный подъем уровня воды в Сарезском озере и может привести к размыву северной ослабленной зоны завальной плотины;
    - обрушением с высоты 1500-2000 метров на пониженную часть завальной плотины двух ослабленных участков горных пород общим объемом 0.7 км³ в нише отрыва Усойского завала (обнаруженных в 1988 году) может привести к трудно предсказуемым последствиям;
    - сейсмическое воздействие от землетрясения или обрушения оползней в нише Усойского завала может вызвать закрытие трещин, по которым воды Сарезского озера проходят через завальную плотину, что вызовет катастрофически быстрый подъем уровня озера, что также приведет к размыву северной ослабленной зоны.

Сценарий катастрофы может быть различным. Но, вероятнее всего, она случится при сильном землетрясении в этом районе. Поэтому предсказать ее точное время не возможно. Катастрофический селевой паводок пройдет по долинам рек Бартанг, Пяндж и Аму-Дарья. В опасной зоне, по данным МЧС Таджикистана, проживает пять миллионов человек. Наибольшее количество человеческих жертв будет на территории Афганистана и Таджикистана, максимальный материальный ущерб будет нанесен Туркмении и Узбекистану.

В 2001-2006 годах в районе Сарезского озера по проекту Всемирного банка Таджикский институт сейсмологии и сейсмостойкого строительства (ТИСС) АН РТ при посредничестве швейцарской фирмы Штуки были выполнены новые исследования, которые заключались в визуальном обследовании Усойского завала и берегов озера и в попытке обобщения материалов исследований прошлых лет. Авторам последних исследований никаких новых фактических сведений по изучаемой проблеме получить не удалось. Результаты этих исследований проанализированы в работах [ 8, 9].

Разработка мероприятий по обеспечению безопасности

Сарезская проблема рассматривалась в Правительстве Советского Союза. Совмин СССР 27 марта 1975 года принял распоряжение № 678р “О составлении схемы комплекса мероприятий по предупреждению прорыва вод озера Сарез и возможному использованию его водных ресурсов для нужд орошения и энергетики”.

В период с 1968 по 1988 год в институтах “Союзводхоз”, “Союзгипроводхоз” и САО “Гидропроект” были разработаны следующие варианты проектов по обеспечению безопасности:

    - наращивание Усойского завала до высоты, исключающей перелив через него при возможном обрушении Правобережного оползня;
    - понижение уровня озера по открытому каналу в пониженной части завальной плотины;
    - понижение уровня воды в озере при помощи сифонов;
    - строительство буферной плотины на реке Бартанг в 80 км ниже Усойского завала;
    - понижение уровня воды в озере с помощью плавающей насосной станции, получающей электроэнергию от ГЭС в нижнем бьефе завала;
    - понижение уровня воды в озере до глубин 100-150 метров при помощи системы тоннелей в левом борту долины.

В 1988 году Госпланом СССР проведена экспертиза этих проектов и ни один из них по разным причинам не был признан реально выполнимым. Перечисленные варианты проекта имели один общий недостаток – высокую стоимость и трудоемкость их осуществления. Кроме этого под каждый вариант проекта не было выполнено специальных изыскательских работ. По результатам выполненных в этот период исследований оказалось, что реальные геологические условия строительства в высокогорных условиях оказались намного сложнее, чем предполагали авторы, приступая к разработке проектов. Т.е. для принятия окончательных решений исследования нужно продолжить.

41

В настоящее время возможности маршрутных, аэровизуальных, аэрокосмических инженерно-геологических исследований в этом районе практически исчерпаны. Проводить в высокогорных условиях при полном отсутствии автодорог большой объем горных и буровых работ очень трудно и дорого. Поэтому на следующей стадии исследований нужно серьезное внимание уделить опережающим инженерным геофизическим работам, а буровые и горные работы проводить только для проверки результатов геофизических работ. На первом этапе работ нужно срочно выполнить исследования методами сейсморазведки, гравиметровой и магнитной съемки, электроразведки, разведочной сейсмологии для решения четырех первоочередных задач:

    - изучения строения и прочностных свойств Северной и Центральной ослабленных зон Усойского завала;
    - прослеживания путей фильтрации воды в плане и выявление мест втекания воды на верхнем бьефе завальной плотины, изучение строения верхового ее откоса и режима фильтрации воды;
    - изучения строения подводной части Правобережного оползневого склона, выявление и картирование скрытых трещин и разрывов, зон сжатия и растяжения, определение прочностных и динамических свойств оползневых отложений;
    - исследования глубинного строения западной части Сарезского озера, мониторинг и прогноз сейсмической опасности, прогноз сейсмических событий при понижении уровня озера.

На втором этапе нужно провести проверку результатов геофизических исследований бурением и геофизическими работами в скважинах, выполнить повторную обработку с помощью современных компьютерных технологий материалов прошлых лет, сделать расчет устойчивости оползневых склонов при сейсмическом воздействии силой до 9-ти баллов.

51

Перечисленные выше задачи являются ключевыми. Без их решения категорически невозможна никакая разработка реально обоснованных проектов приведения Сарезского озера в безопасное состояние. Таким образом, для разработки обоснованных инженерных проектов необходимо выполнить сложные дорогостоящие исследования с применением современной аппаратуры и оборудования.

Есть перспективы, что после проведения этих исследований можно будет разработать мероприятия по приведению озера в безопасное состояние. При этом неустойчивые оползневые участки на берегах озера необходимо ликвидировать [10]. Способ ликвидации разработан и защищен патентом [11]. Но и сейчас совершенно ясно, что стоимость мероприятий по приведению озера в безопасное состояние потребуется несколько миллиардов долларов США. Еще в 1933 году гидротехник Н.А.Караулов предложил схему строительства на Сарезском озере ГЭС. После приведения озера в безопасное состояние можно построить ГЭС мощностью 300-400 Мвт, а на реке Бартанг несколько небольших ГЭС. При этом Сарезская ГЭС будет регулировать сток озера в энергетическом режиме. Опасность прорыва вод не позволяет приступить к строительству ГЭС на Сарезском озере и на реках Бартанг и Пяндж.

Понижение уровня озера путем усиления фильтрации.

Вода из Сарезского озера по скрытым путям фильтрации проходит через отложения Усойского завала и выходит в родниках, образовавших в нижнем бьефе завальной плотины каньон длиной 2 км и глубиной 30 -35 метров. В родниках были проведены режимные измерения температуры и минерализации воды (Рис.3). По результатам этих измерений выделено три группы родников. Первая из них, расположенная в головной части каньона, связана с поверхностной зоной инфлюации, т.к. температура воды в этих родниках колеблется в зависимости от времени года. Вторая группа родников связана с глубинной зоной втекания воды. Температура воды в родниках этой группы постоянна и практически не зависит от времени года, а минерализация воды выше, чем в первой группе. Наличие глубинной зоны фильтрации подтверждает динамика изменения гидрологических параметров бассейна Сарезского озера. Так влияние глубинной зоны сглаживает колебания температуры воды по г.п. Барчадив. В летний период она ниже, чем на поверхности Сарезского озера, а зимой выше. Третья группа родников расположена в самой нижней части каньона. Она связана с зоной втока, занимающей промежуточное положение по вертикали между поверхностной и глубинной.

В озерах Сарезском и Шадау с помощью специальной аппаратуры были выполнены высокоточные измерения температуры и минерализации воды (Рис.4). Они показали, что в западной части Сарезского озера эти параметры изменяются с глубиной. Но при одинаковой глубине они в пределах погрешности измерений остаются постоянными, т.е. практически не изменяются в плане. В зависимости от времени года температура воды в поверхностном слое изменяется от 0 до 15 градусов. Диапазон сезонных изменений температуры с глубиной значительно сужается. На глубине 70 метров температура воды практически не зависит от времени года и равна 5.1 градуса. В интервале глубин 70 – 250 метров и более, она плавно повышается и достигает значения 7.15 градуса, которое остается постоянным до дна озера. По расчетам это значение с большой точностью совпадает со средней многолетней температурой воды, втекающей в озеро в расчете на единицу объема. Минерализация воды на глубинах от 0 до 50 метров практически постоянна и была равна в период измерений 280 мг/л. Ниже этого горизонта она постепенно повышается и достигает на глубине 250 и более метров – 1130 – 1150 мг/л. Максимальная минерализация воды в родниках в нижнем бьефе – 360 мг/л.

Исходя из этого факта, можно утверждать, что нижняя граница зоны втекания воды на верхнем бьефе завальной плотины находиться на глубине 80 – 90 метров. Ниже этого уровня в Сарезском озере находится застойная зона с повышенной минерализацией воды.

В 1939 году начались постоянные гидрологические наблюдения на ГМС Ирхт. В одноименном заливе озера был организован гидропост (ГП), где ежедневно проводятся измерения уровня озера по системе водомерных реек. В 17-ти километрах ниже Сарезского озера на реке Мургаб одновременно с ГМС Ирхт был построен ГП Барчадив, где ежедневно измеряется расход воды [12]. Эти наблюдения позволили получить за период с 1939 по 1988 годы графики среднемесячных значений уровня Сарезского озера и среднемесячных расходов воды, фильтрующейся через Усойский завал (рис 5).

Для исключения влияния сезонных колебаний и выяснения прогноза изменения отметок зеркала озера и расхода воды были вычислены средние значения этих параметров за период 15 лет. Полученный график средних (за 15-ть лет) значений уровня озера с очень высокой точностью аппроксимируется наклонной прямой линией. За период с 1946 по 1980 годы осредненный уровень озера ежедневно повышался на 0.20м. За период с 1976 по 2006 год осредненный уровень повысился на 6м. При этом максимальные значения уровня в паводок превышают значение осредненного уровня на 7-8 метров, а в межень ниже его на 4-5м.

Аналогичный график осредненных значений расхода воды по ГП Барчадив аппроксимируется горизонтальной прямой. Это свидетельствует о том, что несмотря на постоянный подъем уровня озера расход воды, пропускаемый завальной плотиной, не имеет тенденций к изменению. За весь период наблюдений он равен – 45.85 м³/сек., т.е. практически осредненное значение не изменяется. По имеющимся историческим сведениям можно заключить, что стабилизация расхода воды началась в 1926 году, когда уровень озера был на 50 метров ниже современного.

61

В 1977 году впервые была обнаружена очень странная зависимость между уровнем воды в Сарезском озере и расходом воды по ГП Барчадив (Рис.6). В начале паводка с повышением уровня озера закономерно возрастает расход воды. При достижении максимального уровня озера он начинает уменьшаться. На одних и тех же отметках уровня озера фиксируются различные расходы воды при нарастании паводка и при последующем понижении уровня. Разница в расходах при высоких, но одинаковых отметках уровня воды, достигает 20 м³/сек. Подобная петлеобразная зависимость отмечается ежегодно. Изменяется лишь амплитуда колебаний уровня и разница в расходах воды при одинаковом уровне. На рисунке 7 приведены значения расхода воды при одинаковой отметке уровня озера, равной 1500 см по водомерной рейке Ирхт. Для этой отметки уровня озеро описанная зависимость повторяется многократно. За период с 1950 по 1988 год величина расхода воды (фильтрующийся через Усойский завал при отметке уровня 1500 см) ежегодно уменьшается на 0.33 м³/сек.

71

Анализ гидрологических данных показывает, что на верхнем бьефе завальной плотины идет непрерывный процесс кольматации и по этой причине уровень озера непрерывно повышается. Помимо этого постоянного процесса, есть сезонная кольматация, которая вызывает изменение расхода воды при одном и том же уровне озера при нарастании паводка и при понижении уровня. Сезонная кольматация также способствует повышению уровня озера.

В 1977 году в отчете о геофизических исследованиях Усойского завала был предложен простой и дешевый способ понижения уровня воды в Сарезском озере, который заключается в следующем. Многолетний среднегодовой расход воды, который фильтруется через Усойский завал, – 45.85 м³/с. Максимальный расход в период паводка – 80 – 90 м³/с. Если усилить гидравлическую связь верхнего бьефа с путями фильтрации так, чтобы последние постоянно пропускали максимальный расход, то уровень воды в Сарезском озере понизиться естественным путем на 50 метров.

Было предложено несколько вариантов реализации этой идеи. Для выбора наиболее оптимального варианта необходимо провести дополнительные исследования. Здесь мы рассмотрим только два варианта, защищенных патентами.

Первый. В теле завальной плотины имеются поперечные трещины, разделяющие завальные отложения на блоки. По части подобных трещин вода движется, через завальную плотину. Но есть и не задействованные трещины. Некоторые из этих трещин образовались еще до схода оползня, другие в процессе его прямого и обратного смещения. На верховом откосе завальной плотины выходы трещин полностью или частично закрыты обвальными и селевыми отложениями. Последние препятствуют попаданию воды в трещины. Для понижения уровня воды в озере предполагается провести детальное картирование этих трещин с помощью геофизических исследований и расчистку выходов трещин на верховом откосе горными и взрывными работами. Такая расчистка приведет к увеличению расхода воды, пропускаемой завальной плотиной. Увеличение пропускаемого расхода вызовет понижение уровня озера [13].

Второй. С помощью электрического воздействия уменьшить кольматацию отложений на верховом откосе завальной плотины. Способ основан на использовании явления электроосмоса. Аналогичные способы сейчас применяются для усиления притока нефти и воды к скважинам. Электрическое воздействие приведет к увеличению расхода воды, пропускаемого завальной плотиной и вызовет понижение уровня озера [14].

81

В марте-апреле 1990 года в прибрежной части Усойского завала со льда в озере проводились геофизические измерения (Рис.8). По результатам этих измерений на дне озера был выявлен участок интенсивного втекания воды в отложения завальной плотины. Этот участок расположен на пересечении поверхности обратного смещения блоков Усойского завала и межблоковой ложбины. Выявленный участок приблизительно совпадает с участком интенсивного втекания воды, который обнаружили участники экспедиции О.К.Ланге в 1926 году [15]. Поэтому исследования для реализации этой идеи и расчистку трещин нужно начинать именно с этого участка.

Заключение

Стоимость традиционных мероприятий по приведению Сарезского озера полностью в безопасное состояние равна 2-3 миллиарда долларов США. На реализацию этих мероприятий нужно затратить 15-20 лет. При современном экономическом положении Таджикистана приступить к изысканиям, разработке и реализации этих мероприятий в обозримом будущем не сможет. Понижение уровня Сарезского озера на 50м путем усиления фильтрации воды через завальную плотину значительно уменьшит риск возникновения катастрофического паводка. Затраты на реализацию этого способа составят 20-30 миллионов долларов США, а затраты времени [15] составят 5-6 лет. Американские геологи Роберт Шустер и Дональд Альфорд, ссылаясь на автора данной статьи, считают, что усиление фильтрации – самый простой и самый дешевый способ обеспечения безопасности Сарезского озера [16] .

Литература

1. И.А. Преображенский “Усойский завал”. Материалы по общей и прикладной геологии. В14, 1920г. 21с.

2. А.М. Лехатинов, А.И. Шеко: «К прогнозу развития экзогенных геологических процессов на Усойском оползне и прилегающих к нему берегах Сарезского озера». http://www.nikz.da.ru/

3. Ю.М.Казаков: «Усойское перекрытие и Правобережный склон. Некоторые результаты инженерно-геологических исследований, выполненных в 1981-1992 годы». http://www.nikz.da.ru/

4.Л.Л.Козловский: «Комплекс сооружений для понижения уровня воды Сарезского озера». http://www.nikz.da.ru/
5. Л.П.Папырин: «Геофизические исследования на Усойском завале. 1975-1977 г). http://www.nikz.da.ru/
6. Л.П.Папырин: «Сарезская катастрофа: геофизический прогноз». http://sarez.ferghana.ru/papyrin.html
7. В.С.Федоренко: «О возможных последствиях обрушения в Сарезское озеро огромных оползней». http://www.nikz.da.ru/
8. Л.П.Папырин: «Мифы о снижении риска прорыва Сарезского озера и реальность». http://www.ferghana.ru/article.php?id=5168
9. Leonid Papyrin: “Myths on Lake Sarez risk mitigation and realities”. http://enews.ferghana.ru/article.php?id=2079&print=1&PHPSESSID=f221277e0b802c371c5fef5a690c5244
10. Л.П.Папырин: «Правобережный оползень». http://sarez.ferghana.ru/papyrin2.html

11. Л.П.Папырин “Способ понижения высоты и уменьшения энергии волн в глубоком водоеме, при обрушении в него оползневого массива”. ЕВРАЗИЙСКИЙ ПАТЕНТ № 002565. Выдан 27 июля 2002 года.

12. Справочные материалы Гидрометеослужбы Республики Таджикистан.
13. Г.П. Постоев, Л.П. Папырин “Способ понижения уровня воды горного завального озера”. Патент СССР № 177499 от 22 июня 1992г.
14. Л.П.Папырин “Способ стабилизации и понижения уровня воды горного завального озера”. ЕВРАЗИЙСКИЙ ПАТЕНТ № 003627. Выдан 28 августа 2003 г.
15. О.К.Ланге: «Экспедиция по обследованию Усойского завала и Сарезского озера». Народное хозяйство Средней Азии. №10. Ташкент. 1926. стр.76-79.

16. ROBERT L. SCHUSTER and DONALD ALFORD: “ Usoi Landslide Dam and Lake Sarez, Pamir Mountains, Tajikistan.”. Environmental and Engineering Geoscience; May 2004; v. 10; no. 2; p. 151-168; DOI: 10.2113/10.2.151

http://eeg.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/10/2/151

Written by Anna

January 24th, 2012 at 10:15 am

Water Problems of Central Asia.Part 2

leave a comment

Water problems of Central Asia.Part 1

Expertise of Rogun HEP

Presently the information has appeared that at the Rogun HEP two firms are conducting the expertise.

Maksat Imashev reports in his article from 06.08. 2011 “Debates on Ragun are brought up to the Europarlament” (http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312618800) that the World Bank has granted 15 million dollars for conducting an expertise and the applicant for this is Tajikistan. Here, it is necessary to remember that the basic sponsor of the investigations of the Sarez Lake problem has been also the World Bank. There are no qualified specialists in Tajikistan for performing complicated Sarez investigations. The Swiss firm “Shtuki”, which has taken part in these works, also has no such specialists. On behalf of the firm the works were supervised by Patris Droz – a building engineer by profession. The final result of 6-year work was the complete failure of the World Bank Project. The money was spent, but not for performing the investigations. The observation network of the Tajik Ministry of Emergency Situations was built at the Usoi Dam for the money funded by the Government of Japan. The researchers (P.Droz, A.Ishchuk, N.Ishchuk, S.Negmatullaev) could not competently check into the data of the preceded investigations. For studying the basic reason of the Sarez hazard – the Right-Bank Landslide – they, instead of carrying out any investigations at the dangerous slope, gathered in Geneva at the Conference, where decided by voting that there is no Right-Bank Landslide and, thus, there is no any hazard. At the Technical Meeting on Sarez in 2009 A.Ishchuk reported, referring to the given Protocol, to the participants that absence of the Right-Bank Landslide is approved unambiguously without any investigations. But it is necessary to say that already earlier in 1999, when the OBSE Mission came to Sarez for a week (seven days including the travel time) and took a decision that there is no Right-Bank Landslide and in case if it will suddenly appear, no any financing of the project will be provided. Much time ago at the first International Conference on Sarez I have made a report about the technique to lower the Sarez Lake level for increasing its safety by means of intensifying filtration. This idea was mentioned for the first time in my report in 1977. In 2009 at the Conference on Sarez in the town Nurek I had again a report on the similar topic and heard only a single remark: this is too cheap, but we need money for trip expenses and building of an electrical plant. The variant of electrical plant, proposed at the Conference (prior to performance of the investigations), does not bear any critisism. Electricity is, of course, needed in this region, and there is the possibility to build a hydro-electrical plant on the river Gudara, where as a dam the broken-through dam on the ancient slide lake can be used. A good earth-road runs to this dam. The capacity of the two built phases of HEP is twice higher and the cost is twice lower than the variant proposed by P.Droz and A.Ishchuk. But they argue so, that the more expensive is the more better. It should be noted here that the grants of the World Bank and the countries of the European Union for any project in Tajikistan are given only to Tajik organizations. Russian organizations are categorically inhibited to participate in tenders and competitions. Every time, after a Tajik organization is found, which, as supposed, has won in the competition (having neither equipment nor specialists), the winners begin to search in Russia for a group of people who will agree to fulfill the work for 10-15 % from the granted sum. So, the workers are found who do the work, but its quality corresponds to the promised payment.

I think that the results of the Rogun HEP expertise paid by the money of the World Bank will be the same like while the investigations of Lake Sarez and other objects when the customers are Tajik specialists. I.e. without serious investigations the old project will be acknowledged suitable for implementation. Moreover, as I have already mentioned above, in Tajikistan there are no qualified specialists; the Tashkent Organization “Hydroproject” has specialists who have earlier carried out there bad-quality investigations and they are again champing to continue them.

Recently the information appeared that the World Bank does not recommend to Tajikistan to begin building the Ragun HEP (Zarina Ergasheva, 16.08.2011). At the same time on the official website of the World Bank (WB) www.worldbank.org there is appeared a press-release of the WB specialist team which made a 10-day visit to Tajikistan with the aim of checking the progress of estimating investigations within the proposed project on the Rogun HEP. Not stopping on all the details of the press-release and the journalist’s information, I would like to note only one detail – additional investigations will be carried out by the Client (Barki Tajik) by the direction and under control of the consultant on Feasibility Study (Coyne et Beltier/Coordinating Center on Environment/Inter-Parliamentary Assembly). I.e. the additional investigations will be carried out in a small amount by the Client which has no own Research Survey and specialists in engineering geophysics, meaning that the principal approach to the investigations did not change and all the geological problems, which I described above, remained the same, i.e. unstudied. By the way, specialists in engineering geophysics in the WB team were also absent.

How hazardous are Sarez and Rogun for Uzbekistan

Comparing the hazard of Sarez and Rogun, one should outline that the multi-year average annual discharge of Pianj (1000 m³/sec) is twice higher against the Vahsh River discharge (500 m³/sec). While the Rogun water storage reservoir will be filling with water during 10 years and for this 10% of the average annual volume of the Vahsh water will be spent, then the total water discharge at HP Kirki will be decreased by 2.5%. The area of the lower course of Amu Darya will get 1950 m³/sec, i.e.only by 50 m³/sec lower than usually, which won’t bring a large harm to the agriculture. Rogun HEP is located in the dangerous zone, but this is a hand-made hydro-technical construction, which must be constantly observed. At the dam an emergency release must be created. If the filled dam will be built qualitatively, then the probability of a damaged to it from a 9-Magnitude seismic tremor will be excluded. More probably that such a tremor will cause shearing deformations in water-bearing tunnels and basic underground constructions. Rock piles and complete blockage of the both building tunnels at Rogun HEP happened due to the reason that the geological structure in the area of basic constructions was predisposed to appearance of shearing deformations. With a seismic action the tunnels will stop penetrate water and, hence, the level of the dam storage will quickly rise and reach a catastrophic release. In future everything will depend on the proportion of water amount inflowing into the storage and discharge of the penetrated water by catastrophic release. If the water inflow will be higher than the discharge, the water level will constantly rise and after reaching the level of the dam a ruptured hole will appear in it, which will gradually deepen. The maximum discharge of water through the hole will reach 30000-40000 m³/sec, and in the area of the hydro-post Kerki it will decrease by a half. The dam will be destructing for a few months. The emergency situation can become more complicated due to a possible creep of a landslide from the right-hand side of the downstream joining to the dam or the next portion of the mudflow Obi-Shur. Another variant of the accident – washing-out of the salt layer underlying the dam. The old project of Rogun HEP envisaged a rather complicated salt-proof scheme. Now a more simple variant of salt protection is proposed. In case if the salt protection will turn out to be insufficiently effective, water will begin penetrating under the dam. The discharge of penetrating flow and the cross-section of the washed-out hole will constantly increase, which with time can lead to subsidence of the dam and water-bearing tunnels. Ultimately the hydro-electrical plant will be destructed, will bring to Tajikistan a tremendous material damage. But it will be occurring rather slowly and there will be no catastrophic flood. Destruction of the Nurek HEP, which long needs a capital repair, will occur by the same scenario.

A flood within Uzbekistan, which will happen in connection with the Rogun HEP destruction, will be incommensurably lower than the Sarez catastrophic floods. The matter is that large landslides at the shores of the Ragun water storage reservoir were not discovered. In the area of the upper courses of the Ragun HEP there is a series of landslides Passimurkho. But the volume of them is small and in case of their collapse the formed wave will be directed rather towards the upper courses of the storage reservoir than to the dam. With collapse of the Right-Bank Landslide at Lake Sarez the volume of single water flow over the lowered part of the dam will be equal to 0.1 km³. On River Bartang a mudflow will appear, which will cause appearance of a mud heap, resulting in formation of a temporary lake on River Pianj. I.e. the Sarez floods will be characterized by more intensive impulses of a breaking-through wave as compared with the flood at Ragun HEP. But even if the entire Vahsh cascade of HEP will be gradually destructed, the maximum discharge of the breaking-through wave in the area of Kerki Hydro-Post will be considerably lower than with the Sarez impulsive floods. If at the discharge of 9000 m³/sec (according to the measurements at HP Kerki) River Amu Darya has changed its channel, then what will happen if the water discharge at this hydro-post will increase by 25000-120000 m³/sec? By the degree of a hazard for Uzbekistan (Turkmenia and Afghanistan) the most hazardous are the Sarez floods and especially a breakthrough of water wave from the temporary lake on River Pianj, which has been formed by a collapsed mud dump in the area of joining the rivers Pianj and Amu Darya.

River Syr-Daya Basin

The hydrotechnical specialists do not see serious technical problems with the exploited Tohtogul and building Karambatin HEPs. The problem is another one. Kirghizia is supposing that all its hydro-electrical plants will operate in an energetic mode. On the territory of Uzbekistan there is no space where accumulating water reservoirs could be constructed. Therefore Uzbekistan requires to stop constructing the Karambatin HEP.

Mean-sized HEPs

Many politicians recommend to Tajikistan to refuse from constructing large hydro-electrical plants and to build HEPs of mean sizes. They say, this is the way more quicker and more cheaper to solve electrical power problems in Tajikistan. In Ekaterinburg there is Institute RosNIVH which investigates the safety of mean-sized HEPs with earth dams. By data of this Institute, the degree of safety of such HEPs is considerably lower than of large ones. The reasons for a larger hazard from mean-sized HEPs are apparent and as follows:

- low quality of investigations; if the investigations for the unique Rogun HEP were carried out not in complete volume and with low quality, then what to say about investigations for mean-sized HEPs;

- more lower quality of building works than at large HEPs;
- low qualification of operating personnel.

The typical example of a mean-sized HEP is Baipazin HEP (600 MWt) in Tajikistan. In 1968 on River Vahsh an explosion-aided earth-filling water-lifting dam was built in order that the water from Vahsh would reach the entrance into the hydro-tunnel Vahsh-Yavan Valley. The investigations were carried out so, as if they would be performed for a meliorative water storage reservoir. Some time later the dam height was increased and then the Baipasin HEP was built. The Project was prepared by the same organization “Tashkent Hydro-Project” which did not carry out any investigations that were needed for building the HEP. Downward from the Baipazin HEP a landslide of the same name is located. In 1992 and 2003 the motions of this landslide blocked the River Vahsh, having caused a threat to flood the apparatus room at the Baipazin HEP. Such motions would not have been dangerous for the dam of meliorative water storage, but for the HEP they created a serious danger, and it was very difficult to make holes through both slide dams and release water from the formed lakes. If in case of a strong earthquake the Baipazin landslide in total amount will fall down, the HEP will be ruined, and after water breaks through the dam, a catastrophic flood will appear.

The Chervak HEP on the river Chirchik in Uzbekistan has approximately the same capacity like the Baipazin plant in Tajikistan. In the upper courses of the river Chirchik basin there are breakthrough-hazardous dammed lakes. The Tashkent hydrologists have complained to me during private meetings that the Government does not give money for studying of these lakes. In the mean time, in case of breakthrough of such lakes and quick increase in its rock-slide, the earth dam will be broken through, having caused a catastrophic flood moving along the densely populated region of Uzbekistan up to the place where the river Chirchik inflows into Syr-Darya. Perhaps, just in this place a temporary mud-slide dam will be formed. The similar catastrophe has happened in 1962 on the territory of Kazakhstan in the town of Sasyk. There occurred the breakthrough of the slide dam of a high-mountainous lake. Water from this lake overfilled the downward-located lake Sasyk, the breakthrough of which destroyed the town Sasyk with death of a large amount of people. The same catastrophe may happen also at the Chervak water storage reservoir and destruct Tashkent and other populated settlements in the river valleys of Chirchik and Syr-Darya.

The conclusion: The mean-sized and mean-capacity hydro-electrical plants are also hazardous as well, if investigations, designing and building are carried out with bad quality.

Mini-electrical plants

In mountainous conditions and with a large steepness of channels of small rivers it is not difficult to construct a pool, to conduct, via a canal, water from the basic channel, then to lay down a tube from the pool downward along the river valley to a small hydro-generator, and, thus, a mini-HEP is ready. The tube diameter can be of any size, but the larger is the diameter, more powerful is the electrical plant. Difference in the heights between the pool and hydro-generator can vary within a wide range from the first meters to tens and even hundreds of meters. And all this can be done quickly and with minimal expenses. In summer such a mini-HEP will operate excellently. But the winter comes: the water discharge in the river at first decreases, then the river is frozen and no water is left in it. And this happens in the coldest winter time when light and heat are as necessary, as never before. Therefore in mountainous and especially high-mountainous regions the building of mini-HEPs is quite unjustified. Beneath, in the valleys where water does not freeze in winter, there are places where such HEPs will provide electrical power the year around, but such places are very few and, thus, to speak about reasonability of building of mini-HEPs over the major territory of such a high-mountainous country as Tajikistan means to loose time.

Presently Tajikistan has already wind and solar electrical plants. They are able to provide lighting of one house, but only not an industrial enterprise. They are expensive and require constant control over their proper operation. Therefore, the use of them is limited.

Nuclear electrical power plants

If Tajikistan and Kirgizia would refuse to develop hydro-power engineering, then with not having oil and gas on their territories they cannot choose anything other but begin building of nuclear electrical power plants (NEP). In this case, Russia, in order to develop its own nuclear power engineering, will allot credits and build 2-3 NEPs. Where, from the point of view of Tajikistan, to build them is more safer? – In the north-western part of Tajikistan in the valley of Syr-Darya, beneath the Kara Kum HEP, in the south-western part of Tajikistan in the valley of Amu-Darya, behind the Tyuntau Ridge at the very western boundary with Uzbekistan. Besides, the seismicity in these areas is lower and in case of an accident the contaminated water will flow to neighbors. But if Tajikistan will declare such initiatives, then Uzbekistan will protest by tenfold louder than at building of the Rogun HEP, and it will be right. And still one will have to take electrical power somewhere.

Heat electrical power plants

Reserves of gas and oil are not large in Tajikistan and also there are no conditions for building and in general no building of heat electrical power plants. At the same time in Uzbekistan and Turkmenia reserves of gas and oil exist, but they are not infinite and are intensively developed for export. In 50-60 years the both countries will suffer from a deficit of electrical power and will regret that Kirgizia and Tajikistan use their power resources not completely.

Water use

I am not a specialist in the given sphere, therefore I want to refer to the article of the hydrological engineer Chyngyz Uzakbaev “Central Asia. Water Use via Cooperation” – http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312437240

I agree entirely with the author in such items as:

- about 100% of population in the region are engaged in the “fossil” inefficient irrigated agriculture which consumes the largest part of water resources;

- in the developed countries (USA, China, Israel, etc.) with high engineering equipping of this sphere only 4 to 20% of population produce the major part of agricultural products;

- By the present time the scientific-technical progress, which would correspond to XXI century, has not yet come to the agricultural industry of Central Asia, whereas introduction of new technologies of irrigation and keeping of agriculture, production of up-to-date equipment for these purposes would make it possible to increase the amount of agricultural products by several times and decrease consumption of water and electrical power;

- in the Central-Asian region it is necessary to improve the development and production of water- and power-sparing equipment, which will provide not only an economic effect, but also new job vacancies;

– introduction of obligatory payment for water (what is costless is not economized);
- creation of a mutual market of the Central-Asian countries for realization of products connected with water and power production;

- waters of Central Asia possess a great energetic potential (900 billion kWt/hour/year). This potential is located mainly in Tajikistan and Kirgizia which are, of course, unable to develop it singly. With account of this, the countries, located in the area of the river lower courses, possessing financing possibilities, must know that refusal from such a treasure – ecologically pure and renewable power – is, at least, a crime before the future generations.

Transboundary contradictions

The Aral Sea is dying. The causers of its death are the melorators of Uzbekistan and Turkmenia. Even not long ago the Aral Sea was the fourth sea in the world by its size and was famous by the richest natural resources; the zone of the near-Aral territory was considered to be a prosperous and biologically rich natural medium. The unique closeness and natural variety of the Aral area left nobody to be indifferent. The word “Aral” is translated from Turkish as “island”. Perhaps, people considered the Aral as a saving island of the life and wealth among the desert hot sands of the Kara Kum and Kyzyl Kum. Journalist Roman Streshnev (The paper “Red Star”, 12.09.2001) writes the following about the current state of the Aral region: “The main reason of the Aral catastrophe lies in the conscious extraction of water from the rivers inflowing into it for irrigation of cotton plantations. The Aral Sea, located in the center of the Central-Asian deserts at a height of 53 m over the ocean level, has fulfilled the functions of a gigantic evaporator, from the surface of which 60 km³ of water were entering to the atmosphere. Presently from the dried surface of the Aral water area annually over 100 thousand t of salt and fine-dispersed dust with admixtures of different chemicals and toxins are being distributed, like from a volcano’s crater, over the territory, exerting a harmful influence upon all the alive. The basic forces and funds, that are provided by the countries and international humanitarian organizations, are spent to maintain the living level of population and the infrastructure of the region. Recovery of the sea is actually forgotten. It should be outlined that today the world capital takes care rather of the natural resources of the region, than of the fate of the Aral Sea itself. The predicted reserves of gas amounts here to 100 billion cubic meters, of oil – 1-1.5 billion t. In the Aral Sea basin the Japanese Corporation JNOC and British- Dutch Company Shell are being already carried out works on search for oil and gas. Involvement of world investments is seen as a saving of the region, while many local officers are aware of a great profit for themselves. However, this will hardly solve the problem of Aral Sea. Most likely, development of mineral deposits will only more deteriorate the environmental situation in the region”. Of course, Roman Streshnev is right. During the past 10 years the environmental situation in the region became considerably worse. And now already nobody mentions the necessity to save the major part of Aral belonging to Uzbekistan.

In 1992 there was a civil war in Tajikistan and, thus, all the field works of the Southern Geophysical Expedition were stopped. In search of a job I have called to Chief Hydrogeologist of “Turkmengeologia” Organization with a suggestion to carry out contract-aided hydrogeophysical works with the aim of compiling maps of mineralization and hydroisohypses of groundwater, determination of rock filtration properties and position of aquicludes. Chief Hydrogeologist accepted my suggestion with admiration and said: “The matters with hydrogeophysical works are very bad, especially in the Tashauz Region. Go there and look whether you like to work there, and I will call immediately to the Head of the Near-Aral Hydrogeological Trust and ask him to send you by fax an invitation to come initially as a consultant”.

So, I am in Tashauz, talk with the hydrogeologists. I ask questions and listen to the explanations. The first question I put to the hydrogeologists is why the mineralization of water in Amu-Darya exceeds 2 g/l, but not 0.4 g/l like within Tajikistan. They show me on the map the valleys of Amu-Darya and I see: a water-discharging collector with drainage waters, beneath – a water intake of irrigating canal, then again a collector and again beneath – a water intake. As irrigation is performed not by pure water, the topsoil is being gradually salted. But all this is observed along the right-hand bank. On the left-hand bank the water discharge from collectors are directed to the Sarakamysh Depression, and the Sarakamysh Lake becomes equal by area already to the 1/8 part of the Aral Sea. I was struck by seeing that lenses of fresh waters suitable for drinking water supply of small populated areas were floating in the salt water. They should be found and one should precisely calculate the position of a borehole filter and allowable pumping yield in order to prevent pumping of salt water. But this task can be solved by means of geophysical investigations. The maps of groundwater mineralization and hydroisohypses were compiled by my colleagues using the borehole data, i.e. the network of sparse boreholes. They did not construct maps and cross-sections of filtration properties. No modeling of the filtration process was not fulfilled, though this seemed to be necessary in projecting meliorative constructions. At the same “progressive” methodical level there were performed the investigations and designing of meliorative works in Uzbekistan. The result of this is the swamping of entire regions of agricultural lands, whereas somewhere the situation is contrary – the catastrophic lack of water. Since the time of my travel to Tashauz, about one hundred of accumulating water storage reservoirs have been constructed in Uzbekistan, in which the water is spent for evaporation and increase in its mineralization. Thus, the huge difficulties are created for our future generations and in order to keep the irrigated agriculture at the modern level on the territory of Uzbekistan, they would have to invest large funds in the reconstruction of the created meliorative system.

On the territory of Turkmenia since 2000 under construction is the artificial lake “Altyn Asyr” or “Golden Century”. The natural gigantic depression Karashor (Black salting), which will serve as a bowl of a new lake, is being filled with discharging collection-drainage waters from all the regions of Turkmenistan. The essence of the idea to create a lake which would collect drainage waters (the waters which represent a mixture of chemicals and pesticides) in gigantic amounts (capacity of the bowl of the new lake is 132 billion cubic meters), is to reduce the content of harmful substances in the water and to reuse low-mineralized water for agricultural and industrial purposes. The authorities of Turkmenia consider that completion of the construction of the second and third phases of the lake will lead to creation of an unified collection-drainage network of all the agricultural lands in the country, to appearance of new arable lands, networks of lakes and fishery farms over tremendous spaces of Kara Kum.

Professor V.A.Dukhovny in his article “To the Problem of Turkmenian Lake. A new Salt Bomb “CentrAsia” estimates the creation of “a lake of the golden century” as follows:

- The main aim and task of this unique collector — to collect and, if possible, to trap and remove large amounts of collection-drainage waters, which were earlier spreading in plenty and limitlessly over deserted and salted lands in the end parts of uncompleted drainage collectors, from the areas of used irrigated lands and pasturelands –. were raised already in 1960s of the past century. At that time a suggestion appeared to create a Trans-Caspian collector which would collect all the drainage waters from all the irrigated land massifs and to direct them to the Caspian Sea. Frankly speaking, I like this idea more than the creation of a Lake of Desert.

- The today’s project enables collecting and removing drainage waters.

- The experience of operation of all the closed reservoirs, filled with mineralized collection-drainage waters, shows that their mineralization constantly increases and they gradually loose their initial bioproductivity. For example, Aral. After the year of 1960 it got, mainly, water from the collectors and river water with a mineralization of over 2 g/l. The evaporation, which in the present-day conditions exceeds the precipitation amounts and water inflow by an order of magnitude, was constantly increasing mineralization, which reached today 100 g/l and higher.

- The same situation is expected also with Karashor, namely with “Lake of XXI Century”, if no flowage will be created in it.

From me personally I want to add that even in the high-mountainous Lake Sarez, which is recharged by ultra-fresh water, the mineralization remains such only in the upper flowage part of the lake, whereas in the lower stagnant zone it constantly increases.

For different reasons the meliorators in the area of the river lower courses, using during many years maximum amounts of water from the trans-boundary rivers, have brought a great damage to the entire Central Asia. And they did not agree upon their actions with the countries located in the area of the river upper courses. Therefore, Uzbekistan and Turkmenia have no moral rights to demand from Kirgizia and Tajikistan not to build hydro-electrical plants or to force them to exploit these plants in melorative mode, but to settle this problem on the basis of mutually beneficial agreements is possible and necessary. Uzbekistan and Turkmenia do have oil and gas reserves, but these reserves are not unlimited and intensiely extracted for export. In 50-60 years the both countries will suffer a deficit of electrical power and will be bitterly pity that Kirghizia and Tajikistan use their energy resources not entirely. In Uzbekistan during the past 50 years about 50% of agricultural lands are occupied by water storage-reservoirs, cesspools, useless salted lands, canals, drains and settlements. If this tendency does not change, then in next 50 years and in combination with depletion of energy resources, no lands usable for agricultural production will remain in this country . The present-day historical hypotheses that the Aral Sea not once dried because of unlimited water discharge for irrigation and then when people, lived in the Amu-Darya valley, died or moved to other places, recoverd after a long time again, seem to be true. The only difference is that at that time no any chemicals were used for production of agricultural cultures. Thus, the maximum use of hydro-energy resources of Kirghizia and Tajikistan is a promising opportunity for the countries located in the area of Amu-Darya lower reachesa to survive in the next century.

Conclusions

1. The present-day state of Lake Sarez represents a threat for the countries of Central Asia. The Sarez catastrophe will result in destruction of the highway Dushanbe-Khorog (in the area where it runs along the shore of River Pianj). All the bridges across River Pianj and Amu-Darya will be either ruined or become useless due to displacement of the river channel. There will be destructed the hydromeliorative constructions in Uzbekistan and Turkmenia, including also the Kara Kum Canal and populated settlements on its shores. Railway communication between three Republics will be interrupted. It is reasonable to start recovery works only after the third flood, i.e. not earlier than in a year after beginning of the catastrophe.

2. The simplest and cheapest technique to mitigate the hazard degree of Lake Sarez is to lower the water level in the lake by means of intensifying the water filtration through the dam by 40-50 m. The cost of the project is 30-35 million USA dollars.

3.On the website www.sarez-lake.ru there is described a project of bringing Lake Sarez into guaranteed safe state and building a system of Pamir HEPs, for which the following is envisaged: initial lowering of Lake Sarez level and building of a preventive dike and dam; liquidation of all the landslides and weakened areas with the use of the author’s method of transforming large landslides into coarse-fragmental debris; building of four electrical power plants and Pamir energetic ring. The total capacity of four Pamir HEPs in summer is 400 MWt, in winter – 1300 MWt (Presently the total capacity of two Pamir HEPs is 21 MWt and it is planned to increase it by 14 MWt, i.e. totally 35 MWt). The capacity of the proposed energetic system is sufficient for lighting and heating of all the populated settlements, supply of all the enterprises of GBAO (?) with electrical power and delivery of a part of power for export. The total cost of the project is 7 billion USA dollars. The cost of investigations is 700 million USA dollars.

4. The building of Gudarin HEP and supply of the River Bartang valley with electricity made it possible to intensify the geologic-prospecting works in this region, where, according to the geophysical data, there are prospects for discovery of ore mineral deposits. Development of ore mineral components can in future compensate all the expenses spent for implementation of the project of bringing Lake Sarez into guaranteed safe state and building a system of Pamir HEPs.

5. Preparation of the project on building of Rogun HEP requires to carry out engineering investigations and only after them to start preparation of the Feasibility Study and final project. Expenses for additional investigations, liquidation of local accidents, the probability of which is very high, will considerably increase the cost of Rogun HEP construction. The largest HEP in the world is built in China and is called “Three Canyons”. Its capacity is fivefold higher than the calculated capacity of Rogun HEP – 18000 MWt. The HEP dam is concrete-made. The cost of the Chinese HEP is 25 billion USA dollars. So, the cost of Rogun HEP, if its dam would be concrete, – 5 billion USA dollars. But as the dam of Rogun HEP is made earth, its total cost will be more expensive – 7 billion USA dollars. Errors of the planners and unqualified engineering-geological investigations can increase this figure. It is not excluded that after carrying out up-to-date investigations the building of Rogun HEP may be refused and one will have to search on River Vahsh for other hydro-posts and schemes for a large HEP.

6. The hydro-energetic resources of Tajikistan and Kirgizia are a gift of the Nature and it should be used maximally. Everybody knows that expenses for investigations and town planning in high-mountainous conditions and in conditions of increased seismicity sharply increase, but nevertheless this is the single way of safe building. One should remember the proverb: the niggard pays twice and very niggard – thrice.

7. The use of water for any purposes should be paid. The countries located in the river lower courses should pay for water use in summer time to Kirgizia and Tajikistan and this payment should compensate all the losses from the HEP operation in meliorative mode. Water is a raw resource and it should be paid in size depending on its amount, quality and delivery in proper time.

8. For recovery of Aral Sea it is necessary to work out the following scheme of such a project: – in the northern part of Caspian Sea, where the water mineralization is lower due to an influence of River Volga – to construct on the shore a high-powered pumping station which would be able to raise 1000 m³/sec to a height of about 100 m; – for providing this station with electrical power to construct a nuclear power plant nearby the station; – to lay a hydro-tunnel from the pumping station under the plateau Ustyurt, and when its exit portal will reach the height of 70-80 m, – to make a canal towards Aral Sea. The sea will be gradually filled with sea water to its initial level and bury the high-mineralized water. At the same time one should build a Trans-Caspian collector – a longstanding dream of meliorators, existing since 1960s. When Aral Sea will achieve the projected level – the excessive water should be directed to the same collector and, as a result, the biological resources of Aral will be recovered and the ecological catastrophe will be liquidated. The oil and gas companies will drill boreholes from overpasses like it is done on the Caspian Sea. Further: to consider Amu-Darya beneath the hydro-post Kerki as a regional drain and to direct it also to the Trans-Caspian collector. Implementation of the proposed project of the Aral Sea recovery can turn the scale in the favor of building the canal between Azov Sea and Caspian Sea as a competition with the project of building the second Volga-Don Canal. In this case the Trans-Caspian collector will become a ship canal connecting Caspian Sea with Aral Sea and River Amu-Darya. Thus, Uzbekistan and Tajikistan will become sea countries.

9. – To perform detailed hydrogeophysical investigations on all the irrigated land massifs of Uzbekistan and Turkmenia aimed at studying mineralization and filtration properties in plane and cross-section for modeling of optimal position of passable and irrigating canals with hydro-isolation and drains, which would guarantee washing out soils. – To envisage in areas with shallow groundwater, having a high mineralization, installation of water-tight layers in the form of geomembranes or polyethylene films which will also favor washing out soils.

10. The countries of Central Asia should conclude an agreement or treaty according to which all the HEPs should be built in the area of river upper courses, but by request of the countries located in the river lower courses they should operate in meliorative mode. Within the same agreement the countries of the river lower courses should liquidate all the small water storage reservoirs and build a new unified system of irrigating and draining canals and pass gradually to introduction of water-sparing technologies for keeping agriculture and real decrease of expenses for water.

11. For controlling the quality of HEPs construction, state of water storage reservoirs and lakes it is necessary to create in Central Asia an organization of a type like IAEA with extraordinary authorities.

12. To obligate all the countries of Central Asia to prepare Declarations on Safety for all the HTS and in case of accidents at them to compensate to the neighboring countries their losses.

13. To create a unified energetic system and common market of the countries of Central Asia for realization of products related to water and energy production.

14. For performing qualitative engineering-geological investigations is reasonable to create in Tajikistan an engineering-geological center equipped with up-to-date facilities and especially geophysical apparatus. For providing the operation of the center modernly it will be necessary to invite specialists from Russia and other countries for work on the contract and competition bases.

15.The countries located in the river lower courses should understand that if they won’t pay for water or won’t invest money into HEP construction, the economy in the countries located in the river upper courses may completely fall off, causing a constant conflict with Uzbekistan and Turkmenia. Namely deficiency of money compensation for delivered water forces them in any way to accelerate building of HEP, not thinking about quality of investigations and construction works.

16. The water will bring a benefit to all the countries of Central Asia only in case of their constant and honest cooperation.

References

1. V.A.Dukhovny. To the Problem of Turkmenian Lake. A new Salt Bomb “CentrAsia”

2. S.Zhigarev. Project on Rogun – Tsunami for Central Asia. Paper “Pravda Vostoka” (“The Truth of the East”). Tashkent, March 29, 2011.

3. V.F. Ilyushin. The lessons of the accident in the building tunnel while construction of the Rogun Hydro-Node. J. Hydraulic Construction (Hydrotechnical stroitelstvo), No.4, 2002.

4. M.I. Imashev. Debates on Rogun are led to Europarlament. http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312618800
5.L.P. Papyrin. Scenario of the Sarez catastrophe. http://sarez-lake.ru/monograph/chapter7/

6. L.P. Papyrin. Project of bringing Lake Sarez into guaranteed safe state and construction of Pamir HEPs http://sarez-lake.ru/monograph/chapter8/

7. L.P. Papyrin. Results of the International Technical Conference “Lake Sarez: current state, problems of safety and prospects for rational use of its water resources”, Nurek, Tajikistan, 2-4 September, 2009.

http://sarez-lake.ru/itogi-megdunarodnoi-tehnicheskoi-konferencii/
8. L.P. Papyrin. Water and natural disasters.
http://sarez-lake.ru/voda-i-stihiinii-bedstvia/

9. L.P. Papyrin. Myths on Lake Sarez risk mitigation and realities. http://sarez-lake.ru/mifi-o-snigenii-riska-proriva-sarezskogo-ozera-i-realnosti/

10. L.P. Papyrin. Technique for stabilization and lowering of water level in a mountainous dammed lake. Resolution on issue of the EURASIAN PATENT from March17, 2003.

11. L.P. Papyrin. Method for lowering of the height and decrease of wave energy in a deep reservoir after collapse of slide rock massif in it. EURASIAN PATENT No. 002565. Issued on July 27, 2002.

12. G.P.Postoev, L.P. Papyrin. Method to increase water level in a mountainous dammed lake. Patent of the USSR No.177499. Application No.485937 from June 22. Priority of Invention – August 1990.

13. A.A.Cokolov. Hydrogeography of the USSR. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1952.
14. Ch. Uzakbaev. Central Asia: Water use via cooperation. http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312437240

15. L.P.Papyrin “Para-Sarez Chemist, Professor D.Ikrami. The second series” : http://sarez-lake.ru/professor-himik-2/. This paper was published also by “AsiaCentr” under the title «Nobody will sign the Declaration of Rogun HEP Safety»: http://www.centrasia.ru/news2.php?st=1328387100

Written by Anna

October 19th, 2011 at 6:42 pm

Water Problems of Central Asia. Part 1

leave a comment

Photoalbum “Economic forum”
Photoalbum to article “Water Problems of Central Asia”

ECONOMIC FORUM
«European dilemmas: partnership or competition»
Krynica-Zdroj, South Poland. 07-09 September, 2011

1_0

Leonid Papyrin,

Member of Expert Council
Of International Agency “FERGANA”
Moscow, Russia

Water Problems of Central Asia

“Water is the most valuable mineral;
Water is not only a mineral raw product,
not only a tool for agriculture development;
Water is an effective conductor of the culture;
It is that alive blood, which creates the life there,
where it was absent».

Academician A.P.Karpinsky,
The First President of the Russian Academy of Sciences

Introduction.

Not once I was openly speaking with criticism about the status of the Rogun hydro-electrical plant (HEP) construction, but the article in the Uzbek newspaper “Truth of the East” has astonished me insomuch that I decided to speak out again. The Chief of the organization that has carried out investigations and prepared the project of Rogun HEP construction Sergey Zhigarev suddenly says that this “brainchild” and “pride” of his Institute presents a large hazard for three republics of the Central Asia. So, it is reasonable to ask him: if it is so, then why did you prepare this project? But if you have already prepared this Project and approved it in a hundred of checking and controlling agencies, then why don’t you say downright that instead of a HEP project you have executed a project of a delayed-action bomb and there is no need to build it. The saying of Sergey Zhigarev can be understood also that the staff of the Tashkent Hydroproject Organization is unable to carry out qualitative investigations and prepare documents for complicated hydrotechnic constructions, which, in general, is close to the truth. And, maybe, this a repentance for the multi-year useless work of the very large number of workers, having spent a good deal of means for investigations and designing. Sergey Zhigarev considers now that the Rogun water storage reservoir will threaten both to Tajikistan, Uzbekistan and Turkmenia. He forgets about Afghanistan. Uzbekistan establishes “National Committee on Large Dams” “…for promoting the Republic’s interests in the sphere of safety of large dams and the position on effective use of trans-boundary water resources”. That is, in principle, the same people who have carried out the investigations and prepared the project of the Rogun “bomb” will estimate their own work, but already from the positions of controllers. In total, the statement of Sergey Zhigarev looks not like the words of an engineering specialist, but like a sponsored publicity-article of a journalist. Why would not one say directly, that due to the lack of financing, the investigations have been carried out in a volume quite insufficient for such a complicated building object and that they do not correspond not only to the present-day requirements, but to the standards of that time as well. The investigators have mistaken twice in the determination of the Vahsh’s hard run-off volume within the dam’s measuring range, which has led to errors in the designing of building tunnels and, in turn, to destruction of them. Why would not one say, that the blocking of the channel by a building bulkhead has been done untimely, when there were neither basic, nor reserve gates in the building tunnels. Why does not one tell about insufficient financing of the investigations and offer apologies for difficulties created for the neighbors, and about tens of other errors, then the today’s builders of the HEP would accepted this statement not like a publicity, but seriously and they would accept such reports in another way.

For the first time I have heard about the problems with the Rogun HEP construction in 1977 or 1978 when the construction of the Nurek HEP was already at the final stage. Unexpectedly to our field team of the Southern Geophysical Expedition PO “Tajikgeologia” a famous hydro-builder has come, whom we were calling, behind his back, warmly and simply as uncle Kostya (Konstantin Vladimirovich Sevenard – Senior). He suggested to us to start out solving some problem at the Nurek HEP Dam – namely to check density and moisture content in the loamy core of the dam with the aid of a penetration logging station. Usually, while heaping and packing loamy material in the dam core, we were taking a monolith (sample) from each 30-40 cm thick layer, wrapped it by paraffin and in laboratory determined its density and moisture. But Konstantin Vladimirovich decided to check, how to measure these parameters in a layer of 20-30 m thick. I was indignant at such a decision saying: “The public press reports that the hydro-electrical plant is almost built, but you want to carry out additional investigations, and then, maybe, can again detect some arrears. So, how many years can be these arrears continued after completion of the construction?” But Konstantin Vladimirovich replied jokingly: “If anybody of you will live to the end of the Rogun HEP construction, you will have to remake and finish the work much longer and in tenfold larger volume – just such a gift was being prepared by our friends-Uzbeks for us”. At that time no any investigations were planned at the Rogun HEP, and I did not pay any attention to this joke. But in 30 years, when I had to examine the materials of the investigations for the Rogun HEP construction, I remembered about it. Moreover, one of the specialists, who worked in Rogun since the beginning of the construction, told me during a resting pause, that Konstantin Vladimirovich repeated the same joke constantly.

Not long ago I wrote a letter to the Director of the Research Center MKWK (?) Professor V.A.Dukhovny. The letter is short, therefore I shall cite it wholly.

================
“Dear Viktor Abramovich,

Today is one hundred years since the date of Lake Sarez formation. In connection with this date I have prepared the website: www.sarez-lake.ru You can easily find it in any searching system, if printing: “Personal website of Leonid Papyrin”. I am convincingly request you personally to read and study my website and then to write your opinion on 2-3 pages. I think that the Sarez catastrophe is by an order of magnitude more dangerous for Uzbekistan than an accident at the Rogun HEP. However, the Rogun HEP is continuously discussed in Uzbekistan, but silence is kept about Lake Sarez.

Sincerely Yours and best regards,
L.P.Papyrin”
====================

The reply.
«Dear Leonid Pavlovich,

Thank you for your message. With pleasure I have looked through your website. I think you have made a unique review of the major part of investigations on Sarez. Many thanks for not having forgotten my teacher V.V.Poplavsky. … … … Our estimates are less frightful than yours, because spreading of the flow highly smoothes the effect, and the maximum excess of water level over the flooding marks within the measuring range of Termez does not exceed 3 m. Further the effect will become more and more lower, which is understandable, as the Amu Darya valley is very outstretched. I consider that the most realistic are your proposals to smooth the Sarez risk by means of intensifying the filtration through clearing cracks-outlets and preventing of colmatage…

Best regards, V.A. Dukhovny”
==========

Debates between Tajik and Uzbek journalists and politicians in the press are occurring continuously during the last 10 years. And they concern only the construction of Rogun HEP, whereas the problem of Lake Sarez and other hazards are kept in silence. Here, the position of the Uzbek information press is very strange. They consider the Vahsh as trans-boundary river and fear an accident at the Rogun HEP, requiring an international expertise (though, what type of expertise should be is not explained). At the same time, the river Bartang (Murgab), which is also the left-hand tributary of the river Amu-Darya (Pianj), is not, by their opinion, somehow a trans-boundary river and they do not fear already any catastrophe at Lake Sarez or an accident at the Sarez HEP. Though, if a Sarez catastrophe will happen, then the damage to the Amu-Darya lower cources will be much higher than from the accident at the Rogun HEP. Somehow an opinion is rife in Uzbekistan that as Lake Sarez is located in Uzbekistan, then just its territory will get the highest damage. But this is quite not so. The zone, affected by mudflows in Tajikistan and Afghanistan, covers only small populated settlements where there are no large enterprises and constructions, unlike Uzbekistan and Turkmenia. And the largest loss of Tajikistan and Afghanistan will lie in that the delivery of drugs will be interrupted for some time. I see some political subtext in the given sub-objectivity, but I would like to answer to the raised question from the purely engineering point of view.

Sarez catastrophe


e1

Let us return to the historical facts. Multi-year discharge of Amu Darya River at the old-created hydro-post Kerki is equal to 2000 m3/sec. Observations at this hydro-post (HP) have been started long ago, far before construction of large irrigation systems and flow-regulatig dams. e2
During floods the maximum water discharge in those years reached to 9000 m³/sec. The Amu Darya water flowed over the banks. The river floor is extremely unstable; in the flat part it has very quickly changed its contours in plane. Thus, notable changes of the river floor happened near Kerki Town in 1911. The rather large destruction was brought to the shore in the area of Town Turtkul. This town stood at a few kilometers from the river. During one of the floods the river floor was so strongly deformed, that Amu Darya approached neatly to the town and destructed several blocks of buildings. Due to the threat of destruction, the capital of Kara-Kalpakia was moved to Town Nukus. All this is described in details in the book of A.A.Sokolov “Hydrography of the USSR”, Hydrometeoizdat, Leningrad, 1952.

e3

Now let us look, what will be the prediction (according to the present-day data) after a collapse of the Right-Bank Landslide in volume of 1.25 km³ into Lake Sarez. The overflowing wave over the dam will amount to 100 mln.m³. In 1990 investigations of the expected wave-related regime in Lake Sarez, which can be formed due to a sudden collapse of large rock masses into the lake from the Right-Bank slope, have been carried out by the SANIIRI Institute (Tashkent) and at the Institute of Mechanics of MSU (Moscow). The investigations have been carrying out on both physical (hydraulic) and mathematical models. In all the cases with a landslide of 0.9 km3 the volume of water flowing over the dam (without destruction of the latter) amounted to 100 mln.m3. In 1998 a military corps of engineers of USA has conducted the similar modeling and obtained the same volume of overflowing water at the landslide size of 0.9 km3. Additionally they calculated the time of wave movement to the basic populated settlements and wave height above the river level. Thus, three different organizations, modeling the water overflowing process by different methods, have obtained approximately the same result of overflowing water volume. Inspite of the fact that by seismic data the landslide size was 1.25 km3, I decided, for simplification of complicated calculations, to stop on the American variant of movement of the first mud flowing wave, which will appear due to water flow over the dam. Further details can be found at website: http://sarez-lake.ru/monograph/chapter7. In four days the additional water discharge will be in the area of Termez 17708 m³/sec, and the wave height over the river level – 5 m. The same additional water discharge will be at HP Kerki. At the same time, A.A.Sokolov noted that with the discharge of 2000 m³/sec at HP Kerki, only 2000 m³/sec of this amount reach the Aral Sea, the rest is absorbed by sandy rocks. During movement of the flood wave with a discharge of 20000-25000 m³/sec, 5000-6000 m³/sec of it will be absorbed by rocks, which will cause a rise of salt waters over a large territory.

e4
e5

Simultaneously with the first wave of mudflow flood, in the area, where River Bartang inflows into Pianj River, a mudflow slide dam will appear, which will create a temporary lake on Pianj River. To predict the height of the dam is difficult, the cases are known when on large rivers the size of mudflow dams has reached one billion m³. One of such historically known catastrophic events is the outbreak of the seismogenic mudflow dam on the river Dadu in Sichuan Province in China (1786). In 10 days after formation of the dam, the latter destructed and a powerful flood distributed downwards the valley to a distance of 1400 km, having killed 100 ths. people. But I suppose that the maximum size of this dam will be 25-30 mln.m³. e6
e7
By our estimates, the height of the dam will be within 60-220 m. The higher is the dam, the larger will be the volume of the lake and the longer it will be being filled with water till appearance of a breakthrough wave. The second mud-flowing wave may come to Termez in 12-80 days. Its additional volume will vary within 25500-119000 m³/sec, and the height over the river level – 7-60 m.

The same water discharge will occur at HP Kerki and below it in the valley of Amu Darya River. The second flood in the Amu Darya lower course will be more destructive. And if during floods in the beginning of the past century the maximum displacements of the river floor have amounted to the first kilometers, then during the given flood they may reach ten and more kilometers. At the maximum height of dammed mudflow, there will be flooded and ruined the town Khorog. It is quite probable that the town agglomerations of Termez, Charjou and Nukus will be destructed too.

e8

The third mudflow wave will be caused by a formed pass through the Usoi Dam. It will reach the town Termez in 120-306 days after beginning of the catastrophe; additional water discharge will vary within 30000 – 74100 m³/sec; water level in the river will rise by 9 to 40 m. Additional water discharge in the area of the hydro-post Kerki and further in the Amu Darya valley will also within 30000 – 74100 m³/sec.

Sarez catastrophe will destruct the highway “Dushanbe-Khorog” (namely, in the area where it runs along the Pianj River shore). All the bridges over Pianj and Amu Darya will be either demolished or, because of displacement of the river floor, will become needless. Under destruction will be the hydromeliorative constructions in Uzbekistan and Turkmenia, including also the Kara Kum canal and populated settlements on its shores.
e9 The railway transportation between three republics will be interrupted. It would be reasonable to start the recovery works only after the third flooding, this is – not earlier than in a year after the catastrophe beginning. In the hazardous zone, affected by mud flows, 5-6 mln.people live who can stay houseless. The number of victims will amount to 10% of the above quantity. So, such are the expected consequences of the Sarez catastrophe. More detailed information about it can be found on the website: «www.sarez-lake.ru».

The problems of the Rogun HEP construction

Now, speak about the Rogun HEP. In 2005-2007 I have studied in details the materials of the engineering-geological investigations for substantiation of the construction of Rogun hydro-electrical plant. The investigations were carried out in 1968-1978. e10
It is a very short time term for such a complicated and enormous work. If to estimate these investigations according to the acting (at that time) standards and instructions, many problems were not solved because of not having enough time. A puzzle is caused by actually complete absence of on-surface geophysical works, which means that the geological mapping and studying of slide processes have being carried out without ahead-performing geophysical investigations in contempt of the Instructions and Statutes acting already at that time. It is not understandable why borehole penetration logging and inclinometric measurements (determinations of borehole curving) have not been carried out and how the geological cross-sections to a depth of 600-800 m were constructed without taking into consideration this parameter. There was not performed the mapping of salt sediments, etc.

e11

It is reported in the text about the calculation of stability of the basic landslides, but it is not indicated what materials were used as the basis for this calculation and who performed it. The attempts to find these materials in the archive of the Rogun HEP had no success.

Just at 60 km from Rogun, the Southern Geophysical Expedition (SGE) of PO “Tajikgeologia” was located, which could do these and many other kinds of geophysical works. SGE was affiliated to the Ministry of Geology (MinGeo) of the USSR. The MinGeo had its own plants on manufacturing geophysical equipment and supplied its organizations with it much better than design-surveying institutions. I remember how Boris Gelman, who was at that time the Head of Geophysics Department of SAO Hydroproject, has come to me from Rogun with a request to give him a piece of wire, eleсtro-prospecting coil or electrodes, or a few seismic receivers. The Southern Geophysical Expedition had no any problems with availability of such small details at that time. The equipment, which was available in the Department, was also old, which we had not used already for a long time. In 2005 I met already with another Head of the Geophysics Department of Tashkent Hydroproject – Eldar Madghazin and asked him what seismo-prospecting equipment his Department has. He answered: “We have a Hungarian seismic station ISN-24, but do not have any electronic accumulative devices”. Our Expedition has refused to use this station already in 1985. But all these are only emotions of a former worker of SGE. These details before my work at Rogun HEP were not known to me and it never entered my head that suchlike could be. Nevertheless, many problems can be immediately solved with the aid of geophysical method just now, if to follow the Law of the Russian Federation “On Safety of Hydrotechnic Constructions” from July 21, 1997 and “Prescript on Declaration of Safety of Hydrotechnic Constructions” (approved by the Decree of the Government of the Russian Federation No.1320 from October 16, 1997). In Tajikistan the preparation of them is only on the stage of planning.

e12

The top-priority problem for the Rogun HEP is to study the seismicity and salt sediments. No any investigations of the deep structure with the aid of abyssal geophysical methods were carried out. A great part of seismic data are of 20-25 years ago. They were obtained by means of outdated analog seismic stations within a sparse network which provides determinations of the coordinates of seismically hazardous nodes with an error of 20-25 km. To treat the data of these stations with the aid of up-to-date computer technologies is difficult.

In accordance with the new requirements, the calculated parameters for high dams are to be determined for two levels of dynamic influences: maximum calculated earthquake (MCE) and projected earthquake (PE). Already at the stage of projecting objects of Classes I and II, it is required to perform the complete complex of geologic-tectonic, geodetic, engineering-geological, instrumental seismological and geophysical investigations at different-scaled levels. e13
The Rogun HEP dam belongs to especially hazardous objects and is unique by its height (280-335 m), which considerably exceeds the height of dams of Class I (100 m). Therefore, at the building site the determination of initial seismicity, calculation of parameters of seismic influences, seismic zoning and microseismic zoning should be done using data of instrumental seismological observations. Parallel to this one should perform the complete complex of different-scaled geologic-tectonic, engineering-geological and geophysical investigations.

e14

Seismic zoning and studying of the deep structure of the area in the radius of 50 km from the HEP dam (the area size is 100 x 100 km) should be done on the scale of 1:200000 on the basis of the studied deep structure. The method of studying is MEEW (method of exchangeable earthquake waves). While in ordinary seismic surveying the explosions or oscillators are used to excite elastic fluctuations, in this case one uses energy of weak earthquakes. Even in the regions with very low seismicity this method enables obtaining of detailed cross-sections and tomographic sections to a large depth. On the territory of Tajikistan and especially of Pamir, where weak seismic shocks are registered every day, this method can be used for studying the deep structure in mountainous areas of very difficult access with the use of modern portable autonomous digital seismological stations of PSS type “Delta-Geon” (Russia) and deep electric sounding MTZ-AudiMTZ with the stations of FENIX type (Canada). Amount of works: 3-4 profiles of the structures, oriented across their strikes, with a sounding depth of to 25-40 km. It is necessary, jointly with obtained data, to perform processing of the available gravimetric and aeromagnetic surveying data on the scale of 1:200000. By the results of these works, there will be carried out the tracing of the regional tectonic disturbances (including the Vahsh overthrust – the basic seismogenic structure in the area of the Rogun HEP) along the cover of the Hercynian crystalline basement with differentiation of the cross-section into stages (over-salt and under-salt stages). By doing this the position of dangerous seismic nodes will be determined with an error of 1-2 km. A three-dimensional mathematical seismic-tectonic model is obtained on the scale of 1:200000 in the form of different-depth tomographic sections and cross-sections (according to distribution of the geoelectric and speed parameters) with lineation of rupture planes and geological heterogeneities, including accumulations of salt sediments.

Seismic micro-zoning on the scale of 1:2000-5000 should be performed also with the use of modern digital seismological stations of RSS “Delta-Geon” (Russia) e15 on the territory of basic constructions, while seismological investigations should be added with detailed areal engineering electro- and seismo-exploratotory investigations, helium surveying and radio-transellumination, the available geological data on wells and adits. The above-listed investigations will give the possibility:

e16
– to reveal or verify the position of seismically active faults of the second, third and fourth orders;

- instrumentally to confirm the monolith state of the basic geological block and to study its seismic regime (it should be noted that presently the seismic micro-zoning is performed to select locations for villas of oligarches, while in this case of building of the unique dam the monolith state of the geological block is determined by guess-work affirming that this a well-chosen place for the basic constructions of the hydro-electrical plant);

e17
– to check the presence of pillars under each large element of a hydro-node;
– to study in details the position of salt sediments in plane and section;

– to assess seismic conditions of rocks, to reveal areas with higher and lower seismic intensity by means of engineering seismic surveying along longitudinal and lateral waves;

– to construct a scheme of seismic micro-zoning on the scale of 1:2000 and three-dimensional model of the area of basic constructions, which will enable obtaining of sections to different depths and cross-sections with different orientation of calculated profiles.

For improvement of reliability and quality of seismic zoning and micro-zoning the investigations should be carried out within short time periods (2-3 months for each step) with the use of a large number of seismological stations “Lelta-Geon” (100 to 150 stations). Only that organization can fulfill such works, which has a large experience of similar works and possesses the sufficient amount of registers.

e18

Seismological monitoring should be started immediately after completion of works on seismic zoning and seismic micro-zoning. For this purpose in the area of building a constantly functioning geodynamic polygon (site) – i.e. a local network of seismic stations PSS “Delta-Geon” (analogous to the Soviet-American geodynamic polygon during building of the Nurek HEP at a higher up-to-date level) should be created. After the filling of the storage basin with water will begin, then there is a possibility to add the local network with on-floor seismological stations of “Sadko” type. During the building and filling of the water storage basin it necessary to perform, alongside with seismological, also all the other types of monitoring, stipulated in the “Prescript on Declaration of Safety of Hydrotechnic Constructions”. The seismological monitoring will make it possible to solve the following tasks:

e19
– determination of spatial-temporal distribution of local background seismicity prior to building of large constructions and filling of the storage basin;
– observation over appearance of an induced (dam-produced) seismicity in the process of water storage filling;
– obtaining of initial data for assessment of risks: seismic, anthropogenic, insurance.
e20

The next hazard is a landslide in volume of 0.9 km3 in the lower water courses of the Rogun HEP. It is reported in the materials of the Tashkent “Hydroproject” Organization (Volume 3 “Engineering-geological conditions”) that the landslide is fail-safe; possible are displacements of slides of the second generation, amounting to the first hundreds of thousands m3. The authors of the latter source consider, probably, that the sliding slope was already subjected to displacement; the very upper part of the ancient landslide reached the river Vahsh and was washed out, and the middle part in the form of a reverted core of the Kirbicher synclinal took a stable position and, thus, would not displace. But this conclusion was based on suppositions according to the visual observations, i.e. this is a hypothesis. In accordance with the both old and new requirements, the slopes adjacent to the dam should be comprehensively investigated, making calculations of the slope stability for seismic actions of different intensity. e21 Therefore, the investigations are extremely necessary. There is a great probability that this supposition will be true. But if to believe to the single obtained cross-section, then the amount of secondary landslides on this slope can reach from the first hundreds of thousands to the first millions of cubic meters. Collapse of landslides of the second generation will lead to blockage of the Vahsh river channel and formation of dams with a height of 40 to 80 meters. The same conclusions were made by specialists of the engineering company Lahmeyer International, i.e. collapse of secondary landslides will cause a threat of HEP underflooding.

At the present time the access to the tunnels and basic underground constructions of the HEP is implemented through the transport tunnel T-3. When filling of the water storage will begin, the tunnel will be closed and transportation of all the materials to the dam will be done by the special road from the side of the upper water along the sai (gully) Passimurkho. The road runs along the slide slope. With water level rise in the water storage basin the sliding processes will become active, destroy the road and stop the building works. No any investigations and calculations of stability of the Passimurkho slopes were carried out. There is a proposal to dig additional transport tunnels in this area, but neither investigations were performed for their construction and, furthermore, neither calculations of the slope stability were done.

e22

In the close proximity to the dam’s hydro-post the mud channel Obishur inflows from the left-hand shore to Vahsh. Once each 10-11 years it dams up the river Vahsh. Last time it happened on May 19, 2009. The mudflow sediments in the Vahsh channel amounted to 300 ths. M³ and they caused a water rise within the building site by 6 m. The auxiliary building tunnel was completely flooded. Only due to lucky fortuity (there was a shift of workers and nobody was present in the tunnel) it was managed to avoid victims.

e23

In December 2008 and February 2009 I participated in the geophysical works in the auxiliary tunnel. At that time, besides our team of 10 persons, 100 workers were working there at repairs of the exit portal, small-sectioned tunneling through the slide dam. And if it were not for the good fortune, the number of victims would be more than with the accident at the Sayano-Shushenskaya HEP. A flooding was starting up, and the water discharge in the river Vahsh was equal at that time to 1500 m³/sec. Even for such a powerful river (with the high velocity of water movement) as Vahsh much time was required (a month and a half) in order to wash out the mud plug. Here, to accelerate washing out one had to do mudrushes through it by means of explosions.

Of an interest is another moment. The first mud flow blocked the Vahsh channel not fully, but the next second flow increased the height of the slide dam. If intensive rains would create conditions for formation of the third mud flow, then this height could be much higher. By calculations of the hydrologists, the maximum single mud outburst can reach 3 mln.m³. Such amount of mud outburst will lead to a serious accident at the plant. According to the old Hydro-Project of SAO it is planned to build a 100 m protective dam, a water spill tunnel of 25 m² in diameter and 800 m in length, and a tunnel with a diameter of 40 m² and a length of 300 m for water diversion from River Ob-Shur in the area of its mouth. But are these measures sufficient to provide the safety? Most likely that a necessity will appear with time to increase the height of the protective dam.

e24

Dr. V.F.Ilyushin in his article “The lessons of the accident in the building tunnel while the Rogun Hydro-Complex construction” (Journal “Hydrotechnic Engineering”, No.4, 2002) reports that the building tunnel of the first stage in 1990-1992 has completely got out of order and analyzes in details the reasons why it has happened. In total, the author considers that chronically insufficient financing has led to low quality of building and research works and became the basic reason of the accident in 1992. The researchers made a twofold mistake in determination of the amount of rock flow of River Vahsh. It should be noted that the accident happened without any influence of outside natural factors (e.g. earthquakes, floods). The building tunnel of the first stage got out of order per se. In 1993 a strong flood has ruined the second tunnel and the cofferdam diverting water from the River Vahsh to building tunnels.

e25

It can be supposed that the rest blocks of HEP are in emergency state also for the same reason. The building works were stopped without any conservation of the constructions. Thus, detailed investigations are needed to carry out using the up-to-date equipment and devices and only then to start preparing a new Feasibility Study. A dozen of actual engineering-geological problems can be mentioned more (salt protection, stability of shores, rock block slides in the basin of River Surkhob being in the zone of the water storage reservoir, etc.), which should be investigated prior to preparing of a working project. The major part of additional investigations should be performed during a year and half or two years. After that one can speak about a Feasibility Study, final project and optimal parameters of HEP. In 1983-1985 we have managed to implement the unique seismo-prospecting works on the Right-Bank Landslide Slope of Lake Sarez. The upper slope steepness reached 30-35°, the vertical excess of the upper observing pickets above the lake reached 1200 m. To carry out these works became possible only thanks to appearance of portable digital seismic stations SNC-1 and Talgar-3. But as the first station had only one seismic channel and the latter – 3 channels, the measuring productivity was very low. In the early 1990s several types of 24-channel portable digital accumulating stations appeared in Moscow. In 1999 our Department got two 24-channel portable seismic stations Lakkolit-24M produced by the Company “Geotech”. The station consists of separate blocks. Simultaneously, “Geotech” produces auxiliary devices and equipment, seismic “braids” (cable with sensors) and extension cords made of thin 48-wire cable, seismic receivers for registration of longitudinal and transverse waves were produced by an American technology. I put a goal before myself – to develop such a type of a station with 2 or 4 registers (i.e. 48 or 96 seismic channels), which could make possible to carry out seismic investigations in mountainous conditions similar to the Right-Bank Landslide on Lake Sarez and to conduct measurements by any seismic methods to depths of 350-400 m, with both percussion and explosion sources of elastic oscillations. Here, I took advise of experienced operators and equipment developers. In the end of 2005 a Russian engineeing company began preparing an application for different devices and equipment for 2006. I have convinced our Administration to order a station with two registers and one complete set of auxiliary devices with a hope to buy with time two registers more, and then the station would be 96-channel one. In this case I guaranteed to the Administration that this seismic station will enable us to study any Rogun landslide and any Rogun slope. And if somewhen we shall purchase special seismic probes, produced by an Amerian technology, then we shall be able to conduct seismic transillumination between wells and outworkings. The seismic equipment was produced, delivered to Rogun, adjusted and tested. The eaquipment was attached with a package of processing programs. In November 2006 the seismic station was ready for operation. But at that time Barki Tajik declared at first about interruption of the works and later about cancel of the agreement on the Rogun HEP construction. In the beginning of 2007 I had to leave Rogun. I handed the equipment according to the Protocol, where one coupled 48-channel seismic station was clearly indicated. The Administration did not want to carry the equipment to Russia and again to solve problems with the customs. But there was no purchaser in Tajikistan, who would understand what was the equipment intending for. Though some organizations did not have any seismic stations. As the set included two registers, so they thought that these were two stations. The equipment was divided into two parts and sold to two different organizations. But when in these organizations the people appeared who tried to work with this equipment, it became clear at once that without additional devices these two registers can not operate for any purposes. It was lucky that I was not allowed to buy four registers at that time.

Water problems of Central Asia.Part 2

Written by Anna

October 19th, 2011 at 6:41 pm

Геофизические исследования Правобережных оползней

leave a comment

Фотоальбом к статье “Геофизические исследования Правобережных оползней”

Международная научно-техническая конференция
«Сарезскому озеру – 100 лет»
г.Душанбе. 27-29 сентября 2011 г.
Устный доклад. 30 мин.

«Геофизические исследования Правобережных оползней»

1_0

Л.П.Папырин
Москва, Россия.
Аннотация

В 1967 году Управление геологии Таджикской ССР впервые получило возможность нанять вертолет для обследования селеопасности высокогорных озер. При осмотре района Сарезского озера геологи института ВСЕГИНГЕО (А.И.Шеко и А.М.Лехатинов) и Южной гидрологической экспедиции Таджикского управления геологии, обнаружили на правом берегу озера на высоте 4000-4300 м трещины длиной до 2-х километров и пришли к выводу, что они являются реальными предвестниками схода грандиозного оползня. Для проверки сведений о громадном оползне в августе 1967 года на Сарез была направлена государственная комиссия во главе с академиком В.В.Пославским. Она подтвердила наличие опасности [14].

В 1983-1985 годах на Правобережном склоне Памирской партией Южной геофизической экспедиии п.о.Таджикгеология были выполнены уникальные сейсмические исследования. Аналогичных сейсмических исследований в высокогорных условиях до последнего времени не проводилось. В 1986 году на Правобережном склоне была пробурена скважина, которая подтвердила результаты сейсморазведочных работ.

Ключевые слова: сейсморазведка, продольные и не продольные системы наблюдений, накопительные сейсмостанции, сарезская свита, палеогеновая интрузия, консенквентный оползень, сейсмологические швы, сейсмические толчки при столкновении литосферных плит, грандиозные оползни и формирование поверхностей их смещения.

1. Причины возникновения грандиозных оползней в Центральной части Памира. Во всех построениях глобальной тектоники исследуемый район представляется зоной столкновения двух крупнейших литосферных плит – Индийской и Евразиатской. а между основными плитами помещаются две меньшие буферные плиты – Персидская и Синцзянская [2, 9]. 4-1 Столкновение этих плит вызывает слабые, часто повторяющие сейсмические события (толчки) на большой глубине. Не вдаваясь в детали глубинного строения и тектонических особенностей этого региона, следует отметить, что именно эти слабые сейсмические толчки вызывают формирование большого количества грандиозных оползней. При более сильных землетрясениях подготовленные оползни смещаются. Из представленных сейсмологических данных ясно, что в западной части Сарезского озера (на глубине 100-200 км, рис 4-1) пересекаются два крупных глубинных региональных тектонических нарушения или два сейсмических шва (по Г.А.Гамбурцеву [4,5]). Субширотный шов проходит по южному склону хребта Музкол между его водоразделом и Рушано-Пшартским региональным разломом. На рис.№4-2 изображены грандиозные оползни в зоне пересечения сейсмических структур. 4-2
4-3
Северней хребта Музкол находится Гударинский интрузивный массив. Участок пересечения сейсмических швов точно совпадает с обнаженной интрузией палеогеновых гранитов в центре ниши оползня Мургаб. 4-4
4-5 Правобережный и Усойский разрывы четко выделяются по материалам магнитной съемки. По отношению к глубинным тектоническим нарушениям они являются структурами 5-го или 6-го порядка. 4-6 По этим новейшим разломам в палеогене произошло внедрение апофиз Гударинской интрузии в более древние отложения сарезской свиты (С1-2sr). (Прим. № 1,2,3) Именно тогда были заложены условия для возникновения грандиозных оползней. Повышенная сейсмическая активность способствовала формированию поверхностей их смещения. Можно предположить, что механизм этого влияния заключается в следующем. При глубинном сейсмическом толчке упругие колебания по монолитным породам апофизы интрузии за счет более высокой скорости сейсмических волн достигают верхних частей разреза быстрей, чем по вмещающим породам. На контакте гранитов и вмещающих пород выделяется энергия, которая идет на разрушение вмещающих пород в зоне контакта. После частичного их разрушения и снижения скоростей этот процесс ускоряется. Такой же процесс происходит на границе монолитных (Vp=6500 м/сек и выше) и перекрывающих их уже разрушенных пород (Vp=4000 м/сек и менее). Т.е. рядом со скоростной преломляющей границей формируется поверхность смещения – тонкий слой интенсивно разрушенных пород. Постоянное сейсмическое воздействие ускоряет этот процесс и формирование оползня. Не исключены случаи, когда при интенсивном сейсмическом воздействии поверхность смещения будет подготовлена за короткое время или даже мгновенно. Это приводит к тому, что в районе еще не вскрытой интрузии начинает формироваться грандиозный консеквентный оползень. Вероятнее всего, размеры и морфология интрузии определяют параметры подготовленных ими оползней. В результате длительного сейсмического воздействия быстрее будут подготовлены к смещению те участки и поверхности, где отмечается более высокий градиент скоростей упругих колебаний. (Прим.№4) Глубинные гравитационные деформации склона – трещины бокового отпора, возникающие при углублении долины реки Мургаб, также имеют место на Правобережных оползнях. Но энергия сейсмических колебаний, выделяющаяся на контактах монолитных (Vp=6500м\сек и выше) и разрушенных пород (Vp=4000 м\сек. и менее), во много раз ускоряет процесс развития грандиозного оползня с большой глубиной захвата склона. (Прим.№5) Поверхность смещения такого оползня предлагаю называть сейсмогенерированнной (т.е. образовавшейся в результате многократного воздействия слабых сейсмических толчков), а сам оползень сейсмогенерированным (а не сейсмогенным).

Правобережный оползень. Сейсморазведка 1983-1985 годов. Сейсмические измерения выполнялись с помощью новейших в то время портативных цифровых сейсмостанций СНЦ-1 и Талгар-3 [11, 12, 13]. 4-7
4-8

Верхняя часть разреза на всех профилях изучалась с помощью системы продольных наблюдений способом обращенного годографа. Эта система позволяла проследить целевую преломляющую границу до глубин 150-200 метров. При большей глубине до целевой границы применялась не продольная система наблюдений, которая давала возможность проследить эту границу до глубин 300-350 метров. Поэтому самая верхняя часть участка отработана по системе продольных наблюдений, средняя и нижняя по системе продольных и не продольных наблюдений. На профиле 15 целевую преломляющую границу удалось проследить с помощью обеих систем наблюдения, что дало возможность проконтролировать точность определения глубины при не продольных наблюдениях. Погрешность определения не превышала 5%. (Прим. № 5 и № 6)

4-9

Сейсмические материалы в 1983-1985 года обрабатывались по общепринятой [6] в то время методике обработки: построение годографов первых вступлений и фаз преломленных волн; определение средних и кажущихся скоростей; построение разностных годографов; определение граничных скоростей, параметров t0, глубин до преломляющих горизонтов, а затем получение преломляющих границ методом полей времен. Обработка материалов вспомогательных профилей для не продольных наблюдений; построение наблюденных и расчетных годографов не продольных наблюдений; вычисление параметра tо; вычисление глубин до основного преломляющего горизонта; построение преломляющих границ методом полей времен; построение итоговых сейсмогеологических профилей по результатам продольных и не продольных наблюдений.

4-10

На исследованном участке после обработки сейсморазведочных материалов в 1986 году было выявлено четыре преломляющих границы (поверхности) – границы разрыва сплошности. Первая из них соответствует подошве поверхностных предельно разрушенных отложений (Vг1 = 1000-2000 м/с, V1 менее 1000 м/с). 2-я (Vг2= 2000-4000 м/с) и 3-я (Vг3=4000-5000 м/с) – границам раздела сплошности в верхней части оползня. 4-ая (Vг4=6500 м/с) – кровле коренных пород и поверхности смещения оползневого массива. В верхней части склона (от нижней трещины и выше) на ПР 2 и ПР 13, отмечены аномально высокие значения Vг4, достигающие 8500 м/с и более. В то время каких-либо опорных данных в распоряжении автора не было и поэтому выделенные горизонты были условно разделены по степени разрушенности пород сарезской свиты. Отдельно были выделены поверхностные обломочные отложения, имеющие среднюю скорость менее 1000 м/сек, а плотность менее 1 г/см³ и монолитные породы сарезской свиты С1-2sr ( Vг=6500 м/сек, а плотность 2,7 г/см³). В верхней части исследованного участка на профилях 2,13 и 18 выявлен участок со значением граничной скорости по основному преломляющему горизонту – кровле монолитных пород со значением Vг = 8500 м/сек. Причем в пределах всего этого участка применялась продольная система наблюдений и для определения граничной скорости были построены разностные годографы. Глубина до преломляющей границы там резко уменьшается и поэтому качество сейсмических материалов хорошее и отличное, значение граничных скоростей определено надежно. Есть все основания предполагать, что повышением Vг зафиксирована апофиза интрузии палеогеновых гранитов, аналогичная интрузии в центре ниши оползня Мургаб, расположенной приблизительно на таких же высотных отметках. Вызывает удивление, как интенсивно разрушенные породы, имеющие скорости продольных сейсмических волн менее 2000 м/сек, держатся на склоне крутизной 30 градусов даже при слабых сейсмических толчках. Но объясняется это очень просто. Когда сейсмическая волна по монолитным породам достигает первой границы разрыва сплошности V4=6500 м/сек – V3=4000-5000 м/сек, то большая часть энергии этой волны выделяется в этом интервале и идет на разрушение перекрывающих монолитные породы отложения и формирование первой поверхности смещения оползня. Вторую границу раздела сплошности достигает уже значительное ослабленное сейсмическое колебание. Так же как и в первом случае на второй границе V3=4000-5000 м/сек – V2=2000-4000 м/сек выделяется значительная часть оставшейся энергии, которая идет на разрушение перекрывающих ее пород и формирование второй поверхности смещения. Такая же картина наблюдается на 2-й и 1-й границах разрыва сплошности. До них доходит предельно ослабленная сейсмическая волна. Поэтому формирование поверхностей смещения по ним происходит очень медленно. Амплитуда сейсмических колебаний незначительна, а минимальный объемный вес поверхностных отложений и значительная величина модуля сдвига сухих поверхностных отложений по интесивно разрушенным отложениям способствует неподвижному сохранению их на склоне. Получается, что нижние границы раздела сплошности полностью амортизируют глубинные сейсмические толчки.

Правобережный оползень. Современная обработка сейсмических материалов.
4-11 Для современной обработки сейсмических материалов 1983-1985 годов расчетные профили целесообразно было задать по направлению максимальной крутизны поверхности смещения оползня – кровли монолитных пород. 4-12 С этой целью направление осей условных координат на этом участке изменялось несколько раз. Причем каждый раз вычислялось направление максимальной крутизны поверхности смещения. И вот так, методом подбора было определено оптимальное направление осей условных координат, которое изображено на рисунке № 4-11. Все дальнейшие построения и вычисления выполнялись этой условной сеткой координат. В такой системе условных координат построена в масштабе 1:5000 «Схема расположения сейсмических профилей 1983-1985 годов на участке Правобережный» и все остальные карты и разрезы.

4-13 После современной компьютерной обработки на рис.4-13 получены расчетные сейсмогеологические разрезы по своему положению близкие к направлению максимальной крутизны поверхности смещения оползня – кровли монолитных пород.Прямолинейная поверхность смещения с характерным изгибом, свидетельствует о том, что по своей структуре это классический консенквентный оползень. Схема расположения расчетных разрезов приведена на рис.4-13. На этой схеме нанесена линия перегиба поверхности смещения. В верхней части участка угол наклона поверхности смещения равен 40*, а в нижней 20-25*.На детальном участке получена схема граничных скоростей по преломляющей границе, соответствующей поверхности смещения оползня и кровле коренных пород.

4-14 4-16
4-15 4-17

На схеме проекции трещин, которые стали сигналом опасности, в первом приближении параллельны изолинии 8500 м/сек, которой фиксируется контакт апофизы палеогеновых гранитов.

4-18 4-19 4-20

На рис.4-18, 4-19, 4-20 схема граничных скоростей нанесена в виде врезки на карты изоглубин и изогипс поверхности смещения, также на карту горизонталей дневной поверхности. Наиболее надежным современным способом определения поверхности смещения оползня является бурение сети скважин, обсадка их полиэтиленовыми трубами и режимные измерения их положения и состояние инклинометром и каверномером. Этот способ дает возможность надежно определить положение одной или нескольких поверхностей смещения по изменению угла наклона скважины и направление этих смещений. Но на Правобережном участке мы такой возможности не имеем. Измерения по сети реперов с помощью геодезических приборов, GPS или метода сканирующей интерферометрии дают сведения о наличии и направлении подвижек, но не информируют о положении поверхности смещения. Для этого нужны дополнительные данные и именно с этой целью в единственной на оползне скважине был установлен тросовый репер. В то же время по сопоставлению геодезических максимальных углов наклона и их азимутов с этими параметрами приповерхностной и глубиной смещения можно оценить, по какой из поверхностей идет смещение.

С помощью специальной программы получены карты максимальных углов наклона поверхности смещения оползня и дневной поверхности участка (Рис.4-21, Рис.4-22). На поверхности участка установлено несколько десятков геодезических реперов. 4-21
4-22 Но в моем распоряжении нет всех результатов измерений. За качественное измерение подвижки оползня я принимал только такие результаты, когда не менее трех точек измерений находятся на одной прямой линии графика. Всего я располагаю результатами качественных геодезических измерений по 11-ти реперам. В этих точках по результатам геодезических измерений определены дирекционные углы (азимуты) подвижек. В этих же точках по горизонтальным и вертикальным смещениям реперов вычислены углы наклона подвижек. Углы наклона поверхности смещения и дневной поверхности определены с соответствующих карт ( рис.4-21 и Рис.4-22). Азимуты максимальных углов наклона в точках реперов определены по карте дневной поверхности масштаба 1:5000. Азимуты максимальных углов наклона в проекциях реперов на поверхность смещения определен по карте изогипс этой поверхности (Рис.4-19, Рис.4-20).

<

Таблица № 4-1. Сопоставление подвижек геодезических реперов с углами максимального наклона и их азимутами поверхности смещения оползня и поверхностного слоя оползня.
Определение подвижек реперов с помощью геодезических измерений Поверхность смещения оползня по материалам сейсморазведки. Радиус осреднения 50 метров Дневная поверхность оползня по топокарте. Радиус осреднения 50 м
№ репера Среднее высотное смещение в метрах Среднее плановое смещение в метрах Угол наклона по тангенсу в градусах Дирекционный угол направления смещения (азимут) в градусах Угол максимального наклона поверхности смещения оползня в градусах Азимут угла максимального наклона поверхности смещения оползня в градусах Угол максимального наклона дневной поверхности в градусах Азимут угла максимального наклона дневной поверхности в градусах
100 0.039 0.124 17 254 13 264 30 284
101 0.078 0.123 32 257 29 266 38 294
107 0.057 0.093 31 252 35 264 31 286
108 0.067 0.091 36 262 38 262 32 289
111 0.093 0.113 39 257 40 260 30 249
113 0.082 0.082 45 270 43 258 22 235
114 0.084 0.085 45 269 43 257 22 231
115 0.082 0.085 43 271 42 258 22 267
116 0.116 0.126 43 265 45 261 23 282
117 0.121 0.126 44 272 45 266 22 290
118 0.136 0.130 46 267 45 266 25 284

По полученным данным построены графики максимальных углов наклона (Рис.4-23 ) и азимутов в точках максимальных углов наклона (Рис.4-24). Графики углов подвижек геодезических реперов и углов максимального наклона поверхности смещения в первом приближении совпадают. А график углов наклона дневной поверхности по своей конфигурации резко отличается от них. Аналогично и с графиками азимутов. Азимуты (дирекционные углы) геодезических измерений и азимуты с карты изогипс поверхности смещения в первом приближении совпадают. 4-23
А график азимутов максимальных углов наклона по своей конфигурации резко отличается от них. Эти факты говорят о том, что подвижки геодезических реперов связаны со смещением всей толщи оползневых отложений по поверхности смещения – кровле монолитных пород. В единственной скважине, пробуренной в 1986 году, установлена обсадная труба до глубины 50 или более метров. 4-24
На ближайших к скважине реперах 100 и 101 ежегодное (в плане) смещение составляет 0.110-0.120 м. За период с 1986 по2006 год оно должно составить 2.2-2.4 м. Такое смещение поверхностного слоя вызвало бы искривление обсадной трубы и деформацию грунта около устья скважины. В октябре 2006 года я осмотрел устье скважины и никакой деформации грунта и искривления обсадной трубы не обнаружил, т.е. никакого смещения поверхностных отложений на этом участке нет. В 1986 году в скважине на глубине 178 м был установлен тросовый репер. За несколько лет наблюдений смещений по тросовому реперу зафиксировано не было. Этот факт говорит о том, что поверхность смещения (или скольжения) в скважине находится на глубине более 178 м. и ,вероятнее всего, на глубине 235 метров. В 700-750 метрах к востоку от скважины есть гедезический репер Мыс, расположенный на ровной горизонтальной площадке. Геодезические наблюдения на этом репере проводились много лет. Тем не менее по геодезическим данным он постоянно смещается в сторону озера. Так же, как и на Усойском завале, поверхность смещения оползня фиксируется преломленной волной с Vг более 6000 м/сек. Также, как и на Усойском завале угол наклона поверхности смещения составляет в верхней части 40-45 градусов,а в нижней – 20-25. Правобережный оползень по своей структуре – классический косенквентный. Все это доказывает, что Правобережный оползень, как и все оползни правого берега реки Мургаб в интервале от Барчадива до Казанкуля, смещается по кровле монолитных пород. Его объем 1,25 м³, средняя мощность 250 м, а максимальная 350м.

Фронтальная часть оползня Мургаб. 4-25
Левый берег озера от мыса лагерный до озера Шадау. Крутизна левого склона достигает 40-45 градусов (Рис.4-25). Гребень левобережного склона достигает абсолютных отметок 3950-3970 метров. Склон покрыт песчаниками и сланцами Сарезской свиты и многочисленными трещинами, разрывами, разломами осыпями. С учетом подводной части склона его превышение над дном озера достигает 1000 м. С обратной стороны гребня наблюдается фрагмент долины (Рис.4-26), который в силу каких-то геологических причин оказался на высоте 3700-3750 м (т.е. выше зеркала Сарезского озера на 500-550 м). 4-26

На карте эта долина называется плато Марджанай. Для выполнения сейсмических работ на плато Марджанай вертолетом в 1984 году была доставлена автомашина УАЗ-469 и ударная установка УСС-1 (Рис.4-27), смонтированная на автомобильном прицепе. Вероятнее всего при доставке автомашины и ударной установки вертолетчики установили мировой рекорд грузоподъемности (1500 кг на высоту 3850 м) вертолета Ми-8 для таких высот, который остался не зафиксированным. При выполнении измерений автомашина буксировала ударную установку по изучаемой территории. В установке УСС-1 груз весом 500 кг падал с высоты два метра на металлическую подставку диаметром 1м. Эквивалент одного такого удара – накладной взрыв 3 кг прессованного тротила. А запись при накоплении 16 ударов, эквивалентна записи при накладном взрыве 3х4=12 кг тротила. Однако добиться глубины исследований свыше 200м и тем более дозвониться до скоростной преломляющей границы, соответствующей кровле монолитных пород с помощью применявшейся аппаратуры и оборудования, не удалось. 4-27 Непосредственно на Правобережном при применении ударов лома, специальной конструкции весом 15-18 кг, удавалось достигнуть большей глубины. Это явление обусловлено более низкой скоростью продольных волн на Правобережном.

Результаты сейсмических и электроразведочных исследований на плато Марджанай позволили выявить в пределах упомянутой выше троговой долины два погребенных тальвега на глубинах 180-200 м от ее поверхности (Рис. 4-28). Один из этих тальвегов был обнаружен и закартирован геологом Ю.М.Казаковым в левом борту залива Ирхт.

4-28

Значение скоростей продольных волн в подстилающем горизонте равно 3000-3500 и редко больше м/сек. Вероятнее всего, подстилающие породы представлены такими же, как и на левобережном склоне, отложениями сарезской свиты, разбитыми разрывами и разломами. В отдельных интервалах профилей последние выделяются очень контрасно. Но редкая сетка наблюдений не позволила проследить их детально. Особенно детально нужно было отработать северную часть долины в непосредственной близости гребня. Преломляющая граница с таким интервалом скоростей прослежена в пределах всего участка. Значительное понижение скоростей продольных волн отложений сарезской свиты на этом участке в какой-то степени подтверждает, что она подвергалась смещению. Как уже отмечалось, в 1977 году группа А.В Калинина выполнила небольшой объем сейсморазведочных работ на акватории озер Сарезского и Шадау [8]. Проводились сейсмоакустические исследования на отраженных волнах. (Рис. 4-29).

4-29

ПК1 наземной СР МПВ – глубина до кровли монолитных пород по материалам наземной сейсморазведки МПВ по профилю №3С ПК 53 на берегу в центральной части завала -500 метров, а по водной сейсморазведке в озере в непосредственной близости от этой точки «немногим более 500 м» (цитируем автора), т.е. сходимость результатов измерений наземной и водной сейсморазведки при картировании поверхности смещения Усойского завала (кровли монолитных пород и коренного ложа долины, поверхности мещения оползня Мургаб) отличная. Абсолютная отметка поверхности в относительной системе высот – 2767м.

ПК2 наземной СР МПВ ПР 2С ПК65 – абсолютная отметка изучаемой поверхности в относительной системе высот -2967м.
ПК 1 ВСР МОВ – абсолютная отметка изучаемой поверхности в относительной системе высот – 2867-2907 м.
ПК 2 ВСР МОВ – абсолютная отметка в относительной системе высот – 2997м.
ПК 3 ВСР МОВ –абсолютная отметка в относительной системе высот – 2967 м.

Скважина на правом берегу озера – абсолютная отметка в относительной системе высот -2967 м. Полученные данные свидетельствуют о том, что от гипотезы В.С Федоренко о существовании оползня Мургаб еще рано отказываться, так как эти точки могут оказаться на поверхности смещения этого оползня. Окончательно ответить на этот вопрос можно будет только после отработки сквозного профиля через долину реки Мургаб, как это и было предусмотрено проектом 1985 года. На этом профиле необходимо обеспечить глубину исследований более 1000 м и пробурить одну параметрическую скважину. Тогда вопрос о наличии или отсутствии оползня Мургаб будет решен однозначно. Даже если будет доказано, что левый берег Сарезского озера не является фронтальной частью оползня Мургаб, крутая эрозионная поверхность левого берега с относительным вертикальным превышением 1000м представляет опасность, т.к. на ней могут возникнуть значительных объемов оползни вторичной генерации. Если учесть наличие погребенных долин на плато Марджанай, то в районе гребня верхняя часть (200-300м) слоя отложений сарезской свиты сужается до 200-300 метров, что делает ее менее устойчивой и довольно опасной на предмет обрушения серии оползней значительного большего объема. Следует подчеркнуть, что верхний участок совершенно не изучен и данных для расчета его устойчивости нет.

Заключение.

1.В верхней части оползня Правобережный выявлена еще не вскрытая апофиза палеогеновых гранитов, являющаяся причиной возникновения оползня.

2. По своей структуре Правобережный оползень классический консенквентный, поверхность смещения его совпадает с поверхностью монолитных пород Сарезской свиты. Объем оползня 1,25 км³, общая мощность 250 м, максимальная – 350 м.

3. Детальность исследований оползня соответствует масштабу 1:10000. При дальнейших исследованиях необходимо сейсмические исследования проводить в масштабе 1:5000. Причем профили 1983-1985 годов повторить. Сопоставление новых и старых материалов позволит выявить участки сжатия и растяжения оползня. Дополнительно необходимо провести: гравиметрические исследования (по разнице плотностей удастся установить морфологию интрузии); измерения импульсного электромагнитного поля Земли; электроразведку методом зондирования с современной аппаратурой; по аналогии с сейсморазведочными работами группы А.В.Калинина детально изучить подводную часть оползня.

4. Продолжить исследования фронтальной части оползня Мургаб. Выполнить сквозной профиль через долину реки Мургаб с целью непрерывного прослеживания коренного ложа долины реки Мургаб. С глубинностью исследований до 1000 метров. Провести детальные работы в верхней части Левобережного участка для расчета устойчивости верхней части склона.

Прим.№ 1. В течение 1964-1969 гг. геологи и геофизики ВСЕГЕИ провели уникальные комплексные исследования глубинного строения земной коры Тянь-Шаня и Памира, впервые выясняя связи элементов глубинного строения с конкретными геологическими структурами, наблюдаемыми на земной поверхности [3]. Научным руководителем был д.г.м.н. Ю.И.Сытин, а полевыми работами руководил д.г.м.н. Н.Г.Власов. Одновременно составлялись геологические и геофизические разрезы по одним и тем же линиям. На участках, где профили проходили по тропам пригодным для вьючного транспорта, выполнялись геологические маршруты, магнитные и гравиметровые наблюдения, изучались физические свойства горных пород. А там, где был возможен проезд автомобильного транспорта, в дополнение к этим исследованиям выполнялись глубинная сейсморазведка и электроразведка.

По нескольким маршрутам был пройден Тянь-Шань, но особенно много разрезов составлено на Памире. Западный разрез прошел по долине Оби-Хингоу, затем через пер. Хобу-Рабат к Калай-Хумбу и по долине Пянджа до Ишкашима. Центральный – от Дараут-Кургана в Алайской долине, через пер. Терс-Агар, по леднику Федченко, долинам Танымаса и Кудары, Усойский завал, плато Марджанай на левом берегу Сарезского озера, по долине реки Лягар через одноименный перевал к оз. Яшиль-Куль, а затем через пер. Тагаркаты к границе с Афганистаном. Восточный разрез – от Сарыташа в Алайской долине через пер. Кызыл-Арт, оз. Каракуль, пер. Акбайтал, г. Мургаб и вблизи оз. Салангур к афганской границе. Кроме того, выполнены профили, связывающие основные разрезы. В таком объеме комплексные геологические и геофизические исследования для изучения глубинного строения на Памире больше не проводились. Выполнение этих исследований явилось значительным научно-техническим достижением.

Прим.№2. В 1982 году по организационным причинам в состав нашей партии был временно включен геологический отряд под руководством многоопытного памирского гелога к.г.м.н. Виктора Евгеньевича Верхотурова[1]. Он никак не был связан с научными руководителями и исполнителями геологических работ на Сарезе. И поэтому мог объективно оценить ситуацию. К тому же он досканально изучил отчет Н.Г.Власова и Ю.Н.Сытина. Летний полевой сезон у его отряда заканчивался, и В.Е.Верхотурову можно было ехать домой. Но я убедил его поехать на Сарез на пару недель, свежим взглядом осмотреть западную часть озера, обследовать палеогеновую интрузию на правом берегу озера и сопредельную территорию, отобрать образцы для изучения физических свойств и высказать свою независимую точку зрения… Из-за плохих погодных условий (отсутствия вертолета) его работа на Сарезе продолжалась почти полтора месяца. Эти исследования не были предусмотрены проектом. Итогом его работы стала следующая информация. « В настоящее время в Западной части Сарезского озера известны три грандиозных оползня. Наиболее древний из них оползень «Мургаб». Его ниша расположена на правом берегу Сарезского озера. Длина ниши5 км. Возвышение ее верхней кромки над базисом оползания 1,5 -2.0 км, глубина захвата склона 700-800 м. Объем оползня – 8км³. Фронтальная часть оползня «Мургаб» расположена на левом берегу Сарезского озера. В более позднее время эта часть оползня «Мургаб» была с Востока перекрыта отложениями оползня «Ирхт». Сошедший в 1911 году Усойский оползень (2.2 км³) вызвал образование Сарезского озера. Правобережный оползнеопасный массив в настоящее время рассматривается как основная причина опасности. Объем подготовленных к обрушению пород 1-2 км³. Изучение формирования грандиозных оползней в центральной части Памира имеет не только научное, но крайне актуальное практическое значение.

Западная часть Сарезского озера расположена в зоне пересечения двух региональных тектонических нарушений Зарошкульского внутриблокового и Каттамарджанайского диагонального разломов. Глубина заложения последнего по данным Ю.Н.Сытина около 20 км. По этим разломам в палеогене произошло внедрение гранитоидных интрузий. Эти интрузии внедрились в более древние отложения Сарезской свиты, что обусловило возникновение разрывных нарушений более высоких порядков и расчленение пород на блоки. Высокогорный рельеф и сейсмическая активность привели к образованию оползней типа «Мургаб» и «Усой».

Так ниша отрыва оползня «Мургаб» приурочена к омоложенному разрыву северовосточного простирания. В центральной части интрузии вскрыта интрузия палеогенового возраста. Вокруг интрузии визуально наблюдается зона трещиноватости. Ниша Усойского завала с северозапада также контролируется тектоническим нарушением. Есть основания предполагать наличие подобной интрузии в нише отрыва Усойского завала. Гидротермы этой интрузии образовали различные разновидности сканированных пород с включением магнетита. Благодаря последнему, блоки таких пород зафиксированы в отложениях Усойского завала с помощью магниторазведки. Направление трещин на Правобережном оползнеопасном массиве совпадает с простиранием Каттамарджанайского разлома. Не исключено, что зона отрыва Правобережного оползня приурочена к контакту пород сарезской свиты с перекрытой рыхлыми отложениями гранитной интрузией». Т.е. это предположение было высказано еще до начала сейсморазведочных работ.

Прим.№3. Сотрудник института Геологии РТ к.г.м.н. Владислав Евгеньевич Минаев на Международной конференции по Сарезу выступил с очень интересныи докладом «Локальные особенности геологического и тектонического строения бассейна Сарезского озера» [10, 7]. В своем докладе он на основании только геологических материалов, обосновывает идею о том, что смещение всех оползней по правому берегу Сарезского озера происходит по более плотным гидротермально измененным и ороговикованным породам. Это подтверждает вывод о том, что смещение оползней идет по высокоскоростным преломляющим границам.

Прим.№4. Принципиальная схема формирования на горных склонах оползней в сейсмоактивных горноскладчатых областях впервые была предложена В.С.Федоренко ([16], стр.157, рис. 7.3). Но усиление этого процесса под влиянием неотектоники, молодых интрузий и участков высоких градиентов изменения сейсмических скоростей она не предусматривала. И совершенно не понятно, почему эту схему В.С.Федоренко игнорировал при определении строения и объема Правобережного оползня. Что привело к неправильной оценке строения, объема и положения основной поверхности смещения оползня. Точно так же он разработал интересную гипотезу о гиганском древнем оползне Мургаб, затем отказался от своей идеи.

Прим.№5. При длительной эксплуатации высотных железобетонных плотин на их флангах появляются едва заметные трещины, со временем этот процесс усиливается и может привести к возникновению крупных трещин и разрушению плотины. Физические основы возникновения и развития этих трещин такие же, как и при формировании поверхности смещения вдоль поверхности монолитных пород с высокой скоростью продольных сейсмических волн. Скорость продольных волн по железобетонной конструкции плотины 6000-7000 м/сек. Борта долины, с которыми сопрягается плотина, несмотря на принимаемые меры по их укреплению, имеют значительно меньшую скорость продольных волн (3500-4000 м/сек.). При распространении продольных сейсмических колебаний по телу плотины на ее контакте с бортами выделяется энергия, которая и приводит к возникновению и увеличению трещин. Т.е. физика этого явления такая же, как при формировании поверхности смещения оползней в условиях значительного градиента скоростей продольных волн.

Прим.№6 Рецензенты технических отчетов к.т.н сотрудники ТИССС АН РТ 1984г. –Л.М.Фихиева, 1987 г.- А.Т.Дуркин.

Прим.№7 Исполнители сейсмических работ геофизики Памирской партии ЮГФЭ Е.Досов и Г.А.Пичугин. Они освоили новую накопительную аппаратуру ( СНЦ-1 и Талгар-3), методику сейсморазведочных работ, разработанную автором, и впервые в союзной практике выполнили сложнейшие сейсмические работы в условиях труднопроходимого высокогорного рельефа, что явилось серьезным научно-техническим достижением того времени. Напомню, что в 1975 году Ташкентский институт Гидроингео и другие организации СССР, занимавшиеся инженерной сейсморазведкой, категорически отказались выполнить исследования Правобережного склона. Профессор А.В.Калинин, когда мы с ним в 1977 году на Сарезском озере обсуждали возможность проведения этих исследований, также выражал свое сомнение в реальности этого замысла. Выполнение сейсмических исследований на склоне крутизной 30 и более градусов явилось серьезным научно-техническим достижением, которое не удалось превзойти и сейчас. Исполнитель электроразведочных работ геофизик В.П. Губанов. Камеральную обработку в 1983-1987 г.г. провела геолог-геофизик Л.А.Шалюпа.


Литература

1. В.Е.Верхотуров, Л.П.Папырин Тезисы доклада «Роль тектонических факторов в образовании грандиозных оползней в районе Сарезского озера». Тезисы докладов на 10-м Всесоюзном семинаре-совещании “Применение геофизических методов исследований в инженерной геологии и гидрогеологии”. ВСЕГИНГЕО.
Москва.1989г.

2. Л.П.Винник, А.А.Лукк «Латеральные неоднородности верхней мантии под Памиро-Гиндукушем». Ж-л «Физика земли», №1, 1974 год, стр. 9-21.

3. Н.Г.Власов, Ю.Н.Сытин «Глубинное геологическое строение горных областей Памира и Тяньшаня». Ленинград – Душанбе. 1969г. Отчет № 0230. Фонды ВСЕГЕИ.

4. А.Г.Гамбурцев «Сейсмический мониторинг литосферы». Москва. Издательство «Наука» 200с.

5. Г.А.Гамбурцев «Избранные труды». Москва, издательство АН СССР, 461с.

6. И.И.Гурвич «Сейсмическая разведка». Издательство недра.1970г.

7. Ш.Ш.Деникаев, В.С. Минаев и др. «Геологическое строение берегов Сарезского озера в районе Усойского завала». Душанбе. 1969г. ТГФ.

8. А.В.Калинин, Б.Л.Пивоваров, Н.В.Шалаева, А.В.Старовойтов Отчет «Сейсмоакустические исследования на акватории озера Сарез». Кафедра сейсмометрии и сейсмоакустики МГУ им. М.В.Ломоносова.

9. А.А.Лукк, Л.П.Винник «Тектоническая интерпретация глубинной структуры Памира». Ж-л «Геотектоника», № 5, 1975г, с73-80.

10. В.Е.Минаев «Локальные особенности геологического и тектонического строения бассейна Сарезского озера». Доклад на Международной конференции МОМ г. Душанбе октябрь 1997г.

11. Л.П.Папырин, Л.А.Шалюпа “Результаты инженерно-геологических
исследований для прогноза дальнейшего развития оползней в нижней части
Сарезского озера за 1982-1984 годы”(геофизические работы), Душанбе, 1984г, ТГФ.

12. Л.П.Папырин “Комплексные инженерно-геологические исследования
в районе Сарезского озера для оценки устойчивости склонов и прогноза
развития геологических процессов за 1985-1987 годы”
(геофизические работы), Душанбе. 1987г. ТГФ.

13. Л.П.Папырин “Результаты геофизических исследований оползней
в районе Сарезского озера”. Экспресс-информация ТаджикНИИНТИ
г. Душанбе 1990г.

14.В.В.Пославский «Об одной катастрофе на Памире. (История Сарезского озера)». Ж. «Гидротехника и мелиорация. №3. Москва. 1968г.

15. В.С.Федоренко, Ш.Ш.Деникаев, В.В.Лим «Основные
инженерно-геологические аспекты проблемы Сарезского озера»,
ж-л «Инженерная геология», № 3а, 1981г, стр. 70-80.

16. В.С.Федоренко «Горные оползни и обвалы, их прогноз».
Издательство Московского университета. 1988 г. 211с.

Written by Anna

September 6th, 2011 at 3:45 pm

Проект приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное состояние и строительство системы Памирских ГЭС

leave a comment

Фотоальбом к статье “Проект приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное положение…”

Международная научно-техническая конференция
«Сарезскому озеру – 100 лет»
г.Душанбе. 27-29 сентября 2011 г.
Устный доклад. 15 мин.

«Проект приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное состояние и строительство системы Памирских ГЭС».

1_0

Л.П.Папырин
Москва, Россия.

Аннотация

В ночь с 18 на 19 февраля 1911 года в центральной части Памира произошло землетрясение. В результате сейсмического воздействия в долине реки Мургаб сошел гигантский оползень, который получил название “Усойский завал”. Отложения завала перекрыли долину реки Мургаб и вызвали образование Сарезского озера. Озеро находится на территории Горно-Бадахшанской автономной области Республики Таджикистан. Одновременно с возникновением озера появилась опасность прорыва его вод через отложения Усойского завала и возникновения катастрофического селевого паводка в долинах рек Бартанг, Пяндж и Аму-Дарья. В опасной зоне по данным МЧС Республики Таджикистан проживает пять миллионов человек.

Сарезская проблема рассматривалась в Правительстве Советского Союза. В соответствии с этим постановлением Совмина СССР в проектно-изыскательских институтах было разработано несколько вариантов схем обеспечения безопасности. Но ни один из этих вариантов не был признан реально выполнимым из-за высокой стоимости и трудности выполнения. Правительство Таджикистана также неоднократно рассматривало эту проблему. Но до настоящего времени никаких реальных мероприятий по приведению Сарезского озера в безопасное состояние не сделано.

В настоящей статье описывается Проект приведения Сарезского озера в гарантированно безопасное состояние и строительство системы Памирских ГЭС. Проект составлен на основании всех имеющихся результатов исследований района Сарезского озера [1,2,3,4,5,].

Ключевые слова: Гударинская ГЭС, Бартангская ГЭС, Сарезская ГЭС, Мургабская ГЭС, Усойский завал, подготовленные к обрушению участки, единое Памирское энергетическое кольцо.

Введение. Освоение высокогорных районов, защита от опасных геологических явлений озер, водохранилищ, населенных пунктов, промышленных объектов, ГЭС представляют исключительно трудную, а порой и неразрешимую научно-техническую проблему. Значительную часть территории таких государств, как Киргизия и Таджикистан, занимают горы. Освоение минеральных и гидроресурсов в горных условиях – актуальная задача этих государств. Для реализации этих задач потребуется поднять на принципиально новый уровень инженерно-геологические изыскания, расчет устойчивости склонов, прогноз землетрясений. И перед этими государствами стоит дилемма: либо не планировать освоение и развитие труднодоступных высокогорных районов в ближайшие десятилетия, а может быть и столетие, либо приступить к освоению хотя бы одного высокогорного района для того, чтобы получить представление о возникающих при этом трудностях и получить необходимый опыт. Попробуем, хотя бы в гипотетическом плане рассмотреть вопрос об освоении долин рек Бартанг и Мугаб. Т.е. приведение Сарезского озера в безопасное состояние, строительство ГЭС, экономическое развитие Горно-Бадахшанской автономной области Таджикистана. В настоящее время в области действуют ГЭС «Хорог» мощностью 9 МВт и ГЭС Памир-1 – 14 МВт. После окончания строительства второй очереди мощность ГЭС Памир-1 будет 28 МВт, т.е. общая мощность Памирских ГЭС в будущем составит 37 МВт. Этой энергии хватит только для энергоснабжения города Хорог и прилегающих к нему населенных пунктов.

Строительство Гударинской ГЭС. Для строительства туннелей, обогрева и освещения поселка строителей нужно электричество. Не обеспечены электричеством все кишлаки долины реки Бартанг и Рушанского района ГБАО. 8-1 Для строительства водохранилища предлагается использовать плотину древнего завального озера. В далеком геологическом прошлом в результате перелива воды в правом примыкании плотины возник проран – узкий каньон, глубиной около ста метров. Проран легко можно засыпать набросным взрывом. При первой очереди ГЭС максимальный уровень водохранилища 3030 м. Напор с учетом деривационного туннеля – 250 м. Максимальный объем водохранилища – 0,9 км³. Мощность первой очереди – 60МВт при круглогодичной работе. При строительстве второй очереди за счет прокладки дерривационной трубы и повышения высоты плотины напор можно увеличить до 700 метров, а мощность – до 200 МВт. В дальнейшем, когда будут построены Сарезская и Бартангская ГЭС, Гударинская ГЭС будет работать только в зимний период, и ее мощность в зимнее время удвоится.

Понижение уровня озера путем усиления фильтрации воды через Усойский завал. Изыскания оптимального варианта понижения уровня фильтрации путем усиления фильтрации [7,8] начнутся одновременно с изысканиями для строительства Гударинской ГЭС. Их основная задача определить, удастся ли это сделать без строительства автотропы. Если будет понятно, что не удастся, тогда возможны два варианта. Первый – строительство дороги через перевал Казанкуль из долины реки Кокуйбель к Сарезскому озеру. Второй – транспортировка тяжелых грузов с помощью современных гидросамолетов. После транспортировки необходимых грузов начать процесс усиления фильтрации по одной из описанных выше методик. Для контроля за фильтрацией воды ниже завала на более ровном участке долины необходимо построить автоматический гидропост с непрерывной дистанционной передачей расхода воды. Нужно добиться понижения уровня воды в Сарезском озера не менее чем на 40-45 метров, а в озере Шадау – на 32 м от уровня, при котором производились измерения в 1990 году.

Строительство защитной взрыво-набросной дамбы 8-2 высотой 200 м около кишлака Барчадив (в 19 км ниже Усойского завала) и обводных туннелей в правом борту реки Мургаб на четырех разных уровнях (0,50,100,150), пропускной способностью 200 м³/сек каждый. Эта дамба позволит уменьшить расход и высоту волны в реке Бартанг от перелива воды через Усойский завал, если обрушение оползня произойдет в период строительства.

Бартангская ГЭС будет построена на одноименной реке в 20 километрах выше райцентра Рушан. Высота насыпной плотины – 400 метров (абс.отм. 2463 м), максимальный уровень водохранилища – 2400 м. Объем водохранилища – 10 км³. Напор — 400м. Средний расход реки в створе плотины – 130 м³/сек. В летнее время ГЭС будет работать на воде боковых притоков реки Бартанг. В зимнее время на теплой воде Сарезской, Гударинской и Мургабской ГЭС. 8-3 Поэтому расход воды в створе ГЭС будет постоянным в течение всего года. Мощность ГЭС — 400МВт. В 4-5 км ниже плотины будет построена защитная дамба, такая же, как у кишлака Барчадив, на случай, если при изысканиях на берегах водохранилища будет пропущен ослабленный участок, который обрушится в озеро и вызовет волну перелива. Кроме этого, будет построен аварийный водосброс пропускной способностью 2000 м³/сек. До проведения мероприятий по ликвидации неустойчивых склонов Сарезского озера водохранилище заполняться не будет для 100-% гарантии безопасности.

Сарезская ГЭС. Электростанция планируется в створе, предложенном в 1932 году Н.А.Карауловым. 8-4 Она будет иметь два параллельных транспортных туннеля с отметкой днища 3270м и с выездом на Усойский завал. Наличие двух транспортных туннелей с перемычками между ними позволит при одностороннем движении автотранспорта быстрей проводить их проходку и при необходимости проводить ремонт аварийных участков. Из этих тоннелей будут пройдены скважины глубиной 70-80 метров для изучения технических свойств грунтов в створе гидротуннелей. Пространство между скважинами будет детально изучаться с помощью сейсмического просвечивания и других геофизических методов. Отметка днища входных порталов гидротуннелей -3220м. и их пропускная способность 100 м³/сек каждого. Понижение уровня воды в озере Шадау более чем на 30м, позволит сделать проходку входных порталов без применения кессоннов или других устройств, обеспечивающих вхождение портала туннеля в озеро. Около входных порталов будут построены основные и запасные затворы. Такая система туннелей позволит обеспечить их ремонт и беспрерывную работу, а при необходимости временно увеличивать мощность электростанции. Между озером Шадау и саем Хурмахец будет построен аварийный туннельный водосброс с отметкой днища 3260 м, ограничивающий уровень озера. С помощью техники, прошедшей по транспортным тоннелям, пониженные части завальной плотины будут подняты. По этим же тоннелям будет доставлена техника и материалы для проведения работ по ликвидации оползней и ослабленных участков. Из транспортных тоннелей будут проходиться камеры для установки лебедок, с помощью которых будут подниматься и опускаться основные и запасные затворы, а в случае серьезной поломки затворов, вода будет перекрываться опусканием шандор с помощью таких же лебедок.

Отметка днища выходного портала -3200 м. Абсолютная отметка здания ГЭС – 2450 метров. До начала строительства из района кишлака Пастхуф (около слияния Пянджа и Бартанга) будет построена круглогодичная автомобильная дорога (т.е. с мостами, противолавинными козырьками и тоннелями) к входным порталам транспортных и гидротуннелей Сарезской ГЭС. Длина 130 км, уклон 10м/км. С этой автодороги будет съезд на плотину Бартангской ГЭС и на дорогу к зданию Сарезской ГЭС вдоль левого берега Бартангского водохранилища.

Когда все перечисленные объекты будут готовы, все оползни и ослабленные зоны на берегах Сарезского озера будут ликвидированы запатентованным способом, обеспечивающим возникновение минимальной высоты волны при обрушении оползня в озеро [6].

Сущность способа состоит в следующем. После детального изучения склона намечается положение взрывных скважин, положение и вес в них зарядов. Взрыв всех зарядов производится одновременно. Основная задача взрыва разорвать тело оползня на разновеликие блоки с тем, чтобы они сталкивались между собой как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. При этом чтобы кинетическая энергия блоков расходовалась на саморазрушение, а не на увеличение скорости смещения оползня в целом. Этот способ позволит снизить скорость смещения оползневой массы и разобьет оползень на множество мелких блоков, т.е. трансформирует его в крупнообломочную осыпь, которая медленно сползет в озеро, не вызывая высокой волны. (Прим. №1, Прим.№ 2, Прим. № 3, Прим. № 4).

После завершения строительства туннелей и ликвидации всех опасных участков уровень воды в озере Сарез-Шадау будет поднят до отметки 3260 м, т.е. на 10 метров выше современного уровня. Места втекания воды на верхнем бьефе плотины будут найдены с помощью геофизических методов и закольматированы современными изоляционными материалами. Вода в туннельный водозабор будет поступать с глубины 35-40 метров, с постоянной температурой 5-6 градусов С. Напор воды составит 800 метров. Мощность Сарезской ГЭС при работе только в зимний период составит 750 МВт.

Мургабская ГЭС на реке Мургаб. Расстояние до створа взрывонабросной плотины:
8-5
- от устья реки Ак-джилга (левого притока р.Мургаб, вниз) -3 км;
- от устья реки Западный Пшарт (правого притока реки Мургаб, вверх) – 6 км;
- от райцентра Мургаб (вниз по реке) – 70 км;
- от точки впадения реки Мургаб в Сарезское озеро – 22 км.
Уровень водохранилища – 3550 метров. Максимальный напор с учетом прокладки деривационных труб — 250 метров, объем водохранилища – 2,5 км³, мощность – 75 МВт при работе круглый год. По предварительным расчетам заполнение водохранилища будет происходить в течение двух с половиной лет. В этот период приток воды в Сарезское озеро сократится в три раза. Одновременно с усилением фильтрации через Усойский завал понижение уровня воды в Сарезском озере ускорится. Т.е. эти работы нужно производить в такое время, когда для выполнения Сарезкой программы по обрушению оползней и ослабленных участков нужен самый низкий уровень озера. Когда заработает Бартангская ГЭС, Мургабская электростанция будет работать только в зимний период и мощность ее удвоится.

Единое Памирское энергетическое кольцо. АРУ Сарезской ГЭС с помощью кабельных тоннелей и подводных высоковольтных кабельных линий, проложенных по дну Сарезского озера будет соединена КЛЭП-220 с АРУ Мургабской ГЭС. Последняя с помощью КЛЭП-220 и ЛЭП-220 будет соединена с райцентром Мургаб. От райцентра Мургаб до Ишкашима, а затем по реке Пяндж ЛЭП-220 будет построена до АРУ Бартангской ГЭС. АРУ Бартангской ГЭС будет соединена с АРУ Сарезской ГЭС с помощью КЛЭП-220 и ЛЭП-220. Таким образом, будет построено единое Памирское энергетическое кольцо. К нему будут подключаться магистральные ЛЭП меньшей мощности, которые будут протянуты к наиболее крупным потребителям. Общая мощность Памирской системы ГЭС будет равна в летний период – 400 МВт, в зимний -1300 МВт.

Заключение

1.Предложенный проект позволит привести Сарезское озеро гарантированно в безопасное состояние.

2. Мощность предлагаемой энергетической системы достаточна для освещения и отопления всех населенных пунктов, снабжения электроэнергией всех предприятий ГБАО и поставки части электричества на экспорт.

3. Осуществление данного проекта вызовет необходимость перенесения на новые места всех населенных пунктов в долине реки Бартанг, что приведет к их благоустройству.

4. Гидромелиоративное и сельскохозяйственное освоение всех ровных и склоновых участков в долине реки Бартанг. Великий биолог двадцатого века Николай Иванович Вавилов во время пребывания на Памире в 1916 году сделал интересное открытие. Он заметил, что многие виды растений из равнинных районов, выращенные на Памире на высотах от двух до двух с половиной тысяч метров, биологически более активны, достигают больших размеров и дают рекордные урожаи плодов. Так, в кишлаке Басид в верховьях Бартанга растет яблоня, которая плодоносит два раза в год. Для реализации идеи Н.И.Вавилова профессор А.В.Гурский организовал в Хороге Памирский ботанический сад и двадцать пять лет был его директором. После отъезда А.В.Гурского из Хорога об этой идее забыли, и Памирский ботанический сад начал работать, как обычный садовый питомник. Если будут реализованы природные возможности долин Бартанга, Язгулема, Ванча, Нульванта и прилегающей к Калайхумбу территории, то они позволят не только накормить голодный Памир, но и производить экологически чистую сельскохозяйственную продукцию и лекарственные травы на экспорт.

5. Большое количество электричества позволит построить отапливаемые поселки и животноводческие помещения на восточном Памире, выращивать на корм скоту быстро созревающий ячмень, который вывели российские селекционеры на биостанции Чечекты. Все это позволит поднять животноводство на восточном Памире на новый уровень.

6. Наличие достаточного количества электричества будет стимулом для дальнейшей геологической разведки недр Памира и добычи таких полезных ископаемых: золото, серебро, олово, поделочные камни, а возможно и алмазы.

7. Современная автомобильная дорога и транспортные тоннели позволят построить в долине Бартанга и на Сарезском озере небольшие туристические отели и сделать туризм одной из основных статей дохода.

8. Чистая вода водохранилищ позволяет строить форелевые хозяйства и разводить форель (вместо лжеосмана и маринки, которые сейчас есть в Сарезском озере и реке Мургаб).

9. Экологически чистые целебные травы и источники термо-минеральных вод позволят строить современные здравницы.

10. Проект приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное состояние и строительство системы Памирских ГЭС. Предусматривается: первоначальное понижение уровня Сарезского озера и строительство защитной дамбы и плотины. Ликвидацию всех оползней и ослабленных участков с помощью, разработанного автором способа трансформации грандиозных оползней в крупнообломочные осыпи. Строительство четырех электростанций и Памирского энергетического кольца. Общая мощность 4-х Памирских ГЭС летом – 400 МВт, а зимой -1300 МВт. (Сейчас общая мощность двух Памирских ГЭС 21 МВт и планируется ее увеличение на 14 МВт, т.е. всего 35 МВт). Мощность предлагаемой энергетической системы достаточна для освещения и отопления всех населенных пунктов, снабжения электроэнергией всех предприятий ГБАО и поставки части электричества на экспорт. Общая стоимость проекта – 7 миллиардов долларов США. Стоимость изыскательских работ – 700 миллионов долларов США.

11. Чистая вода в Сарезском озере обусловлена наличием глубинной (70-80 м) зоны фильтрации воды через завальную плотину. При прохождении через озеро вода отстаивается от взвеси. Солевые растворы, которые могут образовываться в результате растворения солей на бортах озера, опускаются вниз в застойную зону. На всех четырех ГЭС водозаборные устройства будут находиться на глубине от 20 до 40 метров от уровня воды, что позволит сохранить чистую ультрапресную воду. Среднегодовой расход воды с минерализацией 250-280 мг/литр ниже плотины Бартангской ГЭС будет равен 130 м³/сек, т.е. в три раза больше, чем на Сарезском озере. Если эта вода понадобится потребителям, то длина водовода сократится почти на 200 километров, причем в самой трудной для строительства водовода части.

12. Проект приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное состояние и строительство системы Памирских ГЭС. Предусматривается: первоначальное понижение уровня Сарезского озера [7,9] и строительство защитной дамбы и плотины. Ликвидацию всех оползней и ослабленных участков с помощью, разработанного автором способа трансформации грандиозных оползней в крупнообломочные осыпи [6]. Строительство четырех электростанций и Памирского энергетического кольца. Общая мощность 4-х Памирских ГЭС летом – 400 МВт, а зимой -1300 МВт. (Сейчас общая мощность двух Памирских ГЭС 21 МВт и планируется ее увеличение на 14 МВт, т.е. всего 35 МВт). Мощность предлагаемой энергетической системы достаточна для освещения и отопления всех населенных пунктов, снабжения электроэнергией всех предприятий ГБАО и поставки части электричества на экспорт. Общая стоимость проекта – 7 миллиардов долларов США. Стоимость изыскательских работ – 700 миллионов долларов США.

13. Итак, для того чтобы поднять на современный уровень жизнь в Горно-Бадахшанской области Таджикистана и получить опыт освоения высокогорных районов, нужно реализовать проект стоимостью семь миллиардов долларов США, который окупится за 10-15 лет после окончания строительства, а затем начнет постоянно на протяжении многих лет приносить значительную прибыль.

Но в ближайшие годы разумнее затратить всего 30-35 миллионов долларов США на понижение уровня Сарезского озера на 50 метров естественным путем. Это гарантия того, что при катастрофе уменьшатся разрушения в пределах ГБАО, а в низовьях Аму-Дарьи их не будет. Одновременно с понижением уровня Сарезского озера путем усиления фильтрации, в верховьях реки Гудары построить одноименную ГЭС, используя в качестве плотины прорванную плотину древнего завального озера. К плотине озера есть грунтовая автомобильная дорога. Мощность двух очередей Гударинской ГЭС с деривационными туннелями или трубами будет равна 200 МВт, а стоимость строительства в три раза меньше, чем варианта Сарезской ГЭС мощностью 150 МВт, предлагаемого швейцарской фирмой STUCKY [8]. Когда Таджикистан станет богаче и будет иметь более развитую экономику, можно продолжить реализацию проекта строительства системы Памирских ГЭС и приведение озера в гарантированно безопасное состояние.

Прим.№ 1. Поверхность смещения Правобережного оползня является плоскостью только в первом приближении. На представленных разрезах (рис.10,11,12) нанесены ее осредненные значения. При планировании формы и размеров блоков нужно учитывать изменение векторов наклона этой поверхности для того, чтобы блоки смещались по ней в максимально разных направлениях, сталкиваясь и мешая друг другу двигаться с большой скоростью. При этом верхние уже разрушенные слои оползня будут расчленены на еще большее количество мелких блоков. Оползень превратится в крупнообломочную осыпь, и его погружение в озеро не вызовет возникновения высоких волн. Но тем не менее, нужны дополнительные меры безопасности, страхующие от ошибок в расчетах и возможности одновременного обрушения двух ослабленных участков.

Прим.№ 2. Примером аналогичных взрывов является ликвидация МЧС РФ двух домов в Москве на улице Гурьянова, пришедших в непригодное для проживания состояние в результате теракта. Работники МЧС разместила в этих домах большое количество небольших зарядов ВМ. При этом учитывалось строение зданий и их прочностные свойства. После единовременного взрыва дом был разорван на блоки, которые, падая, разрушали друг друга. Поэтому дом опускался медленно и плавно, и все блоки превратились в груду обломков. Разлета осколков при этом практически не было, т.к. заряды ВМ были небольшими и были распределены по всему дому, радиус сейсмически опасного воздействия был минимальным. Рядом стоявшие дома не пострадали ни от разлета осколков, ни от сейсмического сотрясения. Сложность ликвидации Сарезских оползней состоит в том, что мы не имеем крупномасштабных планов и разрезов их строения. Не знаем их прочностных свойств. Для помещения зарядов нужно бурить скважины. Но все это выполнимо. А принцип трансформации оползня в крупнообломочную осыпь такой же, как и разрушение указанных домов взрывом.

Прим.№ 3. Политическим аналогом этого способа может быть развал Советского Союза. Когда в результате предательской деятельности руководства СССР и России, все республики начали двигаться в разных направлениях, создавая помехи и проблемы друг другу. Энергия населявших СССР народов пошла не на развитие экономики и создание материальных ценностей, а на создание новых армий, границ, таможней, остановку заводов, передачу своим потенциальным противникам военных объектов, беспорядочное переселение людей и разжигание взаимной вражды.

Прим.№ 4. Разработанный мною способ я обсудил с к.т.н. инженером-полковником Владимиром Семеновичем Гаваза, бывшим начальником кафедры Военно-инженерной академии имени В.В.Куйбышева, а сейчас генеральным директором ООО “НПО Юниэкспл”. Принцип он одобрил и сказал, что когда потребуется, его предприятие сможет выполнить эту работу.

Литература

1.Ю.Акдодов, Ю.М.Казаков, В.В.Лим, Л.П.Папырин, Г.А.Прокофьев, В.С.Гончаров и др. «Комплексные инженерно-геологические исследования масштаба 1:25000 в районе Сарезского озера для оценки устойчивости склонов и прогноза развития геологических процессов за 1985-1987 г.г.» Душанбе, 1987 г.

2.Ю.М.Казаков, Ю. Акдодов, В.В.Лим, Г.В.Шафиев, А.И. Чижаньков, Л.П.Папырин, К.А.Гулакян «Детальные инженерно-геологические исследования оползнеопасных склонов Сарезского озера за 1988-1990 г.г.» Душанбе, 1990г.

3. Л.П.Папырин и др. “Отчет о инженерно-геологических исследованиях
в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб и Бартанг
за 1975-1977 годы”. Геофизические работы. Душанбе.1977год. ТГФ.

4. Л.П.Папырин, Л.А.Шалюпа “Результаты инженерно-геологических
исследований для прогноза дальнейшего развития оползней в нижней части
Сарезского озера за 1982-1984 годы”(геофизические работы), Душанбе, 1984г, ТГФ.

5. Л.П.Папырин “Комплексные инженерно-геологические исследования
в районе Сарезского озера для оценки устойчивости склонов и прогноза
развития геологических процессов за 1985-1987 годы”
(геофизические работы), Душанбе. 1987г. ТГФ.

6. Л.П.Папырин «Способ понижения высоты и уменьшения энергии
волн в глубоком водоеме, при обрушении в него оползневого
массива». ЕВРАЗИЙСКИЙ ПАТЕНТ № 002565. Выдан 27 июля 2002 года.

7. Л.П. Папырин «Способ стабилизации и понижения уровня воды горного
завального озера». Решение о выдаче ЕВРАЗИЙСКОГО ПАТЕНТА
от 17 марта 2003 года.

8. Л.П.Папырин «Итоги Международной технической конференции
«Сарезское озеро: современное состояние, проблемы безопасности и перспективы рационального использования его водных ресурсов»
г.Нурек, Таджикистан, 2-4 сентября 2009 г. http://sarez-lake.ru/itogi-megdynarodnoi-tehnicheskoi-konferencii.

9. Г.П.Постоев, Л.П.Папырин «Способ понижения уровня воды
горного завального озера». Патент СССР № 177499. Заявка № 485937
от 22 июня. Приоритет изобретения – август 1990 г.

Written by Anna

September 4th, 2011 at 1:26 pm

Сценарий Сарезской катастрофы

leave a comment

Фотоальбом к статье “Сценарий Сарезской катастрофы”

Международная научно-техническая конференция
«Сарезскому озеру – 100 лет»
г.Душанбе. 27-29 сентября 2011 г.
Устный доклад. 20 мин.

«Сценарий Сарезской катастрофы»

1_0

Л.П.Папырин
Москва, Россия.
Аннотация

В период с 1967 по 1991 год большая часть полевых исследований в районе Сарезского озера была выполнена организациями п.о. Таджикгеология: Инженерно-геологической партией Южной гидрогеологической экспедиции; Памирской геофизической партией Южной геофизической экспедиции; Топомаркшейдерской партией Таджикской геологосъемочной экспедиции.

За период с 1968 по 1991 год в районе Сарезского озера автором этой статьи выполнены уникальные геофизические исследования:

1. Получены исходные данные первого цикла наблюдений гравиметрового поля на Усойском завале. Последующие циклы позволят установить положение плотных и размываемых участков. Вычислить объем и положение слоев льда. Имеющиеся материалы позволяют получить Гравиметрическую модель 3D Усойского завала в масштабе 1:10000. Если сеть наблюдений будет сгущена и будет пробурена хотя бы одна скважина, то томографическую модель 3D можно получить в масштабе 1:5000.

2. В труднейших условиях Правобережного оползня выполнен первый цикл сейсморазведочных наблюдений. По имеющимся данным можно получить томографическую модель 3D масштаба 1:10000 Правобережного оползня. Сгущение сети наблюдений и повторение измерений в пунктах 1983-85 года позволит получить томографическую модель 3D Правобережного оползня в масштабе 1:5000, выявить области его сжатия и растяжения, модули сдвига и сделать расчет устойчивости склона.

3. Результаты геофизических работ, совместно с материалами инженерно-геологических исследований, геодезическими и гидрологическими материалами позволили получить представление о возможном сценарии и масштабах Сарезской катастрофы.

Ключевые слова: сейсморазведка; Усойский завал; Правобережный оползень; сарезская свита; палеогеновая интрузия; перелив воды и возникновение прорана в пониженной части завальной плотины; селевой поток; селевой завал; волна прорыва; временные завальные озера.

1.Основные источники опасности:

По современным представлениям возникновение катастрофического паводка может быть вызвано следующими причинами:

- обрушение Правобережного оползня в озеро может привести к переливу воды через пониженную часть завальной плотины и вызвать возникновение в ней прорана [8, 9, 10, 14, 15 ];

- обвал оползней вторичной генерации с левого берега Сарезского озера может вызвать аналогичные последствия [13];

- процесс кольматации (закупорки отверстий) верхового откоса завальной плотины [11] вызывает постоянный ежегодный подъем уровня воды в Сарезском озере (сейчас основной поток воды проходит через Усойский завал по полым трещинам, между крупными блоками), а в будущем, при дальнейшем подъеме уровня воды, может начаться формирование поверхностного водоносного горизонта и депрессионной поверхности (как в обычной грунтовой плотине), что вызовет ее медленное разрушение, а затем размыв в ослабленных зонах;

- процесс кольматации может быть значительно усилен явлением хемогенного мерамиксиса, которое со временем должно проявиться в Сарезском озере, большой уклон берегов и днища озера способствует тому, что атмосферные осадки с засоленных почв водосбора способствуют накоплению растворенных ионов в придонной части и возникновению мутьевых потоков [15]; прогрессирующий меромиксис может со временем создать настолько устойчивый хемоклин, что мутьевые течения станут распространяться над ним, расширяя от дна до поверхности зону кольматации верхового откоса Усойского завала, что приведет к ускорению подъема уровня воды в озере;

- наличие льда в теле завальной плотины [5](объем которого составляет от 20000 -50000 м³, причем определено это по визуальному осмотру завала, специальных геофизических работ для их картирования не проводилось), при возникновении поверхностного водоносного горизонта может привести к его таянию и возникновению новых поверхностных путей фильтрации ;

7-1

- обрушением с высоты 1500-2000 метров на пониженную часть завальной плотины двух ослабленных участков горных пород общим объемом 0.7 км³ в нише отрыва Усойского завала (обнаруженных в 1988 году) может привести к трудно предсказуемым последствиям [4];

- сейсмическое воздействие от землетрясения или обрушения оползней в нише Усойского завала, которое может перекрыть пути фильтрации воды и вызвать катастрофически быстрый подъем уровня озера.

Перечисленные опасности изучены еще далеко не достаточно. Но, основная из них – Правобережный оползень. Его объем 1,25 км³., средняя вертикальная мощность 250 м. В верхней части склона тело оползня оторвано от целика гранитной интрузией палеогенового возраста. Оползень смещается по кровле плотных монолитных пород. За период с 1974 по 1998 год среднее высотное и плановое смещение геодезических реперов составило от 2-3 до 12-13 см/год.

2. Волна перелива через Усойский завал при обрушении Правобережного оползня.

Таблица 7-1. Результаты различных видов моделирования [19,20] оценки высоты волны и объёма возможного перелива в зависимости от объема смещения на Правобережном склоне. Составлена Ю.М.Казаковым[23].
Объем возможного смещения км3 Математическая модель [19] Физическая модель [19] Модель [20] Института Механики МГУ, 1990
Высота волны, м Объем перелива через плотину, млн. м3 Высота волны, м Объем перелива через плотину, млн. м3 Высота волны, м Объем перелива через плотину, млн. м3
0.3 <<45 Нет перелива
0.35 Нет перелива
0.45 55 16
0.5 50-60 30-50
0.6 87 47 <45 Нет перелива
0.8 107 88
0.9 115 107 150 (вторая и третья волны – до 60 м) 30
1.0 100-125 70-110
2.0 180 225 150-175 145-170
Таблица 7-2. Сценарий наводнения при прорыве Сарезского озера.
Данные, полученные военным инженерным корпусом США, при моделировании паводка в 1998 году. (Прим.№1).
Отдаленность от плотины вниз по течению в км Расположенный поблизости кишлак или город Время в часах, за которое волна достигнет указанного пункта Превышение гребня паводковой волны в метрах над обычным уровнем воды в реке
20 Барчадив 1 153
200 Шепат 4 76
450 Московский 10 52
600 - 30 36
640 - 40 20
1048 Термез 104 5

Ни один из этих прогнозов не может считаться совершенным. Сделаны они разными способами и разными исполнителями, но в тех случаях, где расчетные параметры совпадают, их можно принимать во внимание. Кроме этого высота и скорость движения волны, а также объем перелива будет зависеть от температуры воды, т.е. от времени года. В летнее время вязкость воды (при температуре 12-15 * С) значительно выше, а в зимнее (при температуре 4-5* С) – ниже. Поэтому если катастрофа произойдет в летнее время в период паводка, то ее последствия будут более разрушительными.

При обрушении Правобережного оползня высота волны будет равна 120-150 метров, а объем перелива воды через плотину будут достигать 100 миллионов м³/сек. По расчетам американских военных, в районе Термеза дополнительный расход воды будет равен 17708 м³/сек. (R= {[(1048 – 640)х1000]/[(104-60)х3600]}х5х2000 = 17708 м³/сек.). Такой же дополнительный расход будет на старинном гидропосту Керки. Многолетний среднегодовой объем реки Аму-Дарья по этому гидропосту равен 2000м³/сек. Причем наблюдения на нем были начаты очень давно, еще до начала строительства оросительных систем и регулирующих сток ГЭС. В половодье максимальный расход воды в то время достигал до 9000 м³/сек. Аму-Дарья выходила из берегов. Ее русло крайне неустойчиво; в равнинной части оно очень быстро меняет свои очертания в плане; иногда в течение нескольких дней русло перемещается на десятки метров. Так, например, большие изменения в русле реки произошли у г. Керки в 1911 г. Весьма сильному разрушению подвергается берег в районе г. Турткуля [15]. Этот город стоял в нескольких километрах от реки. В одно из половодий деформация русла была так велика, что Аму-Дарья вплотную подошла к городу и разрушила несколько кварталов. В связи с угрозой разрушения столица Кара-Калпакии была перенесена в г. Нукус. Даже при минимальном расходе Аму-Дарьи в межень дополнительный расход воды в 17708 м³/сек создаст в низовьях Аму-Дарьи грандиозный катастрофический паводок, которого не было в новейшей истории. Если же прорыв воды произойдет во время естественного паводка, то последствия его будут еще более трагичными. Но рассмотренные прогнозы не учитывают увеличение дополнительного расхода воды от размыва прорана в завальной плотине и возможности создания селевых завалов и временных селевых озер. Объем волны прорыва, которых может оказаться на порядок больше, чем дополнительный расход воды по расчетам американцев.

3. Возникновение селевого завала и временного озера на реке Пяндж. Обрушение оползней вызовет возникновение водяного вала перелив воды через пониженную часть завальной плотины. Ниже Усойского завала возникнет селевой поток с большой насыщенностью твердым материалом. Уровень воды в реке Бартанг повысится на 70-100 метров. 7-2 Это вызовет массовое обрушение в поток рыхлого обломочного материала и оползней. При приближении к реке Пяндж селевой поток будет содержать 50-60 процентов, а может и больше грязекаменного материала. В районе впадения реки Бартанг в реку Пяндж селевые потоки будут ударяться в левый крутой афганский берег реки Пяндж, разворачиваться влево вверх по реке Пяндж и останавливаться. (Прим.№2). Из их твердого материала возникнет “селевой завал”, который на некоторое время перекроет реку Пяндж. Даже если на «строительство» завальной плотины пойдет 25-30% грязекаменного материала, то это будет весьма солидная плотина объемом 25-30 миллионов м³, т.е. почти в сто раз больше, чем сель Оби-шур на Вахше.(Прим.№3) 7-3
Водная составляющая селевого потока будет двигаться вниз по реке Пяндж по графику, составленному американскими военными, произведет в нижней части Аму-Дарьи такие же разрушения. Возможны два варианта. 7-4
Первый – после перекрытия Пянджа вода Бартанга не будет попадать в завальное озеро, а будет двигаться по отдельному руслу в низ. 7-5
Второй – вода и новые селевые потоки Бартанга будут попадать в завальное озеро на реке Пяндж. В этом случае расход Пянджа ниже Завала временно резко уменьшится, а завальное озеро будет наполняться быстрее и, соответственно, быстрей пройдет перелив через завальную плотину. (Прим.№ 4 и №5).

Таблица № 7-3. Предполагаемая высота селевой плотины на реке Пяндж, объем завального озера и максимальный дополнительный расход воды в створе Керки
Высота селевой плотины Высота селевой плотины в метрах от уровня воды в м Объем озера в км3 Время заполнения озера до перелива в сутках. 1-й вариант, расход поступающей воды 1000 м3/сек Время заполнения озера до перелива в сутках. 2-й вариант, расход поступающей воды 2000 м3/сек Максимальный дополнительный расход воды в створе Кирки после прорыва селевой плотины в м3/сек
Минимальная 60 1.44 17 8,5 25500
Средняя 120 3.84 44 22 70000
Максимальная 220 6.72 77 37.5 119000

4. Возникновение прорана в Усойском завале и его размыв. Перелив воды произойдет через северную пониженную часть завальной плотины. Под воздействием водяного вала селевые грязевые и грязекаменные отложения мгновенно станут текучими. В северо-западной части завала они двинутся вниз по долине реки Мургаб (еще при первой волне перелива), а в северо-восточной сместятся в Сарезское озеро в виде оползня-потока. 7-6
Ширина завальной плотины по указанной трассе перелива мгновенно сократится до 150-200 метров, а уровень озера в результате смещения Правобережного оползня поднимется, как минимум, на 15 метров. В результате воздействия последующих водяных валов на этом участке произойдет расчистка трещин и пустот между пакетами и глыбами отложений завала. Начнется фильтрация воды и размыв тела плотины. 7-7
На Памире десятки прорванных завальных плотин. Все прораны находятся в ослабленных зонах со стороны обрушения оползня. Но как, в каком режиме происходил размыв, никто не видел. Ясно, что в начале объем потока воды будет минимальным. Затем он будет увеличиваться и достигнет максимума. После чего будет уменьшаться. Будем исходить из того, что относительно быстрый размыв будет происходить первых 100 м от современного уровня озера. 7-8
Примем за образец размыв завальной плотины, образованной Айнинским оползнем на реке Зеравшан в 1964 году и по аналогии с ним грубо оценим время размыва и изменение расхода воды в проране (Прим.№5). Завальная плотина на Зеравшане была сложена эллювиально-делювиальными песчано-глинистыми образованиями. Они легче поддаются размыву, по сравнению с отложениями Усойского завала (исключение составляют поверхностные селевые грязевые и грязекаменные отложения)[5]. Но в слое толщиной 1 м в Сарезском озере за счет большей площади в 24,7 раза больше воды, чем во временном Айнинском озере. Для упрощения расчетов будем считать, что для углубления прорана на 1м на Сарезском озере нужно затратить в 24,7 раза больше воды (1 вариант) и 10 раз (2 вариант), чем на Айнинском.

Таблица № 7-4. Сопоставление времени и скорости размыва обводного канала на Айнинском оползне и прорана в Усойском завале.
Объем воды, прошедшей по каналу или прорану, в млн. м³ Максимальный расход воды м³/сек Средний расход за период достижения заданной глубины в м³/сек Время достижения заданной глубины в днях
Канал в Айнинском завале 363 1185 70 60
Проран в Усойском завале. 1 вариант 9000 30000 170 612
Проран в Усойском завале. 2 вариант 9000 74100 420 248

Заключение
Обрушение Правобережного оползня в Сарезское озеро вызовет:
1. Перелив воды через завальную плотину в объеме 100 млн. м³.

2. От перелива в створе Керки расход воды увеличится на 17700 м³/сек. и в низовьях Аму-Дарьи возникнет первый и самый большой в новейшей истории разрушительный паводок.

3. На реке Пяндж в районе впадения в нее реки Бартанг возникнет селевой завал, который вызовет возникновение временного завального озера.

4. Даже при минимальной высоте селевого завала, после его прорыва второй паводок в низовьях Аму-Дарьи будет еще более разрушительным.

5.При максимальной высоте селевого завала будет затоплен и разрушен город Хорог. При прорыве завальной плотины расход воды в створе Керки будет в шесть раз больше, чем при прохождении первой волны от перелива через Усойский завал и в 12-ть раз больше документально подтвержденного максимума. Второй паводок в низовьях Аму-Дарьи будет еще более разрушительным. И если при паводках в начале прошлого века максимальные смещения русла составляли первые километры, то при данном паводке они могут достигать первые десятки километров.

6. При размыве прорана в Усойском завале, когда расход воды достигнет максимального, а в створе Керки он будет таким же, как и в проране, равным 30000 м³/сек и в низовьях Аму-Дарьи пройдет третий паводок.

7. В результате Сарезской катастрофы автомобильное шоссе Душанбе-Хорог (на том участке, где оно проходит по берегу Пянджа) будет разрушено. Все мосты через реку Пяндж и Аму-Дарья будут либо снесены, либо в результате смещения русла станут не нужными. Разрушены будут гидромелеоративные сооружения в Узбекистане и Туркмении. Прервется железнодорожное сообщение между тремя республиками. К ремонтно-восстановительным работам имеет смысл приступать только после прохождения третьего паводка, т.е. не раньше, чем через год после начала катастрофы. Вот таковы ожидаемые последствия Сарезской катастрофы.

Прим.№ 1. Таблица №7-2 – «Данные, полученные военным инженерным корпусом США, при моделировании паводка в 1998 году». Эта таблица демонстрировалась в 2002 году на Швейцарско-Таджикском сайте www.sarez.by.ru

Прим.№ 2. Селевые завалы часто возникают на реках Таджикистана. Большое количество их отмечается в долине реки Оби-Хингоу. Сели из боковых притоков реки создавали селевые завалы – временные плотины и вызывали возникновение озер. Подъем уровня воды в этих озерах приводил к переливу воды, возникновению прорана в завальной плотине и спуску озера. В этой долине они хорошо изучены О.К.Чедия.

На участке строительства Рогунской ГЭС функционирует небольшой селевой поток Оби-Шур – левый боковой приток реки Вахш. Один раз в 10-11 лет он перекрывает реку Вахш. Последний раз это случилось 19 мая 2009 года. Объем селевых отложений в русле Вахша был равен 300 тысяч м³ и они вызвали подъем воды в пределах строительной площадки на 6 м. Был полностью затоплен вспомогательный строительный туннель. Благодаря случайности (была пересменка, и людей в туннеле не было) жертв удалось избежать. Начинался паводок, и расход воды в реке Вахш в это время был равен 1500 м³/сек. И даже такой мощной реке (с большой скоростью движения воды), как Вахш, потребовалось значительное время (полтора месяца), чтобы размыть селевую перемычку. Причем для ускорения размыва пришлось проделывать в ней прораны с помощью взрывов. Представляет интерес и такой момент. Первый селевой поток не полностью перекрыл русло Вахша, но последовавший второй поток увеличил высоту завальной плотины. Если бы интенсивные осадки создали условия для возникновения третьего селевого потока, то высота завальной плотины могла быть и выше.

Прим.№3 Согласно общегенетической классификации очагов зарождения селей, составленной А.И.Шеко, селевые запруды на крупных реках могут достигать одного миллиарда м³. [17]

Прим.№ 4. В верховьях Пянджа на Таджикском и Афганском берегах есть много завальных озер. Если в период заполнения Пянджского завального озера будет прорвано одно из этих озер, то заполнение первого ускорится. Наиболее опасным будет прорыв озера Шива на одноименной реке, левом притоке Пянджа, впадающей в него ниже г.Хорог. На правом (северном) берегу реки Гунт (левый боковой приток реки Пяндж) в районе города Хорога имеется оползень. Подъем воды в реке Гунт может спровоцировать смещение этого оползня на город Хорог.

Прим.№ 5. В результате прохождения паводка от перелива воды единственная автомобильная дорога на правом берегу реки Пяндж будет разрушена. И доставить какую-либо технику для проходки обводных каналов, как это было на Айнинском оползне, не удастся.

Прим.№ 6. Примером размыва завальной плотины может служить «завал» на реке Зеравшан в северо-западной части Таджикистана. Здесь 24 апреля 1964 г., на месте слияния р.Зеравшан с р.Фандарья, произошел оползень с левого склона долины. Объем оползня составил около 20 млн. м³. Он расположился поперек долины на расстоянии 630 м, занял площадь 435 тыс. м², имел форму эллипса и образовал плотину высотой 150 м. Сток воды непосредственно ниже завала полностью прекратился, началось наполнение образовавшегося водохранилища. Суммарный расход рек Зеравшана и Фандарья в момент образования оползня был около 65-70 м³/сек. Возможный объем этого водохранилища определялся в 150 млн. м³. Создалась угроза быстрого его затопления и прорыва. Прорыв завальной плотины мог привести к возникновению катастрофической паводковой волны по р.Зеравшан ниже завала. Таким образом, нависла большая опасность для расположенных там селений, сооружений, угодий и т.д.

Для исключения опасности было принято решение немедленно прорыть канал в оползневом теле с тем, чтобы осуществить спуск воды. Эта идея была реализована. Таким образом, угрожающее положение было ликвидировано. Максимальный кратковременный расход воды по каналу прошел 31 мая и достиг 1185 м³/сек. В дальнейшем продолжалось плавное снижение горизонта озера и расхода воды по каналу [ 5 ].


Литература.

1. Ю.М.Казаков, Ю. Акдодов, В.В.Лим, Г.В.Шафиев, А.И. Чижаньков, Л.П.Папырин, К.А.Гулакян «Детальные инженерно-геологические исследования оползнеопасных склонов Сарезского озера за 1988-1990 г.г.» Душанбе, 1990г.

2. Ю.М.Казаков «Комплексные инженерно-геологические исследования к проекту “Комплекс мероприятий для понижения уровня Сарезского озера”». Предварительный отчет (расчеты объемов возможных смещений, исходные данные для моделирования Правобережного склона и участка Базайташ), Душанбе, 1991г.

3.Ю.М.Казаков «Усойское перекрытие и Правобережный склон. Некоторые результаты инженерно-геологических исследований, выполненных в 1981-1992 годы».

. http://www.nikz.da.ru/

4. Л.Л.Козловский «Комплекс сооружений для понижения уровня Сарезского озера». Москва.2007г.

http://www.nikz.da.ru/

5. В.Д.Ломтадзе «Инженерная геология» (Инженерная геодинамика). Издательство Недра.1977г. 479с.

6. Л.П.Папырин «Отчет Гидрогеофизической партии о результатах рекогносцировочных работ, проведенных в 1969 году в северной части Усойского завала на Центральном Памире». Душанбе. 1970г. ТГФ.

7. Л.П.Папырин и др. “Отчет о инженерно-геологических исследованиях в районе Сарезского озера и долин рек Мургаб и Бартанг за 1975-1977 годы”. Геофизические работы. Душанбе.1977год. ТГФ.

8. Л.П.Папырин, Л.А.Шалюпа “Результаты инженерно-геологических исследований для прогноза дальнейшего развития оползней в нижней части Сарезского озера за 1982-1984 годы”(геофизические работы), Душанбе, 1984г, ТГФ.

9. Л.П.Папырин “Комплексные инженерно-геологические исследования
в районе Сарезского озера для оценки устойчивости склонов и прогноза
развития геологических процессов за 1985-1987 годы”
(геофизические работы), Душанбе. 1987г. ТГФ.

10. Л.П.Папырин “Результаты геофизических исследований оползней
в районе Сарезского озера”. Экспресс-информация ТаджикНИИНТИ
г. Душанбе 1990г.

11. Л.П.Папырин “Основные закономерности фильтрации воды через
отложения Усойского завала”. Экспресс-информация ТаджикНИИНТИ
г. Душанбе 1990г.

12. Л.П.Папырин “Результаты и перспективы инженерных
геофизических исследований по проблеме Сарезского озера”. Доклад на Международной конференции МОМ г. Душанбе октябрь 1997г.

13. Л.П.Папырин «Сарезская катастрофа: геофизический прогноз».
Интернет-версия статьи, 2003г., http://sarez.ferghana.ru/papyrin.html

14.Л.П.Папырин «Правобережный оползень» (Сарезское озеро).
Тезисы доклада на седьмых геофизических чтениях имени
В.В.Федынского. Москва. 3-5 марта 2005 года.

15.Б.И.Самолюбов. «Придонные стратифицированные течения». М. Издательство «Научный мир». 1999 г.464с.

16. А.А.Соколов «Гидрография СССР». Гидрометеоиздат, Л, 1952г.

17. А.И.Шеко «Закономерности формирования и прогноз селей». МОСКВА. «НЕДРА». 1980г.

Written by Anna

September 3rd, 2011 at 2:38 pm

Водные проблемы центральной Азии.Часть 2

leave a comment

Фотоальбом к статье “Водные проблемы Центральной Азии”

Водные проблемы Центральной Азии.Часть 1

Экспертиза Рогунской ГЭС
В настоящее время появилась информация, что на Рогуне две фирмы проводят экспертизу.

Максат Имашев в своей статье от 6.08. 2011г «Споры о Рогуне довели до Европарламента» http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312618800
пишет, что Всемирный банк выделил 15 миллионов долларов на проведение экспертизы и, как ни странно, заказчиком ее является Таджикистан. Здесь нужно вспомнить, что основным спонсором исследований проблемы Сарезского озера также был Всемирный банк. Квалифицированных специалистов для выполнения сложных сарезских исследований в Таджикистане нет. Участвовавшая в этих работах швейцарская фирма «Штуки», также их не имеет. Руководил от имени фирмы этими работами Патрис Дроз по профессии инженер строитель. Итог шести лет работы – полный провал проекта Всемирного банка. Деньги были израсходованы, но никаких исследований на них не провели. Наблюдательная станция МЧС РТ на Усойском завале была построена на деньги Правительства Японии. В материалах предшевствовавших исследований авторы (П.Дроз, А.Ищук, Н.Ищук, С.Негматуллаев) не могли квалифицированно разобраться. Для изучения основной причины Сарезской опасности – Правобережного оползня – авторы не стали проводить какие-либо исследования на опасном склоне, а собрались в Женеве на совещание и путем голосования решили, что Правобережного оползня и никакой опасности нет. На техническом совещании по Сарезу в 2009 году А.Ищук, ссылаясь на этот протокол, доложил собравшимся, что отсутствие Правобережного оползня решено однозначно без каких-либо исследований. Но нужно сказать, что еще раньше в 1999 году, когда миссия ОБСЕ на неделю выехала на Сарез (семь дней вместе с дорогой) в узком кругу было решено, что Правобережного оползня нет, а если он вдруг появится, то никакого финансирования проекта не будет. Еще на первой международной конференции по Сарезу я выступил с докладом о способе понижения уровня Сарезского озера для повышения его безопасности путем усиления фильтрации. Эта идея впервые была высказана в моем отчете в 1977 году. В 2009 году на конференции по Сарезу в городе Нуреке я выступил вновь с докладом на аналогичную тему и услышал единственное возражение, что слишком дешево, а нам нужны деньги на дорогу и строительство электростанции. Предложенный на конференции вариант электростанции (еще до проведения изысканий) не выдерживает никакой критики. Электричество в этом районе, конечно, нужно, и есть возможность построить ГЭС на реке Гудара, где в качестве плотины можно использовать прорванную плотину древнего завального озера. До этой плотины есть хорошая грунтовая дорога. Мощность двух очередей ГЭС в два раза больше, по сравнению с вариантом предлагавшимся П.Дрозом и А.Ищуком, а стоимость в два раза меньше. Но авторы рассуждают так, что чем дороже, тем лучше. Здесь следует отметить, что гранты Всемирного банка и государств Евросоюза на любые объекты в Таджикистане выделяются только таджикским организациям. Российским организациям категорически запрещается участвовать в тендерах и конкурсах. После того, как нашли таджикскую организацию, которая якобы победила в конкурсе (не имея ни аппаратуры, ни специалистов), победившие начинают искать в России группу людей, которые возьмутся за 10-15 % от суммы гранта выполнить эту работу. В результате находят и выполняют, но качество соответствует этим процентам.

Я думаю, что результаты экспертизы Рогунской ГЭС на деньги Всемирного банка будут такими же, как при исследовании Сарезского озера и других объектов, когда заказчиками выступают таджикские специалисты. Т.е. без серьезных исследований старый проект будет признан пригодным для строительства. К тому же, как я уже отмечал, в Таджикистане нет грамотных специалистов по изысканиям, в Ташкентском гидропроекте есть специалисты, которые ранее проводили там некачественные изыскания, и они рвутся их продолжить.

Недавно появилось сообщение о том, что Всемирный банк не рекомендует Таджикистану начинать строить Рогун (Зарина Эргашева. 16.08.2011). Одновременно на официальном сайте ВБ www.worldbank.org появился пресс-релиз команды специалистов ВБ, которая совершила 10-ти дневный визит в Таджикистан, целью которого было рассмотрение хода выполнения оценочных исследований по предлагаемому проекту Рогунской ГЭС. Не останавливаясь на всех деталях пресс-релиза и информации журналистки, подчеркну только одну деталь – дополнительные изыскания будут проводиться Клиентом (Барки Таджик) по указанию и под контролем консультанта по ТЭО (Coyne et Beltier/координационный центр по окружающей среде/ Межпарламентская ассамблея). Т.е.дополнительные изыскания будут проведены в небольшом объеме Клиентом, который не имеет своей изыскательской службы и специалистов по инженерной геофизике , т.е. принципиальный подход к изысканиям не изменился и все геологические проблемы, о которых я писал выше, как были, так и останутся не изученными. К слову, и в команде ВБ специалистов по инженерной геофизике не было.

Насколько опасны Сарез и Рогун для Узбекистана

Сравнивая опасность Сареза и Рогуна, нужно подчеркнуть, что многолетний среднегодовой расход Пянджа (1000 м³/сек) в два раза больше расхода Вахша (500 м³/сек). Если Рогунское водохранилище будет наполняться 10 лет и на его наполнение будет расходоваться 10% среднегодового объема воды реки Вахш, то общий расход воды на ГП Кирки уменьшится на 2,5%. Низовья Аму-Дарьи будут получать 1950 м³/сек, т.е. всего на 50 м³/сек меньше обычного, что не принесет существенного вреда сельскому хозяйству. Рогунская ГЭС находится в опасной зоне, но это рукотворное ГТС, за которым должны вестись постоянные наблюдения, на плотине должен быть построен аварийный водосброс. Если насыпная плотина будет построена качественно, то вероятность того, что она будет повреждена в результате девятибалльного сейсмического воздействия исключена. Вероятнее всего в результате сейсмического толчка возникнут сдвиговые деформации в водонесущих туннелях и основных подземных сооружениях. Вывалы и полные перекрытия обоих строительных туннелей Рогунской ГЭС произошли потому, что геологическое строение участка основных сооружений предрасположены к возникновению сдвиговых деформаций. При сейсмическом воздействии туннели перестанут пропускать воду и уровень водохранилища начнет быстро подниматься и достигнет катастрофического водосброса. А в дальнейшем все зависит от соотношения притока воды в водохранилище и расхода пропускаемого катастрофическим сбросом. Если приток воды будет больше расхода, пропускаемого водосбросом, то уровень воды будет постоянно подниматься, достигнет уровня плотины и в ней возникнет проран, который будет постепенно углубляться. Максимальный расход воды в проране плотины достигнет 30000-40000 м³/сек, а в районе гидропоста Керки он уменьшится на половину. Разрушение плотины будет длиться несколько месяцев. Аварийная ситуация может осложниться сходом оползня с правого примыкания нижнего бьефа плотины или очередной порцией селевого потока Оби-Шур. Другой вариант аварии – размыв солевого пласта под основанием плотины. Старый проект Рогунской ГЭС предусматривает довольно сложную схему солезащиты. Сейчас предлагают более простой вариант солезащиты. В случае, если солезащита окажется недостаточно эффективной, начнется фильтрация воды под плотиной. Причем расход фильтрующегося потока и поперечное сечение промоины будет постоянно увеличиваться, что со временем может привести к просадке плотины и водонесущих туннелей. В результате ГЭС будет разрушена, что нанесет Таджикистану колоссальный материальный ущерб. Но все это будет происходить довольно медленно и катастрофического паводка не будет. По такому же сценарию может быть разрушена и Нурекская ГЭС, которая давно нуждается в капитальном ремонте.

Паводок в пределах Узбекистана, который возникнет в связи с разрушением Рогунской ГЭС, будет несоизмеримо меньше, чем Сарезские катастрофические паводки. Дело в том, что крупных оползней на бортах Рогунского водохранилища не обнаружено. На верхнем бьефе Рогунской ГЭС есть серия оползней Пассимурхо. Но объем их невелик и при обрушении этих оползней возникшая волна будет направлена в верховья водохранилища, а не на плотину. При обрушении Правобережного оползня на Сарезском озере
объем единовременного перелива воды через пониженную часть плотины будет равен 0.1 км³. На реке Бартанг возникнет селевой поток, который вызовет возникновение селевого завала и возникновение временного озера на реке Пяндж. То есть Сарезские паводки будут характеризоваться более интенсивными импульсами волны прорыва по сравнению с паводком при разрушении Рогунской ГЭС. Но даже если будет последовательно разрушен весь Вахшский каскад ГЭС, то максимальнай расход волны прорыва в районе ГП Кирки будет значительно меньше, чем при импульсных Сарезских паводках. Если при расходе по ГП Керки 9000 м³/сек Аму-Дарья изменяла свое русло, то что будет если расход в створе этого гидропоста увеличится на 25000-120000 м³/сек. По степени опасности для Узбекистана (Туркмении и Афганистана) наибольшую опасность представляют Сарезские паводки и особенно волна прорыва временного озера на реке Пяндж, образованного селевым завалом в районе слияния рек Пяндж и Аму-Дарья.

Бассейн реки Сыр-Дарья

Гидротехники не видят особых технических проблем в эксплоатируемой Тохтогульской и строящихся Карамбатинских ГЭС. Проблема в другом. Киргизия планирует, что все ее ГЭС будут работать в энергетическом режиме. На территории Узбекистана места для строительства накопительных водохранилищ нет. Поэтому Узбекистан требует прекращения строительства Карамбатинских ГЭС.

ГЭС средних размеров

Многие политики советуют Таджикистану отказаться от строительства больших ГЭС и строить ГЭС средних размеров. Говорят, что так быстрее и дешевле можно решить энергетические проблемы Таджикистана. В городе Екатеринбурге есть институт РосНИВХ, который изучает безопасность ГЭС средних размеров с грунтовыми плотинами. По данным этого института, уровень безопасности таких ГЭС значительно ниже, чем больших ГЭС. Причины большей опасности ГЭС средних размеров очевидны:
- низкое качество изысканий, уж если для уникальной Рогунской ГЭС изыскания проведены не в полном объеме и с низким качеством, то что говорить об изысканиях для средних ГЭС;
- более низкое, чем на больших ГЭС, качество выполнения строительных работ;
- низкая квалификация обслуживающего персонала.

Типичным примером ГЭС средних размеров является Байпазинская ГЭС (600 МВт) в Таджикистане. В 1968 году на реке Вахш была построена взрывонабросная водоподъемная плотина для того, чтобы вода Вахша достигла входного портала гидротуннеля Вахш-Яванская долина. Изыскания были выполнены как под мелиоративное водохранилище. Через некоторое время высоту плотины увеличили и построили Байпазинскую ГЭС. Причем проект составлял тот же Ташкенский гидропроект и никаких изысканий, которые нужны при строительстве ГЭС, не провел. Ниже Байпазинской ГЭС находится одноименный оползень. В 1992 и 2003 годах подвижки этого оползня перекрывали реку Вахш и создавалась угроза затопления машинного зала Байпазинской ГЭС. Для плотины мелиоративного водохранилища такие подвижки не представляли бы никакой опасности, но для ГЭС создавалась серьезная опасность и с большим трудом в обеих оползневых плотинах удавалось сделать проран и спустить возникшие озера. Если при сильном землетрясении сойдет весь объем Байпазинского оползня, то ГЭС будет разрушена, и после прорыва завальной плотины ниже ее возникнет катастрофический паводок.

Червакская ГЭС на реке Чирчик в Узбекистане имеет примерно такую же мощность, как и Байпазинская в Таджикистане. В верховьх бассейна реки Чирчик есть прорывоопасные завальные озера. Ташкенские гидрологи при личном общении жаловались мне, что на изучение этих прорывоопасных озер государство не дает денег. Между тем при прорыве таких озер и быстром подъеме уровня водохранилища его грунтовая плотина будет прорвана и катастрофический паводок пройдет по густо населенному району Узбекистана до впадения реки Чирчик в Сыр-Дарью и возможно в этом месте возникнет временный селевой завал. Подобная катастрофа в 1962 году прошла на территории Казахстана в городе Сасык. Там прошел прорыв завальной плотины высокогорного озера. Воды этого озера переполнили расположенное ниже озеро Сасык, прорыв которого разрушил город Сасык и вызвал гибель большого количества людей. Аналогичная катастрофа может произойти и на Червакском водохранилище и вызвать разрушение Ташкента и других населенных пунктов в долинах реки Чирчик и Сыр-Дарья.

Итог: ГЭС средних размеров и мощности так же опасны, если изыскания, проектирования и строительство выполнены некачественно.

Мини-электростанции

В горных условиях при большой крутизне русла небольших рек не трудно построить отстойник, подвести к нему с помощью арыка воду из основного русла, а затем проложить от отстойника вниз по долине реки трубу до небольшого гидрогенератора, и мини – ГЭС готова. Диаметр трубы может быть любой, но чем он больше, тем более мощной будет ГЭС. Перепад высот между отстойником и гидрогенератора может колебаться в широких пределах от первых метров до десятков и даже сотни метров. И все это можно сделать быстро, просто с минимальными затратами. И летом такая мини – ГЭС будет отлично работать. Но вот наступила зима. Расход воды в реке сперва сократился, а потом река перемерзла, воды не стало. И это в самое холодное зимнее время, когда свет и тепло нужны, как никогда. Поэтому в горных и особенно в высокогорных районах строительство мини – ГЭС совершенно неоправданно. Внизу, в долинах, где вода зимой не замерзает, есть места, где такая ГЭС будет давать электроэнергию круглый год, но таких мест очень мало и говорить о целесообразности строительства мини – ГЭС на большей части территории такой высокогорной страны, как Таджикистан – терять время.

Сейчас в Таджикистане уже есть ветровые и солнечные электростанции. Освещение одного дома они могут обеспечить, но не производственного предприятия. Стоят они относительно дорого и требуют постоянного наблюдения за их исправностью. Поэтому применение их ограничено.

Атомные электростанции.

Если Таджикистану и Киргизии отказаться от развития гидроэнегетики, то при отсутствии на их территории нефти и газа остается заняться строительством атомных электростанций, и Россия, чтобы развивать свою атомную энергетику, даст кредиты и построит 2-3 АЭС. Где, с точки зрения Таджикистана, их строить безопаснее: в северо-западной части Таджикистана в долине Сыр-Дарьи ниже Кайракумской ГЭС, в юго-западной части Таджикистана в долине Аму-Дарьи за хребтом Тюнтау на самой западной границе с Узбекистаном. И сейсмичность на этих участках ниже, и в случае аварии загрязненная вода пойдет к соседям. Но если Таджикистан выступит с такими инициативами, то Узбекистан будет протестовать в десять раз громче, чем при строительстве Рогунской ГЭС и правильно сделает. А электроэнергию где-то нужно брать.

Тепловые электростанции

Запасы газа и нефти в Таджикистане незначительны и пока условий и строительства тепловых электростанций нет. В Узбекистане и Туркмении запасы нефти и газа есть, но они не безграничны и интенсивно добываются на экспорт. Через 50-60 лет оба государства будут испытывать дефицит электроэнергии и сожалеть о том, что Киргизия и Таджикистан не полностью используют свои энергоресурсы.

Водопользование

Я не специалист в этой области, поэтому сошлюсь на статью инженера-гидролога Чынгыза Узакбаева «Центральная Азия. Водопользование через сотрудничество» – http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312437240

Я полностью согласен с автором статьи в таких вопросах:
- почти 100% населения региона занято в допотопном малопроизводительном орошаемом земледелии, которое потребляет наибольшую часть водных ресурсов;
- в развитых странах (США, КНР, Израиль и т.д.) при высоком техническом оснащении отрасли значительную часть сельхозпродукции производят всего от 4 до 20% населения;
- в настоящее время в сельскохозяйственную отрасль Центральной Азии еще не пришел научно-технический прогресс, соответствующий 21-му веку, а внедрение новых технологий орошения и ведения сельского хозяйства, производство современного оборудования для этих целей позволило бы в несколько раз увеличить объем сельскохозяйственной продукции и в разы сократить затраты воды и электроэнергии;
- в Центрально-Азиатском регионе необходимо наладить разработку и производство водно- и энергосберегающего оборудования; это даст не только экономический эффект от развития производства в регионе, но и новые рабочие места;
- введение обязательной оплаты за воду (то, что ничего не стоит, не экономится);
- создание общего рынка стран Центральной Азии для реализации продукции, связанной с водным и энергетическим производством;
- воды Центральной Азии обладают огромным энергетическим потенциалом (900 млрд. кВт. час. в год), этот потенциал в основном расположен в Таджикистане и Кыргызстане, которые естественно не могут в одиночку освоить их. С учетом этого, страны низовья, обладающие финансовыми возможностями, должны знать, что отказ от такого богатства – экологически чистой и возобновляемой энергии по меньшей мере является преступлением перед их потомками.

Трансграничные противоречия

Аральское море умирает. Виновники его смерти мелиораторы Узбекистана и Туркмении. Еще недавно Аральское море было четвертым по величине озером в мире, славилось богатейшими природными ресурсами, зона Приаралья считалась процветающей и биологически богатой природной средой. Уникальная замкнутость и разнообразие Арала не оставляли никого равнодушным. Слово «Арал» в переводе с тюрского языка означает «остров». Наверное, люди считали Арал спасительным островом жизни и благополучия среди пустынных горячих песков Каракумов и Кызылкумов. Вот что пишет о современном состоянии Арала журналист Роман Стрешнев (Красная звезда, 12.09.2001г). «Главная причина гибели Арала заключается в осознанном изятии из впадавших в него рек воды для орошения хлопковых плантаций. Расположенное в центре Среднеазиатских пустынь, на высоте 53 м над уровнем океана, Аральское море выполняло функции гигантского испарителя с поверхности которого в атмосферу поступало 60км³.воды. Сейчас с высохшей акватории моря ежегодно, как из кратера вулкана, разносится свыше 100 тысяч тонн соли и тонкодисперсной пыли с примесями различных химикатов и ядов, пагубно влияя на все живое. Основные силы и средства. Выделяемыми государствами и международными гуманитарными организациями, уходят на поддержание жизненного уровня населения и
инфраструктуры региона. О восстановлении моря практически забыли. Следует подчеркнуть, что сегодня мировой капитал заботит не столько судьба самого Аральского моря, сколько природные запасы региона. Прогнозные запасы газа здесь составляют 100 млрд. м³, а нефти 1-1,5 млрд. тонн. В бассейне Арала уже ведется поиск нефти и газа японской корпорацией JNOC и британско-голланской компанией Shell. В привлечении мировых инвестициций видят спасение региона и многие местные чиновники, сознавая огромную выгоду и для себя. Однако вряд ли это решит проблему Аральского моря. Скорее всего, разработка месторождений только ухудшит экологическую ситуацию в регионе». И Роман Стрешнев прав. За прошедшие десять лет экологическая ситуация в регионе значительно ухудшилась. И сейчас уже никто не говорит о необходимости спасения принадлежащей Узбекистану большей части Арала.

В 1992 году в Таджикистане шла гражданская война и все полевые работы в ЮГФЭ были прекращены. В поисках работы я позвонил главному гидрогеологу Туркменгеологии с предложением провести договорные гидрогефизические работы с целью построения карт минерализации и гидроизогипс подземных вод, определение фильтрационных свойств грунтов и положения водоупоров. Главный гидрогеолог принял мое предложение с восторгом и сказал: «С гидрогефизическими исследованиями у нас дела обстоят очень плохо, особенно в Ташаузской области, поезжайте туда и посмотрите, понравится ли вам там работать, а я сейчас же позвоню начальнику Приаральского гидрогеологического треста, чтобы он послал вам по факсу приглашение приехать для начала как консультанту».

И вот я в Ташаузе беседую с гидрогелогами, задаю им вопросы, слушаю объяснения. Первый вопрос, который я задал, почему в Аму-Дарье минерализация воды превышает 2 г/л, а не 0,4 г/л, как в пределах Таджикистана. Они показывают мне на карте долины Аму-Дарьи: вот в реку идет сбросной коллектор с дренажными водами, а ниже водозабор поливного канала, затем опять коллектор, а ниже водозабор. А так как полив идет не чистой водой, то постепенно идет засоление почвы. Но, это по правому берегу. На левом коллекторы направлены в Саракамышскую впадину, и Саракамышское озеро по площади уже равно 1/8 части Аральского моря. Поразило меня и то, что линзы пресных вод, пригодные для питьевого водоснабжения небольших населенных пунктов, плавают в соленой воде. Их нужно найти и очень точно рассчитать положение фильтра скважины и
допустимый дебет откачки, чтобы не закачать соленую воду. Но это задача посильная для геофизических исследований. Карты минерализации и гидроизогипс подземных вод мои коллеги составляли по данным скважин, т.е. по очень редкой сети. Карты и разрезы фильтрационных свойств они не строили. Моделированием процесса фильтрации не занимались, хотя это вроде бы очень нужно при проектировании мелиоративных сооружений. На таком же «прогрессивном» методическом уровне проводились изыскания и проектирование мелиоративных работ и в Узбекистане. Следствием этого происходит заболачивание целых районов сельскохозяйственных земель, а где-то наоборот привело к катастрофической нехватке воды. Со времен моей поездки в Ташауз в Узбекистане построено около ста накопительных водохранилищ, в которых вода идет на испарение и увеличение ее минерализации. Трудности своим потомкам создали колоссальные, и для того, чтобы на современном уровне вести орошаемое земледелие на территории Узбекистана, им придется много лет вкладывать значительные средства в реконструкцию созданной мелиоративной системы.

На территории Туркмении с 2000 года строят искусственное озеро «Алтын Асыр» или «Золотой век». В естественную гигантскую впадину Карашор (Черное засоление), которая будет служить чашей нового озера, начался сброс коллекторно-дренажных вод со всех регионов Туркменистана. Суть идеи создания озера, собирающего коллекторно-дренажную воду (а это смесь химикатов и пестицитов) в гигантских количествах (емкость чаши нового озера 132 миллиарда кубических метров), состоит в том, чтобы снизить степень содержания вредных веществ в воде и вторично использовать слабоминерализованную воду для сельскохозяйственных и промышленных целей. Руководители Туркмении считают, что завершение строительства второй и третьей очередей озера приведет к созданию единой коллекторно-дренажной сети всех сельскохозяйственных земель страны, к появлению на необъятных просторах Каракумов новых пахотных земель, сети озер, рыбных хозяйств».

Вот как оценивает создание «озера золотого века» профессор В.А.Духовный в статье «К вопросу о Туркменском озере. Новая соляная бомба ЦентрАзии»:
- Главная цель и задача этого уникального коллектора – сбор и, по возможности, улавливание и вывода из границ используемых орошаемых земель и пастбищ огромного количества коллекторно-дренажных вод, ранее в обилии растекавшихся беспредельно по пустынным и засоленным массивам в конце недовведенных до конца дренажных коллекторов, поднималась еще в 60-е годы прошлого столетия. Тогда возникло предложение о создании транскаспийского коллектора, который должен был собрать все дренажные воды от всех орошаемых массивов и направить их в Каспийское море. Откровенно говоря, мне эта идея нравится больше, чем создание озера Пустыни.
- Нынешний проект позволяет собирать и отводить дренажные воды.
- Опыт работы всех замкнутых водоемов, наполняемых минерализованными коллекторно-дренажными водами, показывает, что их минерализация постоянно повышается и постепенно они теряют свою исходную биопродуктивность. Возмите Арал. После 1960 года он, в основном получал воду коллекторов и речную воду с минерализацией свыше 2 г/л. Испарение, в нынешних условиях почти на порядок превышающее осадки и поступление воды, постоянно увеличивало минерализацию, которая ныне достигла 100 г/л и более.
-Та же ситуация ждет и Карашор, вернее «Озеро 21 века», если в нем не будет создана проточность.

От себя добавлю, что даже в высокогорном Сарезском озере питающимся ультрапресной водой, таковой она остается только в верхней проточной части озера, а в нижней застойной зоне минерализация постоянно повышается.

По разным причинам за много лет мелиораторы низовий, используя в максимальном количестве воду трансграничных рек, нанесли огромный ущерб всей Центральной Азии. И при этом не согласовывали со странами верховий свои действия. Поэтому Узбекистан и Туркмения не имеют морального права требовать от Киргизии и Таджикистана не строить ГЭС или принуждать эксплуатировать эти ГЭС в мелиоративном режиме, а вот на основании взаимовыгодных договоренностей урегулировать эту проблему можно и нужно. В Узбекистане и Туркмении запасы нефти и газа есть, но они не безграничны и интенсивно добываются на экспорт. Через 50-60 лет оба государства будут испытывать дефицит электроэнергии и горько сожалеть о том, что Киргизия и Таджикистан не полностью используют свои энергоресурсы. За 50 последних лет под водохранилищами, отстойниками, выведенными из оборота засоленными землями, каналами, дренами, поселками в Узбекистане занято около 50% земельных угодий. Если эта тенденция не изменится, то еще через 50 лет и вместе с окончанием энергоресурсов, там не останется пригодной для сельскохозяйственного производства земли. Современные исторические гипотезы о том, что Аральское море неоднократно высыхало от неумеренного расхода воды на мелиорацию, а затем, когда гибли или уходили в другие места народы, заселявшие долину реки Аму-Дарьи, через длительное время восстанавливалось, по-видимому, правильны. Единственное отличие, в те времена не применялись химикаты для производства сельскохозяйственных культур. Так что максимальное использование гидроэнергоресурсов Киргизии и Таджикистана это перспектива для государств низовий Аму-Дарьи выжить в будущем веке.

Заключение

1. Современное состояние Сарезского озера представляет наибольшую опасность для государств Центральной Азии. В результате Сарезской катастрофы автомобильное шоссе Душанбе-Хорог (на том участке, где оно проходит по берегу Пянджа), будет разрушено. Все мосты через реку Пяндж и Аму-Дарья будут либо снесены, либо в результате смещения русла станут не нужными. Разрушены будут гидромелеоративные сооружения в Узбекистане и Туркмении, в т.ч. и Каракумский канал и населенные пункты на его берегах. Прервется железнодорожное сообщение между тремя республиками. К ремонтно-восстановительным работам имеет смысл приступать только после прохождения третьего паводка, т.е. не раньше, чем через год после начала катастрофы.

2. Наиболее простой и дешевый способ понижения степени опасности Сарезского озера – понижение уровня озера путем усиления фильтрации воды через завальную плотину на 40-50 метров. Стоимость проекта 30-35 миллионов долларов США.

3.На сайте www.sarez-lake.ru описан проект приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное состояние и строительство системы Памирских ГЭС, которым предусматривается: первоначальное понижение уровня Сарезского озера и строительство защитной дамбы и плотины. Ликвидацию всех оползней и ослабленных участков с помощью, разработанного автором способа трансформации грандиозных оползней в крупнообломочные осыпи. Строительство четырех электростанций и Памирского энергетического кольца. Общая мощность 4-х Памирских ГЭС летом – 400 МВт, а зимой -1300 МВт. (Сейчас общая мощность двух Памирских ГЭС 21 МВт и планируется ее увеличение на 14 МВт, т.е. всего 35 МВт). Мощность предлагаемой энергетической системы достаточна для освещения и отопления всех населенных пунктов, снабжения электроэнергией всех предприятий ГБАО и поставки части электричества на экспорт. Общая стоимость проекта – 7 миллиардов долларов США. Стоимость изыскательских работ – 700 миллионов долларов США.

4. Строительство Гударинской ГЭС и электрофикация долины реки Бартанг позвол усилить геологоразведочные работы в этом районе, где по геофизическим материалам есть перспективы открытия месторождений рудных полезных ископаемых. Добыча рудных полезных ископае6мых в перспективе может компенсировать все затраты на реализацию проекта приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное состояние и строительство системы Памирских ГЭС.

5. Для составления проекта строительства Рогунской ГЭС нужно провести дополнительные инженерные изыскания и только после этого приступать к составлению ТЭО и окончательного проекта. Затраты на дополнительные изыскания, ликвидацию локальных аварий, вероятность которых очень велика, значительно увеличат стоимость сооружения Рогунской ГЭС. Самая большая в мире ГЭС построена в Китае и называется «Три ущелья». Ее мощность в 5-ть раз превышает проектную мощность Рогунской ГЭС – 18000 МВт. Плотина ГЭС бетонная. Стоимость строительства китайской ГЭС – 25 миллиардов долларов США. Поэтому стоимость Рогунской ГЭС, если бы ее плотина была бетонная, – 5 миллиардов долларов США. Но так как плотина Рогунской ГЭС насыпная, то общая стоимость сооружения ГЭС будет дороже – 7 миллиардов долларов США. Просчеты проектировщиков и не квалифицированные инженерно-геологические изыскания могут увеличить эту цифру. Не исключено, что после проведения современных изысканий от строительства Рогунской ГЭС придется отказаться и искать на Вахше другие створы и схемы для большой ГЭС.

6. Гидроэнергоресурсы Таджикистана и Киргизии это дар природы и его нужно максимально использовать. Все знают, что затраты на изыскания и гидростроительство в высокогорье в условиях повышенной сейсмичности резко возрастают, но это единственный путь безопасного строительства. При этом нужно помнить поговорку: скупой платит дважды, а очень скупой трижды.

7. За пользование водой для любых целей должна взиматься плата. Страны низовий должны в летнее время платить за пользования водой Киргизии и Таджикистану, причем эта плата должна компенсировать все убытки от работы ГЭС в мелиоративном режиме. Вода – это сырье, а за него нужно платить в зависимости от его количества, качества и своевременности подачи.

8. Для восстановления Арала нужно сделать проработку схемы такого проекта. В северной части Каспия, где минерализация морской воды ниже за счет влияния Волги, на берегу построить мощную насосную станцию, способную поднимать 1000 м³/сек на высоту около 100 метров. Для обеспечения электроэнергией этой насосной станции рядом построить АЭС. От насосной станции под плато Устюрт проложить гидротуннель, а когда его выходной портал окажется на отметках 70-80 метров, – канал в сторону Аральского моря. Постепенно море наполнится морской водой до своих начальных отметок и похоронит загрязненные сильно минерализованные воды. Одновременно осуществить мечту мелиораторов 60-ти годов – построить транскаспийский коллектор. Когда Аральское море достигнет проектной отметки, излишки воды направить в этот же коллектор и постепенно биологические ресурсы Арала восстановяться и экологическая катастрофа будет ликвидирована. Нефтяные и газовые компании перейдут на бурение скважин с эстакад, как на Каспии. Аму-Дарью ниже ГП Керки считать региональной дреной и так же направить ее в транскаспийский коллектор. Реализация предлагаемого проекта восстановления Аральского моря может склонить чашу весов в пользу строительства канала Азовское море — Каспийское море в конкуренции с проектом строительства второго Волго-Донского канала. И тогда транскаспийский коллектор будет судоходным каналом, соединяющим Каспийской море с Аральским и рекой Аму-Дарьей. И тогда Узбекистан и Таджикистан станут морскими государствами.

9. На всех орошаемых массивах Узбекистана и Туркмении провести детальные гидрогеофизические исследования с целью изучения в плане и в разрезе минерализации и фильтрационных свойств для моделирования оптимального положения магистральных и поливных каналов с гидроизоляцией и дрен, гарантирующего промывание почв. На участках с неглубоким залеганием подземных вод с высокой минерализацией предусмотреть прокладку водоупоров в виде геомембран или полиэтиленовой пленки, что также будет способствовать промыванию почв.

10. Государствам Центральной Азии нужно заключить между собой Соглашение или Договор, по которому все ГЭС нужно строить в верховьях рек, но по требованию низовий они должны работать в мелиоративном режиме. По этому же соглашению страны низовий должны ликвидировать все малые водохранилища и построить новую единую систему поливных и дренажных каналов и постепенно переходить на внедрение новых водосберегающих технологий ведения сельского хозяйства и реальное сокращение расхода воды.

11. Для контроля за качеством строительства ГЭС, состояния водохранилищ и озер нужно создать в Центральной Азии организацию типа МАГАТЭ с чрезвычайными полномочиями.

12. Обязать все государства ЦА составлять на все ГТС Декларации безопасности и в случае аварий на них, компенсировать соседним странам убытки.

13. Создать единую энергосистему и общий рынок стран Центральной Азии для реализации продукции, связанной с водным и энергетическим производством.

14. Для проведения качественных инженерно-геологических изысканий создать в Таджикистане инженерно-геологический центр, оснащенный современной аппаратурой и особенно геофизической. Для обеспечения современной работы центра пригласить на работу на контрактной основе по конкурсу специалистов из России и других стран.

15. Странам низовий нужно понимать, что если они не будут платить за воду или вкладывать деньги в строительство ГЭС, то хозяйство стран верховий придет в полный упадок и они будут постоянно конфликтовать с Узбекистаном и Туркменией. Именно отсутствие денежной компенсации за поставляемую воду вынуждает их любой ценой форсировать строительство ГЭС, не задумываясь о качестве изысканий и строительства.

16. Вода будет приносить пользу всем странам Центральной Азии только при их постоянном и честном сотрудничестве.

Литература

1. В.А.Духовный ««К вопросу о Туркменском озере. Новая соляная бомба ЦентрАзии»
2. С.Жигарев «Проект Рогуна – цунами для Средней Азии». Газета «Правда Востока». Ташкент. 29 марта 2011г.

3. В.Ф.Илюшин «Уроки аварии строительного туннеля при сооружении Рогунского гидроузла». Ж «Гидротехническое строительство №4, 2002 год.

4. М.Имашев «Споры о Рогуне довели до Европарламента» http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312618800
5.Л.П.Папырин «Сценарий Сарезской катастрофы»http://sarez-lake.ru/monograph/chapter7/

6. Л.П.Папырин «Проект приведения Сарезского озера в гарантированное безопасное состояние и строительство Памирских ГЭС» http://sarez-lake.ru/monograph/chapter8/

7. Л.П.Папырин Итоги Международной технической конференции «Сарезское озеро: современное состояние, проблемы безопасности и перспективы рационального использования его водных ресурсов» г.Нурек, Таджикистан, 2-4 сентября 2009 г.
http://sarez-lake.ru/itogi-megdunarodnoi-tehnicheskoi-konferencii/

8. Л.П.Папырин «Вода и стихийные бедствия»
http://sarez-lake.ru/voda-i-stihiinii-bedstvia/

9. Л.П.Папырин, Мифы о снижении риска прорыва Сарезского озера и реальности.
http://sarez-lake.ru/mifi-o-snigenii-riska-proriva-sarezskogo-ozera-i-realnosti/

10. Л.П. Папырин «Способ стабилизации и понижения уровня воды горного
завального озера». Решение о выдаче ЕВРАЗИЙСКОГО ПАТЕНТА
от 17 марта 2003 года.

11. Л.П.Папырин «Способ понижения высоты и уменьшения энергии
волн в глубоком водоеме, при обрушении в него оползневого
массива». ЕВРАЗИЙСКИЙ ПАТЕНТ № 002565. Выдан 27 июля 2002 года.

12. Г.П.Постоев, Л.П.Папырин «Способ понижения уровня воды
горного завального озера». Патент СССР № 177499. Заявка № 485937
от 22 июня. Приоритет изобретения – август 1990 г.

13. А.А.Соколов «Гидрография СССР». Гидрометеоиздат, Л, 1952г.
14. Ч.Узакбаев « Центральная Азия: водопользование через сотрудничество» http://www.centrasia.ru/newsA.php?st=1312437240
15. Л.П.Папырин “Парасарезский профессор-химик Д.Икрами. Вторая серия” : http://sarez-lake.ru/professor-himik-2/. Эту же статью Азия Центр опубликовала под названием «Декларацию безопасности Рогунской ГЭС никто не подпишет»: http://www.centrasia.ru/news2.php?st=1328387100

Written by Anna

August 31st, 2011 at 2:24 pm

Водные проблемы Центральной Азии.Часть 1

leave a comment

Фотоальбом к статье “Водные проблемы Центральной Азии”
Фотоальбом “Международный экономический форум”

Экономический форум
«Европейские дилеммы: партнерство или соперничество»
г.Крыница Здруй на юге Польши. 07-09 сентября 2011 года

1_0

Леонид Папырин,
член экспертного совета
международного агентства «Фергана»
Москва, Россия.

Водные проблемы Центральной Азии

«Вода – это самое ценное ископаемое;
Вода – это не только минеральное сырье,
не только средство
для развития сельского хозяйства;
Вода- это действенный проводник культуры;
Это та живая кровь, которая создает жизнь,
там, где ее не было».
Академик А.П.Карпинский,
первый Президент академии наук России.

Введение.

Я не раз выступал с критикой состояния строительства Рогунской ГЭС, но статья в узбекской газете «Правда Востока» меня настолько поразила, что решил высказаться вновь. Руководитель организации, проводившей изыскания и составлявшей проект строительства Рогунской ГЭС, Сергей Жигарев вдруг заявляет, что детище и гордость его института представляет огромную опасность для трех республик Центральной Азии. Резонно спросить его: если это так, то зачем было составлять проект? Ну, а когда составили и утвердили его в сотне проверяющих и контролирующих инстанций, то почему прямо не сказали, что вместо проекта ГЭС мы создали проект бомбы замедленного действия и строить ее не надо. Заявление Сергея Жигарева можно понимать и так, что коллектив Ташкентского Гидропроекта не способен проводить качественные изыскания и составлять документацию на сложные гидротехнические сооружения, что в общем-то близко к истине. А возможно это раскаяние в многолетней бесполезной работе громадного коллектива, растратившего на изыскания и проектирование немалые средства. Сейчас Сергей Жигарев считает, что Рогунское водохранилище будет угрожать и Таджикистану, и Узбекистану, и Туркмении. Про Афганистан он как то забывает. Узбекистан создает «Национальный комитет по большим плотинам» «для продвижения интересов республики в сфере безопасности больших плотин и позиции по рациональному использованию трансграничных водных ресурсов». Т.е. те же по существу люди, проводившие изыскания и составление проекта Рогунской «бомбы», будут уже с позиции контролеров оценивать свою же деятельность. В целом заявление Сергея Жигарева напоминает не выступление технического специалиста, а заказную пиар-статью журналиста. Почему бы прямо не сказать, что из-за недостатка финансирования изыскания проведены в совершенно недостаточном для такой сложной стройки объеме. Что они не соответствуют не только современным требованиям, но и тогдашним стандартам. Изыскатели в два раза ошиблись в определении объема твердого стока Вахша в створе плотины, что привело к ошибкам в проектировании строительных туннелей и способствовало их разрушению. Почему бы не сказать о том, что перекрытие русла строительной перемычкой проведено преждевременно, когда в строительных туннелях не было ни основных, ни запасных затворов. Рассказать о недостаточном финансировании изыскательских работ, принести извинения за созданные соседям трудности. И сказать еще не об одном десятке упущений, тогда бы и теперешние строители ГЭС воспринимали эти заявления серьезно, а не как пиар, и относились бы к таким выступлением по другому.

Первый раз о проблемах со строительством Рогунской ГЭС я услышал в 1977 или 1978 году, когда строительство Нурекской ГЭС уже заканчивалось. В нашу партию в Южной геофизической экспедиции П.О.Таджикгеология неожиданно приехал знаменитый гидростроитель, которого в Таджикистане за глаза все звали тепло и просто: дядя Костя (Константин Владимирович Севенард – старший). Он предложил нам взяться за решение одной проблемы на плотине Нурекской ГЭС – проверить с помощью пенетрационно-каротажной станции плотность и влажность суглинистого ядра плотины. При отсыпке и укатывании суглинистого ядра из каждого слоя, толщиной 30-40 см, отбирали монолит (пробу), парафинировали его и в лаборатории определяли его плотность и влажность. Но Константин Владимирович решил проверить, как измеряются эти параметры в слое мощностью 20-30 метров. Я возмутился: СМИ пишут, что ГЭС уже почти построена, а вы хотите провести дополнительные исследования, потом обнаружите еще какие-нибудь недоделки. Так сколько лет они будут продолжаться после окончания строительства? Но Константин Владимирович отшутился: если кто-то из вас доживет до конца строительства Рогунской ГЭС, то доделывать и переделывать там будут в десять раз дольше и больше, такой подарок нам готовят друзья-узбеки. В то время у нас никакие исследования на Рогунской ГЭС не планировались, и я не обратил на эту шутку внимания. Но через тридцать лет, когда мне пришлось изучать материалы изысканий для строительства Рогунской ГЭС, я вспомнил о ней. К тому же один из специалистов, работавших в Рогуне с начала строительства, в минуту отдыха, рассказал мне, что эту же шутку дядя Костя повторял постоянно.

Недавно я написал письмо директору НИЦ МКВК профессору В.А.Духовному. Письмо короткое. Поэтому приведу его полностью. «Уважаемый Виктор Абрамович! Сегодня исполняется сто лет со дня образования Сарезского озера. В связи с этой датой я подготовил сайт: www.sarez-lake.ru В любой поисковой системе вы его легко найдете набрав: Персональный сайт Леонида Папырина. Убедительно прошу вас лично прочитать и изучить мой сайт, а затем написать на 2-3 страницах отзыв. Я считаю, что Сарезская катастрофа для Узбекистана на порядок более опасна, чем авария на Рогунской ГЭС. Однако о Рогунской ГЭС в Узбекистане говорят непрерывно, а вот о Сарезском озере молчат. С уважением и наилучшими пожеланиями, Л.П.Папырин.»

Ответное письмо. «Дорогой Леонид Павлович! Спасибо за ваше послание. Я с удовольствием просмотрел Ваш сайт. Я думаю, что Вы сделали уникальное обобщение большинства исследований по Сарезу. Спасибо, что не забыли моего учителя В.В.Поплавского. … … … Наши расчеты менее устрашающие, чем Ваши, ибо растекание потока сильно сглаживает эффект и максимальное превышение уровня над паводковыми отметками в створе Термеза не превышает 3м. Далее влияние будет еще меньше и это понятно, ибо долина Аму-Дарьи очень распластана. Я считаю, что наиболее реальными являются Ваши предложения по сработке Сареза путем усиления фильтрации расчисткой выходов трещин и предотвращением кольматации. …Желаю успехов, В.А.Духовный.»

Полемика между таджикскими и узбекскими журналистами и политиками в СМИ идет непрерывно последние 10 лет. И все вокруг строительства Рогунской ГЭС, а вот о проблеме Сарезского озера и других опасностях полное молчание. При этом отмечается очень странная позиция СМИ Узбекистана. Реку Вахш они считают трансграничной и опасаются аварии на Рогунской ГЭС, требуют международной экспертизы (правда при этом не расшифровывают в чем она должна состоять). А реку Бартанг (Мургаб) такой же левый приток Аму-Дарьи (Пянджа) они почему-то уже не считают трансграничной и катастрофу на Сарезском озере или аварии на Сарезских ГЭС уже не боятся. Хотя в случае если Сарезская катастрофа случится, то низовьям Аму-Дарьи будет нанесен во много раз больший ущерб, чем при аварии на Рогунской ГЭС. Почему-то в Узбекистане бытует мнение, что раз Сарезское озеро находится на территории Таджикистана, то ему и будет нанесен самый больший ущерб. Но это далеко не так. Зона поражения селевыми потоками в Таджикистане и Афганистане это небольшие населенные пункты, где нет крупных предприятии и больших сооружений в отличии от Узбекистана и Туркмении. И самое большая потеря Таджикистана и Афганистана состоит в том, что на время прервется поставка наркотиков. В этой необъективности я вижу политический подтекст, но хочу ответить на поставленный вопрос с чисто технической точки зрения.

Сарезская катастрофа

Обратимся к историческим фактам. Многолетний расход реки Аму-Дарья на старинном гидропосту Керки равен 2000 м³/сек. Причем, наблюдения на этом ГП (гидропост) были начаты очень давно, еще до начала строительства больших оросительных систем и регулирующих сток плотин. В половодье максимальный расход воды в те годы достигал до 9000 м³/сек. Аму-Дарья выходила из берегов. Ее русло крайне неустойчиво; в равнинной части оно очень быстро меняло свои очертания в плане. Так, например, большие изменения в русле реки произошли у г.Керки в 1911 г. Весьма сильному разрушению подвергается берег в районе г. Турткуля. 4-1 Этот город стоял в нескольких километрах от реки. В одно из половодий деформация русла была так велика, что Аму-Дарья вплотную подошла к городу и разрушила несколько кварталов. В связи с угрозой разрушения столица Кара-Калпакии была перенесена в г. Нукус. Все это хорошо описано в книге А.А.Соколова «Гидрография СССР». Гидрометеоиздат, Л, 1952г.

4-2
4-3

Теперь посмотрим, какой прогноз на основании современных данных будет при обрушении Правобережного оползня объемом 1,25 км³ в Сарезское озеро. В 1990 году изучение ожидаемого волнового режима в Сарезском озере, возникающего в результате внезапного обрушения в озеро больших масс грунта с Правобережного склона, проводились в институте САНИИРИ (г. Ташкент) и в институте механики МГУ (г. Москва) Исследования проводились как на физических (гидравлических) моделях, так и на математических. Во всех случаях при объеме оползня равном 0.9 км3 объем перелива воды через плотину (без ее разрушения) составлял 100 млн.м3. В 1998 году аналогичное моделирование провел военный инженерный корпус США и при объеме оползня 0.9 км3 получил тот же объем перелива. Кроме этого они рассчитали время движения волны до основных населенных пунктов и высоту волны над уровнем реки. Таким образом, три разные организации, моделируя процесс перелива разными методами разными способами получили приблизительно одно и тоже значение объема перелива. Несмотря на то, что объем оползня по сейсмическим данным равен 1.25 км3, я решил для упрощения сложных расчетов остановиться на американском варианте прохождения первой волны селевого паводка, который возникнет при переливе воды через завальную плотину. Более подробно об этом вы узнаете здесь: http://sarez-lake.ru/monograph/chapter7/

Через четверо суток по американским расчетам дополнительный расход воды в районе Термеза будет равен 17708 м³/сек, а высота волны над уровнем реки составит 5м. У ГП Керки дополнительный расход воды будет такой же. Причем А.А.Соколов отмечал, что при расходе в створе Керки 2000 м³/сек до Аральского моря доходит 1500 м3/сек, остальное поглощается песчаными грунтами. Во время прохождение паводковой волны с расходом 20000-25000 м³/cек поглощаться будет 5-6 тысяч м³/сек, что вызовет подъем соленых грунтовых вод на значительной территории.

Одновременно с первой волной селевого паводка в районе впадения реки Бартанг в реку Пяндж возникнет селевой завал, который создаст временное озеро на реке Пяндж. Высоту завальной плотины трудно предсказать, но известны случаи, когда на крупных реках объем селевых завалов достигал один млрд ³. Одним из таких исторически известных катастрофических событий , является прорыв сейсмогенного селевого перекрытия на реке Даду в провинции Сичуань в Китае (1786г.). Через 10 дней после образования дамбы она разрушилась, и мощный паводок распространился вниз по долине на расстояние 1400 км, унеся жизни 100 тыс.человек. Но я предполагаю, что максимальный объем этого завала будет 25-30 млн. м³. По нашим расчетам высота завальной плотины будет колебаться в пределах 60-220 метров. Чем выше будет завальная плотина, тем больше будет объем озера и тем дольше оно будет заполняться водой до возникновения волны прорыва. Вторая селевая волна может прийти в Термез через 12-80 суток. Ее дополнительный объем будет колебаться в пределах 25500-119000 м³/сек., а высота над уровнем реки 7-60
18
4-17
4-14
4-25
метров. Такой же расход воды будет на ГП Керки и ниже его в долине Аму-Дарьи. Второй паводок в низовьях Аму-Дарьи будет еще более разрушительным. И если при паводках в начале прошлого века максимальные смещения русла составляли первые километры, то при данном паводке они могут достигать десяти и более километров. При максимальной высоте селевого завала будет затоплен и разрушен город Хорог. Городские агломерации городов Термеза, Чарджоу и Нукуса, вероятнее всего, также будут разрушены.

Третья селевая волна возникнет от образования прорана в Усойском завале. Она достигнет города Термез через 120-306 суток после начала катастрофы, дополнительный расход воды будет в пределах 30000 – 74100 м³/сек., а уровень воды в реке повысится на 9-40 метров. Дополнительный расход воды в створе Керки и ниже его в долине реки Аму-Дарьи так же будет в пределах 30000 – 74100м³/сек.

В результате Сарезской катастрофы автомобильное шоссе Душанбе-Хорог (на том участке, где оно проходит по берегу Пянджа) будет разрушено. 4-26 Все мосты через реку Пяндж и Аму-Дарья будут либо снесены, либо в результате смещения русла станут не нужными. Разрушены будут гидромелеоративные сооружения в Узбекистане и Туркмении, в т.ч. и Каракумский канал и населенные пункты на его берегах. 7-1

Прервется железнодорожное сообщение между тремя республиками. К ремонтно-восстановительным работам имеет смысл приступать только после прохождения третьего паводка, т.е. не раньше, чем через год после начала катастрофы. В опасной зоне поражения селевыми потоками проживает 5-6 миллионов человек, которые останутся без крова. Количество погибших будет 10% от этих цифр. Вот таковы ожидаемые последствия Сарезской катастрофы. Более детально вы можете прочитать о ней на сайте: «www.sarez-lake.ru»

Проблемы строительства Рогунской ГЭС

Поговорим о Рогунской ГЭС. В 2005-2007 годах я детально изучал материалы инженерно-геологических изысканий для обоснования строительства Рогунской ГЭС. Изыскания были проведены в 1968-1978 годах. Для такой сложной и объемной работы это очень короткий срок. Если оценивать их по действовавшим в то время СНиПам и инструкциям, то многие вопросы не успели решить. Вызывает недоумение практически полное отсутствие наземных геофизических работ, а это значит, что геологическое картирование и изучение оползневых процессов проводились без опережающих геофизических работ в нарушение действовавших уже тогда Инструкций и Положений. Непонятно почему в скважинах не проводились каротажные исследования и инклинометрия (определение искривления стволов скважин) и как без учета этого параметра строились геологические разрезы до глубин 600-800 метров. Не выполнялось
1-1
1-2

картирование солевых отложений и т.д. В тексте написано, что был сделан расчет устойчивости основных оползней, но не указывается, на основании каких материалов он выполнялся и кем. Попытка найти эти материалы в архиве Рогунской ГЭС успехом не увенчалась.

Буквально в 60 километрах от Рогуна была расположена Южная геофизическая экспедиция п.о.Таджикгеология, которая могла бы выполнить эти и многие другие виды геофизических работ. ЮГФЭ входила в состав МинГео СССР. МинГео имело свои заводы по изготовлению геофизической аппаратуры и обеспечивало свои организации намного лучше, чем проектно-изыскательские институты. Я помню, как ко мне из Рогуна приезжал Борис Гельман, который в то время был начальником отдела геофизики САО Гидропроекта с просьбой дать ему кусок провода, электроразведочную катушку или электроды, или несколько сейсмоприемников. В ЮГФЭ с этой мелочевкой не было никаких проблем. И аппаратура у них была старая, которой мы уже давно не пользовались. В 2005 году я встречался уже с другим начальником отдела изысканий Ташкентского Гидропроекта Эльдаром Мадгазиным и поинтересовался какая у него есть сейсморазведочная аппаратура. Он ответил, что сейсмостанция ИСН-24 венгерского производства, а электронной накопительной аппаратуры нет. Мы от этой сейсмостанции отказались где-то в 1985 году. Но все это эмоции бывшего сотрудника ЮГФЭ. Этих деталей до начала работы на Рогуне я не знал, и мне в голову не приходило, что такое может быть. Но многие проблемы с помощью геофизических методов можно срочно решить сейчас, если руководствоваться Законом РФ «О безопасности гидротехнических сооружений» от 21 июля 1997 года и «Положением о декларировании безопасности гидротехнических сооружений» (утверждено Постановлением Правительства РФ №1320 от 16 октября 1997 года). В Таджикистане их только собираются разрабатывать.

Первоочередными проблемами на Рогунской ГЭС является изучение сейсмичности и солевых отложений. Изучение глубинного строения с помощью глубинных геофизических исследований не выполнялось. Большая часть сейсмических материалов 20-25-летней давности. Получены они с помощью устаревших аналоговых сейсмостанций по редкой сети, которая обеспечивает определение координат сейсмоопасных узлов с погрешностью 20-25 км. Обработка материалов этих станций с помощью современных компьютерных технологий затруднена.

1-3

В соответствии с новыми требованиями расчетные показатели на высокие плотины определяются для двух уровней динамических воздействий: максимального расчетного землетрясения (МРЗ) и проектного землетрясения (ПЗ). Уже на стадии проектирования объектов I-го и II-го классов требуется проведение полного комплекса геолого-тектонических, геодезических, инженерно-геологических, инструментальных сейсмологических и геофизических исследований на разномасштабных уровнях. Плотина Рогунской ГЭС относится к особо опасным объектам и по своей высоте (280-335м) уникальна, что значительно превышает высоту плотин первого класса (100м). Поэтому на территории строительства определение исходной сейсмичности, расчет параметров сейсмических воздействий, сейсморайонирование и микросейсморайонирование требуется выполнять по материалам инструментальных сейсмологических наблюдений и
1-4
1-5
параллельно проводить полный комплекс геолого-тектонических, инженерно-геологических и геофизических исследований разного масштаба.

Сейсморайонирование и изучение глубинного строения района в радиусе 50км от плотины ГЭС (участок размером 100х100 км) нужно выполнить в масштабе 1:200000 на основе изучения глубинного строения. Методы исследований: МОВЗ (метод обменных волн землетрясений). Если при обычной сейсморазведке для возбуждения упругих колебаний применяются взрывы или вибраторы, то здесь используется энергия слабых землетрясений. Даже в районах с очень низкой сейсмичностью этот метод позволяет получать детальные разрезы и томографические срезы на большую глубину. На территории Таджикистана и особенно Памира, где слабые сейсмические толчки отмечаются ежедневно, с помощью этого метода можно изучать глубинное строение в самых труднодоступных горных условиях с применением современных портативных автономных цифровых сейсмологических станций типа РСС «Дельта-Геон» (Россия) и глубинного электрического зондирования МТЗ-АудиМТЗ со станциями типа FENIX (Канада). Объем работ: 3-4 профиля ориентированных вкрест простирания структур с глубинностью зондирований до 25-40 км. Совместно с полученными данными необходимо провести обработку имеющихся в Таджикистане материалов гравиметровой и аэромагнитной съемок масштаба 1:200000. По результатам этих работ будет выполнено трассирование региональных тектонических нарушений (в том числе Вахшского надвига – основной сейсмогенной структуры в районе ГЭС) по кровле кристаллического герцинского фундамента с дифференциацией разреза на ярусы (надсолевой и подсолевой). Таким образом будет, определено положение опасных сейсмоузлов с погрешностью 1-2 км. Получена трехмерная математическая сейсмотектоническая модель масштаба 1:200000 в виде разноглубинных томографических срезов и разрезов (по распределению геоэлектрических и скоростных параметров) с выделением плоскостей разрывов и геологических неоднородностей, в т.ч. скоплений солевых отложений.

1-7

Сейсмическое микрорайонирование в масштабе 1:2000-5000 нужно выполнить так же с применением современных цифровых сейсмологических станций типа РСС «Дельта-Геон» (Россия) на территории основных сооружений, а сейсмологические исследования дополнить детальными площадными инженерными электро- и сейсморазведочными исследованиями, гелиевой съемкой и радиопросвечиванием, имеющимися геологическими материалами по скважинам и штольням. Перечисленные исследования позволят:
1-8
1-9
– выявить или уточнить положение сейсмически активных разломов второго, третьего и четвертого порядка;
- инструментально подтвердить монолитность основного геоблока и изучить его сейсмический режим (следует заметить, что сейчас сейсмическое микрорайонирование выполняют для выбора положения вилл олигархов, а здесь при строительстве уникальной плотины на глазок утверждается, что это монолитный геоблок – удачное место для расположения основных сооружений ГЭС);
– проверить наличие целиков под каждым крупным элементом гидроузла;
– детально изучить положение солевых отложений в плане и разрезе;
– дать оценку сейсмогрунтовых условий, выявить участки большей и меньшей балльности с помощью инженерной сейсморазведки на продольных и поперечных волнах;
– составить в масштабе 1:2000 схему сейсмического микрорайонирования и трехмерную сейсмотектоническую модель района основных сооружений, которая позволит получить планы-срезы на разные глубины и разрезы с любой ориентировкой расчетных профилей.

Для повышения надежности и качества сейсмического районирования и микрорайонирования исследования нужно провести в короткие сроки (2-3 месяца каждый этап) с применением большого количества сейсмологических станций «Дельта-Геон» (100-150). Выполнить такие работы может только организация, имеющая большой опыт подобных работ и располагающая таким количеством регистраторов.

1-10c

Сейсмологический мониторинг нужно начать сразу после окончания работ по сейсморайонированию и сейсмическому микрорайонированию. С этой целью в районе строительства нужно создать постоянно действующий геодинамический полигон – локальную сеть сейсмических станций РСС «Дельта-Геон» (по аналогии с советско-американским геодинамическим полигоном при строительстве Нурекской ГЭС на более высоком современном уровне). После начала заполнения водохранилища есть возможность дополнить локальную сеть донными сейсмологическими станциями типа «Садко». Кроме сейсмологического, в процессе строительства и заполнения водохранилища необходимо проводить и все остальные виды мониторинга, предусмотренные «Положением о декларировании безопасности гидротехнических сооружений». Сейсмологический мониторинг в процессе строительства позволит решить следующие задачи:
– определение пространственно-временного распределения местной фоновой сейсмичности до строительства крупных сооружений и заполнения водохранилища;
– наблюдение за возникновением наведенной (плотинной) сейсмичности в процессе заполнения водохранилища;
1-11
1-12
– получение исходных данных для оценки рисков: сейсмического, техногенного, страхового.

Следующая опасность оползень объемом 0,9 км³ в нижнем бьефе Рогунской ГЭС. В материалах Ташкентского Гидропроекта (том 3 – инженерно-геологические условия) говорится о том, что оползень безопасен, возможны смещения небольших оползней вторичной генерации объемом первые сотни тысяч м³. Авторы последнего источника, по-видимому, считают, что оползневой склон уже подвергался смещению, самая верхняя часть древнего оползня достигла реки Вахш и была размыта, а средняя в виде повернутого ядра Кирбичерской синклинали заняла устойчивое положение и смещаться не должна. Но это заключение сделано по предположениям на основании визуальных наблюдений, т.е. это гипотеза. И по старым, и по новым требованиям прилегающие к плотине склоны нужно детально изучать и делать расчет устойчивости склона при сейсмическом воздействии различной интенсивности. Поэтому исследования крайне нужны. Есть большая доля вероятности, что это предположение подтвердится. Но если верить единственному представленному разрезу, то объем оползней вторичной генерации на этом склоне может достигать от первых сотен тысяч до первых миллионов кубометров. Сход оползней вторичной генерации будет приводить к перекрытию русла Вахша и образованию плотин высотой 40-80 метров. К таким же выводам пришли специалисты инжиниринговой компании Lahmeyer International. Т.е. сход вторичных оползней будет создавать опасность подтопления ГЭС. 21

В настоящее время доступ к системе тоннелей и основным подземным сооружениям ГЭС осуществляется через транспортный тоннель Т-3. Когда начнется заполнение водохранилища, его закроют и проезд автотранспорта для доставки всех материалов на плотину будет осуществляться по специальной дороге со стороны верхнего бьефа по саю Пассимурхо. Дорога проходит по оползневому склону. При подъеме воды в водохранилище оползневые процессы активизируются, разрушат дорогу и остановят строительство. Никаких исследований по изучению и расчету устойчивости склонов Пассимурхо не проводилось. Есть предложение пройти на этом участке дополнительные транспортные тоннели, но никаких изысканий для их строительства и тем боле расчетов устойчивости склона не сделано.

В непосредственной близости от створа плотины с левого берега в Вахш впадает селевое русло Обишур. Один раз в 10-11 лет он перекрывает реку Вахш. Последний раз это случилось 19 мая 2009 года. Объем селевых отложений в русле Вахша был равен 300 тысяч м³ и они вызвали подъем воды в пределах строительной площадки на 6м. Был полностью затоплен вспомогательный строительный туннель. Благодаря случайности (была пересменка и людей в туннеле не было) жертв удалось избежать. В декабре
22
23
2008 года и в феврале 2009 я принимал участие в проведении геофизических работ в вспомогательном туннеле. Тогда, кроме нашей группы из десяти человек, там на ремонте выходного портала, проходке туннеля малого сечения через завал работало человек 100. И если бы не случайность, то количество жертв было бы больше, чем при аварии на Саяно-Шушенской ГЭС. Начинался паводок и расход воды в реке Вахш в это время был равен 1500 м³/сек. И даже такой мощной реке (с большой скоростью движения воды), как Вахш, потребовалось значительное время (полтора месяца), чтобы размыть селевую перемычку. Причем для ускорения размыва пришлось проделывать в ней прораны с помощью взрывов.

Представляет интерес и такой момент. Первый селевой поток не полностью перекрыл русло Вахша, но последовавший второй поток увеличил высоту завальной плотины. Если бы интенсивные осадки создали условия для возникновения третьего селевого потока, то высота завальной плотины могла быть и выше. По расчетам гидрологов, максимальный единовременный селевой выброс может достигать 3 млн. м³. Такая величина селевого выброса приведет к серьезной аварии на электростанции. Старым проектом САО Гидропроекта предусматривается строительство 100-метровой защитной плотины, водосбросной туннель сечением 25 м² и длиной 800 метров и туннель сечением 40 м² и длиной 300м для отвода реки Оби-Шур на участке ее устья. Но достаточно ли этих мероприятий для обеспечения безопасности? Скорее всего со временем возникнет необходимость увеличивать высоту защитной плотины.

24

В статье к.т.н В.Ф.Илюшина «Уроки аварии строительного туннеля при сооружении Рогунского гидроузла» (Ж «Гидротехническое строительство” №4, 2002 год) описывается, что строительный туннель первого яруса в 1990-1992 годах пришел в полную негодность и детально анализируются причины, по которым это произошло. В целом же автор считает, что хроническое недофинансирование обусловило низкое качество строительных и изыскательских работ и явилось основной причиной аварии в 1992 году. Изыскатели ошиблись в два раза в определении объема твердого стока реки Вахш. Нужно подчеркнуть, что авария произошла без влияния каких-либо внешних природных факторов (землетрясений или наводнений). Строительный туннель первого яруса пришел в негодность сам по себе. В 1993 году вовремя сильного паводка был разрушен второй туннель и
Рис.25
перемычка, отводившая воду Вахша в строительные туннели. Можно предположить, что по этой же причине остальные узлы ГЭС также находятся в аварийном состоянии. Строительство было остановлено без какой-либо консервации сооружений. Поэтому нужно выполнить детальные изыскательские работы с помощью современной аппаратуры и оборудования и только после этого приступать к составлению нового ТЭО. Можно перечислить еще десяток актуальных инженерно-геологических проблем (солезащита, устойчивость берегов, блоковые скальные оползни в бассейне реки Сурхоб, входящей в зону водохранилища и т.д.), которые нужно исследовать до составления рабочего проекта. Основную часть дополнительных исследований нужно выполнить за полтора-два года. После этого можно говорить о ТЭО, об окончательном проекте и оптимальных параметрах ГЭС. В 1983-1985 годах нам удалось выполнить уникальные сейсморазведочные работы на Правобережном оползня Сарезского озера. Средняя крутизна склона достигала 30-35 градусов, а вертикальное превышение верхних пикетов наблюдений над озером достигало 1200 метров. Выполнить эти работы удалось благодаря появлению портативных цифровых сейсмостанций СНЦ-1 и Талгар-3. Но из-за того, что первая станция имела только один сейсмический канал, а вторая три производительность измерений была очень низкой. В начале девяностых годов в Москве появилось несколько моделей 24-канальных портативных цифровых накопительных станций. В 1999 году наш отдел получил две 24 канальных портативных сейсмостанции Лакколит-24М. Выпускает их ООО «Геотех». Станция состит из отдельных блоков. Одновременно выпускается вспомогательная аппаратура и оборудование, сейсмические косы и удлинители из тонкого 48-жильного кабеля, сейсмопремники для регистрации продольных и поперечных волн изготавливались по американской технологии. Я поставил себе цель – разработать такую схему станции с 2 или 4 регистраторами (т.е. 48 или 96 сейсмических каналов), чтобы можно было проводить сейсмические исследования в горных условиях, подобных Правобережному оползню на Сарезском озере. С тем чтобы можно было вести измерения любыми сейсмическими методами до глубин 350-400, как с ударными, так с взрывными источниками упругих колебаний. Причем я консультировался с опытными операторами и разработчиками аппаратуры. В конце 2005 года в Русской инженеринговой компании стали составлять заявку на различную аппаратуру на 2006 год. Я убедил руководство заказать станцию с двумя регистраторами и одим полным комплектом вспомогательной аппаратуры в расчете На то, что со временем купим еще два регистратора и станция будет 96-канальной. Причем я гарантировал руководству, что с этой сейсмостанцией мы сможем изучить любой Рогунский оползень, любой Рогунский склон. А если когда-нибудь приобретем специальные сейсмозонды, сделанные по американской технологии, то сможем делать сейсмопросвечивание между скважинами и горными выработками. Сейсмическая аппаратура была изготовлена, доставлена в Рогун, настроена и проверена. Вместе с аппаратурой был получен пакет обрабатывающих программ. В ноябре 2006 года сейсмостанция была готова к работе. Но в это время БаркиТаджик заявил сперва о преостановке работ, а затем о разрыве договора на строительство Рогунской ГЭС. В начале 2007 года мне пришлось уехать. Я сдал аппаратуру по акту, в котором четко было написано – спаренная 48-канальная сейсмостанция – одна. Вести аппаратуру в Россию и опять иметь дело с таможенниками руководство не хотело. Но покупателя, который бы понимал, для чего она предназначена, в Таджикистане не было. Хотя несколько организаций не имели никаких сейсмостанций. Так как в комплекте было два регистратора, они почему-то решили, что это две сейсмостанции. Разделили аппараратуру на две части и продали двум разным организациям. Когда в этих организациях появились люди, которые пытались освоить эту аппаратуру и начать с ней работать, то тогда и выяснились, что без дополнительной аппаратуры эти два регистратора не могут работать для выполнения любых задач. Хорошо еще, что мне не дали сразу купить четыре регистратора.

Водные проблемы Центральной Азии.Часть 2

Written by Anna

August 31st, 2011 at 2:11 pm