САРЕЗСКОЕ ОЗЕРО >> Cарезская катастрофа: геофизический прогноз

Персональный сайт Леонида Папырина

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.

2-1

Рис.2-1 Международная конференция в городе Нурек Таджикистан. 2-4 сентября 2009 г. Фото Леонида Папырина.

1. ПРОГРАММА

Основные темы :
- Сарезское озеро – исторический обзор;
- Геологические и сейсмологические характеристики района Сарезского озера;
- Характеристика гидрологического режима и климатических условий района Сарезского озера;
- Риск озера Сарез – трансграничная проблема центрально-азиатского региона;
- Угроза прорыва озера Сарез;
- “Правобережный” склон – главный источник угрозы прорыва Сарезского озера;
- Социальные и экономические проблемы, связанные с безопасностью Сарезского озера;
- Международные требования к безопасности завала;
- Проекты по снижению риска Сарезского озера – выводы и рекомендации;
- Установка систем мониторинга и раннего предупреждения;
- Необходимость проведения дополнительных исследований по приведению озера в безопасное состояние;
- Долгосрочные решения – обзор и оценка предлагаемых вариантов;
- Перспективы использования вод Сарезского озера;
- Освоение Сарезского озера для благополучия населения и экономики стран данного региона.

2. НА КОНФЕРЕНЦИЮ БЫЛИ ПРИГЛАШЕНЫ:
- Специалисты различных дисциплин, таких как гидрология, гляциология, климатология, грунтоведение, механика грунтов, стабильность склонов, изучение землетрясений, стабильность и безопасность плотин, строительство туннелей, экспертиза прорыва дамб, мониторинговая экспертиза, и представляющих на равных правах ведущие международные организации и университеты в этих областях мира;
- Эксперты (по два из каждой страны) из Афганистана, Казахстана, Киргизстана, Туркменистана, Узбекистана и России;
- Эксперты, исследователи и ученые из Таджикистана.
Всего в конференции участвовало:
- представители международных организаций – 30;
- эксперты из стран Центральной Азии, Афганистана и России – 15;
- эксперты и специалисты, связанные с решением проблемы Сарезского озера из Таджикистана -15;

Всего в конференции участвовало 60 человек. Кроме приветственных слов, рассказа о плотине Нурекской ГЭС, был заслушан 21 доклад. Причем только три докладчика (из 21-го) непосредственно в той или иной степени участвовали в геологических исследованиях в районе Сарезского озера. Поэтому имеет смысл проанализировать именно эти доклады.

А.Р.Ищук
ТИССС АН Республики Таджикистан
«Проблема Сарезского озера – современное состояние».

1.

«Начиная с момента образования Сарезского озера, выполнен колоссальный объем работ по его изучению»??? Это голословное дилетантское утверждение автора. Если сравнивать объем изыскательских работ при изучении любой высотной плотины или большого оползня, угрожающего опасному объекту, то сделано очень мало. Ни один проект исследований МинГео СССР и Союзгипроводхоза не был выполнен в полном объеме. В последнее десятилетие полевые работы практически не выполнялись. Если руководствоваться современными геологическими стандартами и инструкциями, то район остается мало изученным. А то, что там побывало много туристов с фотоаппаратами (А.Р. Ищук, Н.Р. Ищук, В.И.Рацек и другие), то это не значит, что они сделали там какую-то полезную работу.

2.

«Что касается Правобережного оползня, который, якобы при смещении может вызвать гигантскую волну, способную разрушить Усойский завал, то здесь еще больше путаницы. Но точка была поставлена в 2002г. на совещании международных экспертов и руководителей проекта «Снижение риска прорыва Сарезского озера» в Лозанне, Швейцария. Имеется протокол, где говорится, что при смещении Правобережного оползня, возникшая волна не представляет опасности для Усойской плотины. То же самое заключение содержится в отчете фирмы «Штуки» Швейцария, выполнявшей работы по этому международному проекту» . Протокол, позволяющий изучать Правобережный оползень не поднимаясь на него, а отдыхая в Лозанне, автор приложил на английском языке. Для того, чтобы разобраться в его волшебных возможностях, мне пришлось перевести его на русский язык:

Проект по снижению риска Сарезского озера –
Совещание по экспертной оценке

28-29 июня 2002г. Лозанна
Протокол

Пришли к договоренности, что:
По правобережному оползню
1. Нет доказательства, указывающего, что правобережный оползень (ПБО*), подверженный внезапному ускоренному развитию, имеет большую глубину.
2. Очень мало вероятно, что глубина возможного обрушения поверхности ПБО, подверженного внезапному ускоренному развитию, будет более 100 м.
3. Очень мало вероятно, что максимально возможный общий объем ПБО будет превышать 500 млн. м ³
4. Очень мало вероятно, что все части ПБО обрушатся одновременно.
5. Мы не можем быть полностью уверены в данных утверждениях до тех пор, пока глубина начального обрушения поверхности не получит подтверждения результатами бурения или геофизических исследований.
6. Риск затопления Усойской плотины, вызванный оползневой волной чрезвычайно мал.
………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………
Лозанна, 29 июня 2002г. 14 подписей под протоколом.

Вот ведь как просто. Можно не затаскивать на километровую высоту над озером аппаратуру и аккумуляторы, поехать в Лозанну, отдохнуть, составить бумагу, и вопрос решен. К тому же это не первое требование отменить Правобережный оползень. Покойный Аркадий Илларионович Шеко в 1999 году позвонил мне домой вечером и возмущенно рассказал: « Только что мне звонили из Швейцарии. Человек с азиатским акцентом на ломанном русском языке предлагал мне написать статью, в которой просил обосновать отсутствие Правобережного оползня. «Вы его открыли и если сейчас Вы докажите, что его нет, то Вам поверят и Вы получите хороший грант, а Всемирный банк даст нам деньги на строительство ГЭС». Я говорю ему, что если Вы хотите, чтобы мы пересмотрели свои старые выводы, то обращайтесь в наш институт официально, т.е. напишите письмо. Я Сарезом занимался уже давно. Но если будет письмо, то поднимем старые материалы. Попросим таджиков приехать со своими последними наблюдениями. Разыщем людей из группы В.С.Федоренко и из Союзгипроводхоза. Пригласим исполнителя геофизических работ, он сейчас живет в Москве. Проведем НТС, рассмотрим ваше письмо и дадим официальный ответ. Так он официально не хочет – «так вы докажите, что оползень есть, а мне нужно, чтобы его не было».

В 2001 году А.И.Шеко был приглашен в Душанбе на какой-то семинар или конференцию по Сарезу. Он подготовился к поездке. Это была великолепная возможность для современных «исследователей» пообщаться с одним из первооткрывателей Сарезского озера и организатором современных его исследований. Но кто-то вспомнил о его принципиальности и в последний момент ему отказали. Причем вместо него из Москвы в Душанбе поехал другой человек с чисто туристическими целями.

Сейчас однозначно доказано, что Правобережный оползень есть и ждет своего часа. Его объем 1,25 км ³., средняя вертикальная мощность 250 м. Зона отрыва оползня приурочена к контакту пород сарезской свиты с гранитной интрузией. Эту скрытую интрузию в верхней части оползня геофизики выявили в 1983-1985 гг. Визуально наблюдаемые трещины совпадают с изолиниями сейсмических скоростей, по которым интрузия и выделяется. Оползень смещается по кровле плотных монолитных пород и это также доказано. За период с 1974 по 1998 год среднее высотное и плановое смещение составило от 2-3 до 12-13 см/год.


3.

«Наиболее реальным решением этой проблемы представляется строительство ГЭС с водопропускным каналом по левому борту в обход Усойского завала. Но это долгосрочное решение, требующее в настоящее время серьезных капитальных вложений. …
С другой стороны, такое решение проблемы предусматривает значительное снижение уровня воды в Сарезском озере – где-то на 100м».

Проект понижения уровня Сарезского озера с помощью системы туннелей в левом борту много лет прорабатывался в САО Гидропроекте и был признан не рациональным по двум причинам. Первая – понижение уровня озера на 100 метров спровоцирует сход Правобережного и других оползней. Вторая – очень сложно построить входной портал тоннеля на глубине 100 м в озере Шадау. И невозможно соединить туннелем Сарезское озеро и озеро Шадау.

4.

В свете последних событий текущего десятилетия остро встает проблема обеспечения населения чистой водой, а именно питьевой водой, запасы которой в мире стремительно уменьшаются.
Поэтому нерациональное расходование чистейшей воды Сарезского озера путем ее простого сброса – это непростительное расточительство.

В Сарезском озере в 1976 году минерализация воды в интервале глубин 0-50 метров была равна 280 мг/л. Ниже этого горизонта минерализация воды увеличивалась и на глубинах 250 и более метров достигала – 1130 – 1150 мг/л. За прошедшие тридцать лет значение этого параметра повысилось. Сейчас минерализация в застойной зоне Сарезского озера равна 1380-1490 мг/л. Так что ультра пресной воды с минерализацией 250-280 мг/л в обоих озерах уже не 17, а 4-5 км ³ и находится она в верхней проточной части озер. Если в целях обеспечения безопасности уровень озер будет понижен на 50 метров, то ультра пресной воды в них не останется. Но качество и этого объема воды скоро может существенно понизиться. Через перемычку озеро Шадау гидравлически связано с Сарезом. Цвет воды в озере Шадау зеленоватый, а рыба заражена солитером (цепнем), что характерно для застойных или мало проточных водоемов. Т.е. озеро является источником инфекции.

Презентация А.Р.Ищука снабжена видовыми фотографиями. Карт, разрезов и графиков в ней нет. В тексте цитаты из презентации подчеркнуты.

Патрис Дроз
-член исполнительного комитета компании «Штуки», Швейцария.
«Сарезское озеро: от оценки риска до долгосрочных решений».

1. 1.

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. К сожалению, на Правобережном оползне таких работ не проведено. Измерения по сети реперов с помощью геодезических приборов и GPS дают сведения о наличии, направлении и величине подвижек, но не информируют о положении поверхности смещения. С помощью метода сканирующей интерферометрии определяется только наличие и величина подвижек. Вопреки известным и апробированным методикам изучения оползневых склонов, авторы современных исследований Правобережного оползня с помощью приборов GPS и метода сканирующей интерферометрии стараются доказать, что смещаются только покровные отложения. Но если говорить о изучении смещения оползня с дневной поверхности, то все эти методы давно устарели. Наиболее перспективно применение метода ЕИЭМПЗ (Естественного импульсного электромагнитного поля Земли). Этот метод фиксирует изменение напряженно-деформированного состояния массива горных пород, еще до того как минимальное смещение будет отмечено каким-либо геодезическим методом. Этим методом выделяются участки сжатия и растяжения горных пород. С помощью режимных измерений этим методом прогнозируются участки вывалов и горных ударов в подземных горных выработках, а стало быть возможно и предсказание времени смещения оползней и предсказание землетрясений в изучаемой местности.

2-2_0

Пурпурный кружок, который использовался в качестве опорной точки, расположен в пределах скрытой интрузии. Не понятно, какую составляющую подвижки характеризует значение скорости. Вероятнее всего – величину подвижки по наклонной дневной поверхности по направлению максимальной крутизны склона в данной точке или ПС. По данным автора скорость этой составляющей подвижки изменяется от +20мм/год до -120мм/год. (Выражение «движение грунта» – неудачно, т.к. может быть ошибочно воспринято, как смещение поверхностного слоя. Не понятно, почему у большинства ПС наблюдается отрицательное значение скорости? Этот факт может быть истолкован, как движение ПС вверх).
Если принять, что смещение опорной точки, расположенной над скрытой интрузией равно нулю. Во все значение скорости нужно ввести поправку + 120 мм/год. И тогда значения скорости ПС, в первом приближении, будут совпадать с результатами измерений в точках геодезических реперов и план изменения скоростей подтверждать, что смещение оползня идет по глубинной границе.

2-3Рис. 2-3 Положение туннелей ГЭС. Фото Патриса Дроза. 2009 г.
2.

Автор утверждает, что строение Усойского завала не изучено, но в то же время не предлагает выполнять исследования для составления Декларации о безопасности ГЭС.

Он планирует соединить озера Сарезское и Шадау туннелем на глубине 100 метров. Основной водозабор и входной портал основного туннеля сделать в левом борту озера Шадау и построить основной гидротуннель вдоль левого борта долины реки Мургаб. С одной стороны пройти этот туннель можно с минимальными затратами, т.к. вспомогательные (транспортные и вентиляционные) выработки (в сторону левого борта реки Мургаб) будут очень короткими. В тоже время утечки воды из туннеля в будущем могут вызвать возникновение оползней и обрушение склона. Из-за понижения уровня озера мощность ГЭС уменьшится. Подъездная автодорога будет проходить также по левому борту реки Мургаб. Поэтому ездить по ней из-за лавинной опасности можно будет только летом. Положение здания ГЭС не указано. Судя по чертежу входного портала, его придется проходить с применением кессонных или водолазных работ, а на последней стадии открыть вход в портал взрывом. Мощность ГЭС в проекте Патриса Дроза 300 МВт, что в три раза меньше среднегодовой мощности рассмотренной выше системы Памирских ГЭС. Если же положение машинного зала ГЭС будет в той точке, где на рис.2-3 показан конец туннеля, то напор воды с учетом понижения уровня озера будет не более 400 метров. При среднегодовом расходе воды равном 45 м3/сек мощность ГЭС составит не 300,а 150 МВт. По-видимому, автор при расчете мощности принял расход равным 100 м3/сек, который возможен лишь на первой стадии работы станции при понижении уровня озера. При длительной эксплуатации, когда уровень озера понизится на 50 метров, мощность станции будет равна 150 МВт, что меньше, чем две очереди Гударинской ГЭС (200МВт). Учитывая,что Гударинская ГЭС находится в лучших рельефных условиях, до строительной площадки есть автотропа и т.д., стоимость ее строительства будет в три раза меньше, чем строительство предлагаемого варианта Сарезской ГЭС. Кроме этого, Гударинская ГЭС находится вне Сарезской опасности.

2-4Рис. 2-4 Схема входного портала ГЭС. Составлена Патрисом Дроз. 2009 г.

Л.П.Папырин
СПКТБ «Мосгидросталь», Москва, Россия.
«Результаты комплексных геофизических исследований в районе Сарезского озера. 1968-1991 гг.»

Мною был подготовлен доклад о результатах геофизических исследований на всех участках Сарезского озера, в том числе на Усойском завале и Правобережном оползне. Озвученная автоматическая презентация этого доклада была рассчитана на демонстрацию в течении одного часа 15 минут. Если разбить этот материал на отдельные доклады по 15 минут, то за счет повторения ряда фраз потребовалось бы шесть докладов и я решил изложить все в одном докладе. На обработку геофизических материалов и подготовку доклада я затратил много времени и собственных средств. При этом рассчитывал на то, что я единственный исполнитель уникальных геофизических исследований на Усойском завале и Правобережном оползне и что присутствующие захотят услышать результаты этих исследований и убедят организаторов сделать мне исключение.
Но технический организатор конференции Алишо Шомахмадов сказал мне, что не может нарушать порядок, выделено 15 минут и больше он дать не может. Я обратился к более высоким начальникам, но ответ был таким же. Тогда я объявил, что вне рабочего времени конференции я сделаю доклад о результатах геофизических работ на Усойском завале и Правобережном оползне, а после доклада могу провести обсуждение этих актуальных для Сареза и конференции тем. Но нашелся всего один желающий слушать эти доклады – Патрис Дроз. И мне пришлось сделать доклад для одного человека. В заключении нашей беседы Патрис Дроз сказал мне, что согласен со всеми моими выводами, кроме одного – он не может согласиться (но и возразить он ничего не мог) с объемом и структурой Правобережного оползня. Я пообещал ему, что пришлю свои материалы по электронной почте и просил его изучить их более внимательно и найти хотя бы один довод, подтверждающий отсутствие Правобережного в объеме, который определил я – 1.25 км ³. В разделе «Сарезская переписка» письма с материалами приложены и ни одного довода об отсутствии оползня Патрис Дроз мне не сообщил.

Но вернемся на конференцию. Я решил сделать 15-ти минутный доклад о понижении уровня Сарезского озера путем усиления фильтрации. Отдельная озвученная презентация такого доклада у меня была и я ее продемонстрировал. Материалы этого доклада вы можете прочитать на этом сайте в VI главе монографии «Сарезская катастрофа: геофизический прогноз». Коротко объясню смысл своих предложений. Многолетний среднегодовой расход воды, который фильтруется через Усойский завал, – 45.85 м ³/с. Максимальный расход в период паводка – 80 – 90 м ³/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, в процессе которых можно разобраться, по каким причинам скорость прохождения индикаторов через Усойский завал уменьшилась. 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.

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.

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 он 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 30-35 миллионов долларов США, а времени потребуется 5-6 лет. Американские геологи Роберт Шустер и Дональд Альфорд, ссылаясь на автора данной работы, считают, что усиление фильтрации – самый простой и самый дешевый способ обеспечения безопасности Сарезского озера.

На Международной конференции в Душанбе в 1997 году я выступал с этими же предложениями, как быстро и дешево значительно снизить опасность грандиозной катастрофы. Но и тогда и сейчас никакого интереса у присутствующих это не вызвало. Общее мнение – нам нужны деньги на строительство ГЭС, а этот способ слишком дешевый, чтобы им заниматься.

Х.Набиев -
Советник по вопросам безопасности ГТС, Нурекская ГЭС, ГАХК «Баркиточик»
«Устойчивость Нурекской плотины и целесообразность строительства каскада плотин на реке Вахш»

Автор два часа читал различные справки о состоянии Нурекской плотины. Но безопасность ГТС это не только хорошее состояние плотины. Есть и другие моменты, от которых зависит безопасность ГЭС, и хотелось бы знать:

1.

Есть ли сдвиговые деформации в водонесущих туннелях. Если есть, то при сильном землетрясении они усилятся и могут перекрыть водонесущие туннели. Последние перестанут пропускать воду, уровень воды в водохранилище повысится и может разрушить самую хорошую плотину.

2.

Продолжается ли просадка на площадке АРУ-220/500. Началась она от размыва солевых пластов под ней, а если есть размыв, то значит есть и фильтрация в обход плотины, а это чревато серьезными неприятностями.

На оба вопроса докладчик не смог ответить. Так что лучше бы в это время обсудить строение Усойского завала и Правобережного оползня. Ведь за этим и приехали.

При закрытии конференции вновь выступил А.Р.Ищук и повторил свои измышления о том, что с момента образования Сарезского озера выполнен колоссальный объем работ по его изучению»???

Затем было принято Заявление участников конференции.Вот некоторые цитаты из его текста:

«Меры, направленные на предупреждение прорыва Усойской дамбы, необходимо предпринять пока её состояние стабильно. Если ситуация в будущем примет негативный оборот, то может получиться так, что не будет времени для предотвращения стихийного бедствия. В этой связи предлагается провести технико-экономическое обоснование для выработки инженерных решений по снижению уровня воды в озере посредством обходного тоннеля с учетом строительства гидроэлектростанции, которая может использовать данный тоннель»

«Несмотря на вышеупомянутые риски, участники едины во мнении, что в настоящий момент Усойскому завалу не грозит прорыв. Просачивание, хотя и является существенным (от 45 до 85м ³/сек), не вызывает серьезных опасений, так как вытекающая вода не содержит отложений, что указывает на отсутствие внутренней эрозии завала. Однако при этом рекомендуется провести соответствующие механические тесты почвы и пород, включая применение соответствующих методов исследований с тем, чтобы лучше понять внутреннюю структуру завала. Рекомендуется дополнительный мониторинг поведения завала с использованием схожих стандартов и инструментов, которые используются для искусственных плотин»

«Существует (эмпирическое) доказательство (?!?), полученное в результате анализов с применением глобальной системы позиционирования и спутниковых данных о том, что верхний слой в потенциальном оползне медленно движется по направлению к озеру. Анализы, проведенные до настоящего времени, выявили, что это небольшое движение, и нет признаков сползания внутренних слоев. С другой стороны нельзя сказать, что в случае сильного землетрясения ситуация останется стабильной.

В заключении необходимо отметить, что в советское время проблеме Сарезского озера не уделялось достаточного внимания и изыскания провели в недостаточном объеме. Сейчас исследования пытаются заменить элементарным очковтирательством и желанием получить финансирование, не думая об опасности.