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;
- обвал оползней вторичной генерации с левого берега Сарезского озера может вызвать аналогичные последствия;
- процесс кольматации (закупорки отверстий) верхового откоса завальной плотины 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, тому, что атмосферные осадки с засоленных почв водосбора способствуют накоплению растворенных ионов в придонной части и возникновению мутьевых потоков; 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\(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 воносного горизонта может привести к его таянию и возникновению новых поверхностных путей фильтрации ;
-
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, 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 (Рис.7-1).
2.Волна перелива через Усойский завал при обрушении Правобережного оползня
| 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 | ||
| 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 ниже, а в зимнее (при температуре 4-5* С) – выше. 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 [70]. 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. 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 (Рис.7-2).
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) 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. Первый – после перекрытия Пянджа вода Бартанга не будет попадать в завальное озеро, а будет двигаться по отдельному руслу в низ. 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 (Рис.7-3, Рис. 7-4, 7-5). (Прим.№ 4 и №5).
|
|
|
| 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 (Рис.7-6, Рис.7-7, 7-8). 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.
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. 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.
|
|
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). 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.
| 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:
- Перелив воды через завальную плотину в объеме 100 млн. м3.
- 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.
- На реке Пяндж в районе впадения в нее реки Бартанг возникнет селевой завал, который вызовет возникновение временного завального озера.
- Даже при минимальной высоте селевого завала, после его прорыва второй паводок в низовьях Аму-Дарьи будет еще более разрушительным.
- 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.
- 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.
- В результате Сарезской катастрофы автомобильное шоссе Душанбе-Хорог (на том участке, где оно проходит по берегу Пянджа) будет разрушено. Все мосты через реку Пяндж будут снесены. Прервется железнодорожное сообщение между Таджикистаном и Узбекистаном. К ремонтно-восстановительным работам имеет смысл приступать только после прохождения третьего паводка, т.е. не раньше, чем через год после начала катастрофы.
Примечания
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 6м. 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. Первая 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. [ 78 ]
Прим.№ 4. В верховьях Пянджа на Таджикской 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 выше г.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 [ 35 ].
Фотоальбом к главе 7
p style=420
/p