CC BY
29
УДК 551.311.21
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА СЕЛЕВОЙ АКТИВНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА СЕЛЕВОЙ ДЕНУДАЦИИ ПО СЕЛЕВЫМ ПРИТОКАМ р. БАКСАН
© 2007 г. Н.В. Кондратьева, О.А. Кумукова
Key factor in evaluation of mudstone danger of mountain territorys is mudstone activity. Grading of mudstone basins on mudstone activity is studied for the Kabardino-Balkaria republic (Central Caucasus).
Горные районы Кавказа по своим природно-климатическим условиям являются уникальным регионом, представляющим особую ценность как всемирно известная рекреационная зона и имеющим большое значение для хозяйственной деятельности.
В геологическом отношении горный Кавказ характеризуется сложностью и разнообразием строения, интенсивным проявлением экзогенных геологических процессов, которые причиняют большой ущерб и в значительной мере затрудняют освоение территории. Одним из наиболее распространенных процессов здесь являются сели.
Главным критерием в оценке селевой опасности горных территорий является селеактивность - параметр, характеризующий, согласно В.Ф. Перову [1], интенсивность развития селевого процесса во времени и в пространстве.
Знание селеактивности позволяет оценить возможную селевую опасность конкретного бассейна, а с ней и угрозу расположенным здесь хозяйственным объектам. Несмотря на важность данной характеристики в литературе имеются лишь ее оценки для отдельных рек, где проводились стационарные наблюдения. Это связано с трудностью организации постоянных наблюдений и отсутствием большого статистического материала о сходе селей за длительный период [2-5].
Целью нашей работы является классификация селевых бассейнов по селеактивности и в дальнейшем поиск эмпирической зависимости активности селей от комплексного показателя известных морфометриче-ских характеристик селевых бассейнов (площадь, уклон, длина русла, высота истока, наличие ледников). Использование полученных эмпирических связей необходимо на уровне предварительной оценки селео-пасности неизученных горных территорий.
Для рек, где происходят селевые явления, важно оценить величины селевой активности и денудации, осуществляемой селевыми потоками (т.е. величину среднего условного слоя твердого вещества, перемещенного селями в единицу времени с 1 км2 площади водосбора).
Для оценки селевой активности во времени в пределах одного селевого бассейна используют значения повторяемости и объема селевых выносов.
Понятие «селевая активность» впервые было введено С.М. Флейшманом [6] и определяется выражением:
Р =ЪШ/Т, (1)
где - суммарный объем селевых выносов; Т -длительный отрезок времени непрерывных наблюдений за селями, лет.
Величина селевой денудации I может быть оценена по формуле, предложенной в работе С.С. Черноморца [7]:
х 103
I =-
S х T
(2)
где I - селевая денудация, мм/год; - суммар-
ный объем селевых выносов за рассматриваемый период, млн м3; - площадь водосбора реки, км2; Т -время, год.
Физический смысл селевой денудации заключается в подсчете суммарного объема селевых выносов в конкретном селевом бассейне, например, за 50-100 лет, деленном на площадь бассейна и на количество лет.
На основании анализа временных рядов проявления селей в типичном для Центрального Кавказа бассейне р. Баксан (Кабардино-Балкарская Республика) в настоящей работе впервые получены количественные значения селевой активности и селевой денудации. В таблице приведены данные, собранные с 1953 по 2002 г. И.Б. Сейно-вой и дополненные нами на основании регистрации селевых процессов. Эти данные использовались нами для расчетов селеактивности и селевой денудации различных притоков бассейна р. Баксан. Нумерация селевых притоков дана согласно каталогу И.Б. Сейновой [8].
Река Баксан является одним из крупнейших селео-пасных притоков в системе Терского речного бассейна. Ее истоком являются ледники вулкана Эльбрус, наивысшей вершины Кавказа и Европы (абс. выс. 5642 м). Общая площадь водосбора составляет 6800 км2, длина -169 км, площадь селеактивной зоны до выхода на предгорную равнину - 1428,4 км2, длина - 292,6 км (расстояние от истока до створа у с. Заюково); общее падение реки - 2150 м.
Ледниками занята площадь 130 км2, или 1,9 % от общей площади водосбора [9]. Река Баксан пересекает систему параллельных хребтов северного склона Кавказа и на протяжении 100 км этого пути принимает 59 селеносных притоков с площадями водосборов от 0,23 до 156,2 км2. За период наблюдений с 1953 по 2002 г. здесь было зафиксировано 503 случая схода селей с единовременными объемами от 1000 до 6 000000 м3. Нами по каждому из селевых притоков был подсчитан суммарный объем выносов всех случаев схода селей за 50 лет. Его амплитуда составила от 6 тыс. до 11340 млн м3 (таблица, графа 8).
Морфометрические характеристики притоков р. Баксан. Расчетные значения коэффициентов селевой активности (Р) и селевой денудации (I)
№ Название водотока Площадь S, км2 Длина реки, км Высота истока, м, абс. Сред. уклон русла, %о Объем W, тыс. м3 Общий объем за 50 лет, £W, тыс. м3 Частота схода за 50 лет, n Время наблюдений, Т лет I, мм/г Р, м3/г
2-01 Лампашико 4,0 3,5 1200 143 10-40 70 4 50 0,4 1400
2-02 Без названия 1,0 1,5 1-10 11 2 50 0,2 220
2-03 Без названия 1,0 1,5 1-10 10 1 50 0,2 200
2-04 Кинжал 49,0 11,0 2520 93 1-10 12 3 50 <0,1 240
2-05 Тызыл 39,0 10,0 2030 96 10-50 70 3 50 <0,1 1400
2-06 Хаюко 7,7 10 10 1 50 <0,1 200
2-07 Без названия 1,0 1,5 1500 330 1 50 50 50 1,0 1000
2-08 Без названия 1,0 10 50 0,2
2-09 Без названия 1,0 10 160 16 50 0,2 3200
2-10 Без названия 1,0 1,5 1500 330 1-10 50 5 50 1,0 1000
2-11 Гижгит (семь) 156,2 50-100 150 2 50 0,0 3000
2-12 Камыксу 24,2 8,5 3100 250 50-100 140 4 50 0,1 2800
2-13 Малый Мукулан 2,0 0,6 2500 1150 5-10 245 59 50 2,5 4900
2-14 Большой Мукулан 5,2 4,2 3420 400 10-150 750 28 50 2,9 15000
2-15 Кылдыбашсу 5,0 4,0 125 10-20 20 1 50 0,1 400
2-16 Кыртык 125,0 24,0 3500 100 100-700 1200 6 50 0,2 24000
2-16(а) Сылтрансу 14,2 6,5 270 100-400 600 3 50 0,8 12000
2-16(б) Джигуртау 10,8 5,2 400 100-300 600 4 50 1,1 12000
2-17 Кызген 5,7 4,8 3480 430 10-100 170 4 50 0,6 3400
2-18 Губасанты 11,8 5,5 3060 370 50-1000 5050 14 50 8,6 101000
2-19 Без названия 6,4 4,0 400 50 150 3 50 0,5 3000
2-20 -2-22 Ирик (с притоками) 57,0 9,8 142 5-150 350 6 50 0,1 7000
2-23 Без названия 1,0 1,0 500 1-5 35 10 50 0,7 700
2-24 Без названия 2,0 1,0 500 10 10 1 50 0,1 200
2-25 Койсюрюльген 2,0 2,5 2900 410 10-20 30 2 50 0,3 600
2-26 Без названия 10-20 50 4 50 1000
2-27 Терскол 24,6 8,0 3300 184 110-500 1950 9 50 1,6 39000
2-28 Гарабаши 11,1 5,0 3300 300 50-1000 2200 6 50 4,0 44000
2-29 Без названия 1,0 1,5 460 1-5 6 2 50 0,1 120
2-30 Азау 54,9 7,0 2500 60 100-500 2050 12 50 0,7 41000
2-31 Без названия 0,23 1,5 800 1-10 12 9 50 1,0 240
2-32 Донгуз-Орун 31,9 8,0 3500 93 100 100 1 50 0,1 2000
2-33 Без названия 1,0 1,5 800 10 80 8 50 1,6 1600
2-34 Нарзанная 6,0 4,0 350 20-50 70 2 50 0,2 1400
2-35 Без названия 50 0,1
2-36 Без названия 1,0 1,5 700 1-10 35 6 50 0,7 700
2-37 Адылсу 98,7 12,8 3120 100 100-3000 3000 6 50 0,6 60000
2-38 Сагаевский 2,5 3,2 3000 460 50-300 600 7 50 4,8 12000
2-39 Джапыртала 5,0 4,3 3200 500 50-500 0 0 50 0,0 0
Андырчи 5,6 10-100 100 0 50 0,0 0
2-40 Адырсу (с притоками) 103,0 18,0 3120 85 300-3000 7260 11 50 1,4 145200
2-40(а) Джаловчат 7,8 1,7 2770 530 10-1360 1440 9 50 3,7 28800
2-40(б) Кумумкол 23,3 4,5 3015 220 100-1200 3220 8 50 2,8 64400
2-40(в) Суллуколсу 10,2 4,4 3350 300 100-1000 2600 9 50 5,1 52000
2-41 Челмас 5,0 4,0 3400 500 10-100 400 7 1,6 8000
2-42 Сабалыксу 11,0 5,6 3400 360 50-100 450 7 50 0,8 9000
2-43 Тютюсу 55,0 13,0 3500 170 100-500 1790 7 50 0,7 35800
2-44 Герхожансу 78,0 16,0 3200 130 100-6000 11340 11 50 3,7 286800
2-44(а) Каяртасу 20,0 9,5 3050 185 100-4000 9840 10 50 9,8 196800
2-44(б) Сакашильсу 36,2 10,3 2900 130 1000 1500 2 50 0,8 30000
2-45 Мыстыкол 16,0 50-100 450 8 50 0,6 9000
2-46 Кестанты 140,0 20,0 3200 100 100-500 1200 4 50 0,2 24000
2-47 Без названия 1,0 1,5 1500 330 1-10 60 50 50 1,2 1200
2-48 Качкратащ 41,5 10-20 1 50 0,1 400
2-49 Бедык 19,5 8,9 2020 130 50-100 700 10 50 0,7 14000
2-50 Брукол 9,6 10-50 90 5 50 0,2 1800
2-51 Черная вода 5,0 3,5 10-20 100 20 50 0,4 2000
2-51(а) Без названия 3,0 10 0,5
2-51(б) Без названия 4,0 10 0,5
Анализ данных таблицы показывает, что максимальная активность селей за 50 лет наблюдалась в бассейнах малых и средних высокогорных рек с площадями водосборов от 10 до 100 км2. Максимум активности селей наблюдался в бассейнах рек с оледенением - Герхожансу с площадью водосбора 78 км2 и Адырсу с площадью водосбора 103 км2, где коэффициенты селеактивности (Р) оказались равными
286,8 и 145,2 тыс. м3/год. В этих же бассейнах наблюдались максимальные единовременные объемы выносов - 6 и 3 млн м3. Селевая активность самых малых селеносных рек с площадью водосбора 1 км2 была меньше 1000 м3/год. Расчеты показали, что селеактивнсть рек в средне- и низкогорных районах на 2 порядка меньше, чем в реках, расположенных в высокогорье. В среднем коэффициент селевой
активности в среднегорье равен 1000 м3/год и только в бассейне р. Бедык - 14000 м3/год.
Полученные результаты расчетов графически отображены на рис. 1. На этом рисунке прямой линией показан тренд изменения селеактивности (Р) с увеличением площади селевого бассейна (8). Как видно из рисунка, имеет место рост селеактивности с увеличением площади водосбора в географических условиях Центрального Кавказа.
Данный факт обнаружен нами впервые. Это позволяет сделать вывод о том, что чем больше площадь бассейна, тем большая часть его площади участвует в селеформировании.
Используя данные таблицы, был рассчитан коэффициент селевой денудации I с 1 км2 площади водосбора для каждого селевого притока р. Баксан. В графе 11 таблицы приведены результаты расчетов.
Как показали расчеты, в бассейне р. Баксан выявлена закономерность уменьшения селевой денудации с увеличением площади водосбора (рис. 2). Это связано с тем, что с увеличением площади водосбора уменьшается величина селеактивной площади, непосредственно участвующей в формировании твердой составляющей селевого стока. Своего максимального значения в бассейне р. Баксан коэффициент селевой денудации достигает в реках с площадью водосбора от 10 до 20 км2, что составляет 8,6 - 9,8 мм/год.
Наибольшая величина коэффициента селевой денудации равна 9,8 мм/год в бассейне р. Каярта с площадью водосбора 20 км2. Это связано с частым прохождением здесь селей (10 раз за 50 лет) и с большими объемами выноса селевой массы до 6000 тыс. м3. Река Каярта является левой составляющей крупного селевого бассейна Герхожансу.
В активных селевых бассейнах р. Баксан для притоков Герхожансу с площадью, равной 78 км2, и Адырсу с площадью водосбора 103 км2 коэффициент селевой денудации составляет 3,7 и 1,4 мм/год.
В среднегорье величина селевой денудации снижается до 0,3 - 0,1 мм/год. Это связано со значительной залесенностью бассейнов, снижающей интенсивность эрозионных процессов.
Селевая денудация I, мм/год
12
10
I
тренд
0 15 30 45 60 75 90 105120135150165
Площадь селевого бассейна 8, км2
Рис. 2. График зависимости селевой денудации от площади селевого бассейна
Таким образом, в настоящей работе впервые получены количественные значения селевой активности и селевой денудации в типичном для Центрального Кавказа бассейне р. Баксан. Эти значения позволяют судить о возможной селевой опасности конкретного бассейна, а с ней и об угрозе народнохозяйственным объектам.
Следующим этапом работы будет поиск корреляционных связей коэффициентов селевой активности и коэффициентов селевой денудации с морфометриче-скими характеристиками бассейнов, которые достаточно легко определяются по аэрофотоснимкам. Использование полученных эмпирических связей необходимо для предварительной оценки селеопасности неизученных горных территорий. При этом в качестве исходных данных может быть использована приведенная в данной работе методика расчета селевой активности и селевой денудации.
Селеактивность Р, м /год
р
тренд
Площадь солевого бассейна S, км2
Рис. 1. График зависимости селевой активности от площади селевого бассейна
Литература
1. Перов В.Ф. Селевые явления: Терминологический словарь. М., 1996.
2. Золотарев Е.А., Сейнова И.Б. // Тр. МГИ. 1997. № 82. С. 184-189.
3. Кадастр лавинно-селевой опасности Северного Кавказа / Под ред. М.Ч. Залиханова. СПб., 2001.
4. Сейнова И.Б., Золотарев Е.В. Ледники и сели Приэльбрусья. М., 2001.
5. Сейнова И.Б., Кошелева Н.Е. // Проблемы про-тивоселевых мероприятий. Алма-Ата, 1984. С. 106116.
6. Флейшман С.М. Сели. Л., 1978.
7. Черноморец С. С. Селевые очаги до и после катастроф. М., 2005.
8
6
2
0
350000
300000
250000
200000
50000
0
8. Аджиев А.Х. и др. // Тр. Всерос. конф. по селям. 9. Каталог ледников СССР. Т. 8. Северный Кав-Нальчик, 2003. каз. Ч. 5: Бассейны рек Малки, Баксана. Л., 1970.
Высокогорный геофизический институт, г. Нальчик_1 марта 2007 г.
