Ликбез по природным катастрофам. Сели — прогноз и меры защиты

20 сентября 2002 года в 20 часов 8 минут в Северной Осетии по руслу реки Геналдон вниз по течению в Кармадонском ущелье со­шёл ледник Колка протяжённостью 5 км, тол­щиной от 10 до 100 м и шириной 200 м, объё­мом 21 миллион кубометров. При движении ледовой массы образовался селевой поток. Сель оста­новился примерно в семи километрах южнее п.Гизель. В результате стихийного бедствия полностью разрушен трёхэтажный нежилой корпус санатория «Кармадон», база отдыха Северо-Осетинского государственного уни­верситета, база отдыха республиканского ми­нистерства юстиции, линии электропередачи протяжённостью 1,5 км, очистные со­оружения санатория, скважины водозабора. В населённом пункте Кармадон ледниковая масса накрыла до 15 домов. Сход ледника вы­звал бурный паводок на реке Гизельдон.

При сходе селя погибла съемочная груп­па Сергея Бодрова-младшего, снимавшая фильм «Связной». Смерть известного мил­лионам людей в России телеведущего и киноактера придала Кардамонской катастро­фе особую трагичность. По заключению межведомственной комиссии, выжить было фактически невозможно. За время спасательных работ были найдены 17 тел. Пропав­шими числятся 110 человек [4].

Спасательные работы в Кармадонском ущелье продолжались более полутора лет! Кроме спасателей и учёных, поиски пропав­ших без вести вели близкие погибших и добро­вольцы, которые разбили в ущелье постоян­ный лагерь. Они надеялись, что кто-то мог ук­рыться в тоннеле. Близкие погибших настояли на том, чтобы пробурить в толще льда скважи­ны, которые вывели бы спасателей в тоннель. Специалисты считали эту попытку безрезуль­татной, так как под 100-метровой толщей льда, смешанного с грязью и камнями, практически невозможно точно рассчитать место располо­жения бывшего тоннеля. Спасатели пробурили 19 скважин, только 20-ая, длиной 69 метров, привела их в тоннель. Туда спускались водола­зы, однако тоннель оказался пустым. 7 мая 2004 г. было принято решение о прекращении поисков [4].

Причины катастрофы тщательно исследовалась. Огромный вклад в их изучение внесли учёные Института географии РАН В.М. Котляков, Д.С. Асоян, Н.К.Кононова, Н.И. Осокин, О.В. Рототаева.

Владимир Михайлович Котляков — академик РАН, лидер отечественной гляциологии, научный руководитель ИГ РАН. Указанный коллектив авторов опубликовалбольшой раздел «Особенности катастрофических природных процессов на Северном Кавказе на рубеже ХХ и ХХ1вв.». В III томе огромного восьмитомного коллективного труда «Изменение окружающей среды и климата, природные и связанные с ними техногенные катастрофы». М.: ИФЗ РАН, 2008. Это отчёт РАН по одноименной программе Президиума РАН №16.

В авторском разделе есть часть «Экзогенные и эндогенные причины Кармадонской катастрофы 2002 г.». Приведём полностью заключение этого раздела и одновременно всей статьи.

«Анализ приведённых разносторонних материалов по­зволяет сделать несколько выводов.

1. Основная предпосылка катастрофы — активизация эндогенных процессов в районе Казбек-Джимарайского массива, проявившаяся в «омоложении» тектонических разломов, вулканогенных проявлениях, локальных землетрясениях. Следствием этого стало накопление напряжений в недрах под ледником; повышение температур на ложе ледника, вызвавшее донное таяние; разрушение стены правого борта Колки, длительные обвалы льда и горной породы.

2. Климатические условия, хотя не играли решающей роли, способствовали накоплению воды в бассейне ледника и развитию обвалов.

3. Подготовка катастрофы длилась, вероятно, годы, ускорилась в последние два месяца и произошла в считанные минуты.

4. Сорвавшаяся ледово-каменная масса содержала много воды, часть которой выплеснулась из цирка Колки на правый борт Майли. Во время движения по долине добавлялась вода р. Геналдон.

5. Катастрофа не была очередной «плановой» подвижкой пульсирующего ледника Колка.

Таким образом, в зоне активной молодой тектоники оказался ледник в достаточно неустойчивом динами­ческом состоянии, перегруженный обвальным материалом, на ложе которого накопилось избыточное количество воды, чему способствовал поток глубинного тепла. Спусковым механизмом срыва мог быть газодинамический взрыв, гидротермальное извержение, очередной обвал, обрушение сводов над подлёдной полостью с водой или другие явления. В дискуссиях о причинах и механизме катастрофы каждый специ­алист находит факты, отвечающие его точке зрения. И они действительно есть, так как необычность со­бытия и грандиозность его масштаба вызваны именно целым комплексом факторов, сложившихся на север­ном склоне вулканического массива Казбека.»

Повторим главный вывод — ледник Колка начал таять снизу за счёт усиления потока глубинного тепла, возможно, это были потоки водорода, способного выделять тепло за счёт отрицательного дроссельного эффекта, а также при окислении на воздухе в присутствии катализаторов — металлов переменной валентности. Хотя могло быть достаточно обычных фумарольных горячих вулканических газов — паров воды, сероводорода, углекислого газа...

На наш взгляд, ключевой авторской фразой, объясняющей главную причину гибели людей в Кармадонском ущелье, является следующая: «Начиная с 90-х годов специальных наблюдений за ледником не проводилось» (стр.208).

На равнине в семи километрах от се­ления Гизельсоздан мемориал, там установлен памятник, представляющий собой юношу, попавшего в ледяной плен (Рис.1).

Добавим, что памятника достойны также вера родных и упорство спа­сателей.

Рис.1. Памятник жертвам ледника Колка в Кармадонском ущелье. Фото: alania.gov.ru

Осетинский памятник жертвам селя не единственный и не первый. Есть такой же и в японском городе Кобе, который сильнейшим образом пострадал от селевых потоков в 1938, 1961 и 1967гг. В 1938г. сель погубил здесь 460 жителей и разрушил более 100 тыс. домов.

Есть памятник жертвам селя возле села Весёлое в Крыму (Рис. 2).

Рис. 2. Памятник жертвам селя 9 июля 1967 г. возле села Весёлое в Крыму, Долина Кутлак. Фото: .wikipedia.org

История памятника у с. Весёлое очень грустная, но поучительная. Село расположено недалеко от Судака в 4 километрах от моря. Дороги в 1967 году не было. Ездили к морю по старому руслу реки Кутлак, она берёт начало в горах, а к низовью пересыхает и наполняется водой очень редко. Поэтому многие годы по сухому руслу совершенно спокойно все передвигались. Но 9 июля 1967 года случилась беда. Грузовая машина вывозила детей с моря в село по сухому руслу. Уехали с моря, потому что испортилась погода, стал накрапывать дождь. Как оказалось, он был слабым отголоском сильного ливня, прошедшего в горах. Сухое русло заполнил бурный поток воды, быстро вобравшей камни, мусор, землю и превратившийся в сель. С ним внезапно и встретилась машина в полутора километрах от моря. Погибло 24 человека, из них 20 — дети… [2].

Вывод из этого печального урока — в пасмурную погоду в горах нужно всячески избегать русел рек и ручьёв даже сухих. Автору самому пришлось пережить сходную ситуацию. Наш небольшой лагерь стоял на надпойменной террасе реки Веди в Армении. Утро было пасмурным, дождя не было, но пока мы завтракали, уровень воды в реке поднялся на полтора метра, и вода стала заливать лагерь. Потом узнали, что сильный дождь прошёл в верховьях реки. Пока мы сняли палатки и побросали вещи в кузов ГАЗ-66, бурлящая вода залила нашу террасу и доходила до середины колёс автомобиля. С трудом, но успели выехать на следующий береговой уступ, где проходила дорога. Ошибка была в том, что за завтраком минут 20 спокойно наблюдали, как поднимается уровень воды в реке.

В огромной стране, каким был до 1991 г. СССР, сели были частой угрозой и заботой. В 1946 г. жертвой селя стал кишлак Такоб в Таджикис­тане. В том же году селевой поток навалился на окраину Еревана, столицы Армении, унич­тожив почти полторы тысячи домов.

Особо драматичную селевую историю пережила столица Казахстана — Алма-Ата. Первую страшную атаку город, который в то время ещё носил имя Верный, пережил летом 1921 года. 8 ию­ня весь день шли короткие, но мощные ливни. Бедствие случилось в безлунную ночь при проливном дожде, в абсолютной темноте, и гибнущие люди часто даже не понима­ли, что происходит. Вслед за первым грязе­вым потоком на город навалился второй. По­том пришёл, третий, четвёртый, пятый... Ито­го, в течение часа на Алма-Ату обрушилось до восьмидесяти селевых волн, шедших одна за другой. Общий вес камней, принесённых се­лем в город, превысил три миллиона тонн. Наконец селевая масса проломила бетонную плотину М. Алматинки, и поток пошёл по реч­ному руслу. Лишь это спасло город от полно­го и окончательного уничтожения.

В верхней части города даже местность стала неузнаваемой. Повсюду зияли колос­сальные промоины и овраги, загромождён­ные громадными каменными глыбами и тыся­чами валунов, принесённых с гор. На месте одной из улиц во всю её ширину образовался глубокий овраг. Погибло свыше пятисот че­ловек, сотни получили травмы и увечья. Сель разрушил 65 жилых домов и 174 хозяйствен­ные постройки, уничтожил все мельницы, два кожевенных завода и табачную фабрику. И если бы не здешние градостроительные пра­вила, запрещавшие домам слишком близко тесниться друг к другу, количество разруше­ний и жертв было бы несравнимо больше [1].

Прошло 42 года, город Верный стал Алма-Атой и столицей Казахстана. Здесь жило уже полмиллиона человек. 13 марта 1934 года при Алма-Атинском городском Совете была со­здана комиссия по защите города от селевых потоков. В конце пятидесятых годов были вы­полнены серьёзные селезащитные меропри­ятия — построены солидные решётчатые за­граждения (селеуловители). Они задержива­ли крупнообломочный материал, а жидкая грязь, просочившись между столбами, стека­ла по склону, уже не представляя серьёзной угрозы. Селеуловители служили исправно, оправдывая надежды специалистов...

В 60 км от Алма-Аты находилось горное озеро Иссык. Оно было довольно большое (два километра в длину) и очень красивое. Его называли жемчужиной Заилийского Ала­тау. В воскресенье 7 июля 1963 года на бере­гах озера играла музыка, слышался смех де­тей, плеск воды... И тут, после полудня, в это звучание вторгся гул, идущий со стороны гор­ных вершин. А вскоре на берег прискакал ча­бан на взмыленной лошади. Он кричал, что вниз по реке, впадающей в озеро, идёт ог­ромный водяной поток. Местное начальство было извещено об опасности почти мгновен­но и решило без промедлений эвакуировать отдыхающих из опасной зоны. К пляжу, уже заливаемому водой, подошла большая бар­жа. Люди стали подниматься на её борт. Вдруг из-за деревьев на берег выкатился гря­зевой вал, несущий в себе массу веток и ис­корёженных древесных стволов. Разделив­шись на два рукава, он будто клещами охва­тил место, где стояли люди, обтекая его сле­ва и справа. Воды озера буквально, закипели, взметнулись вверх брызгами и фонтанами и, будто цунами, ринулись на берега. Второй грязевой вал сузил "островок безопасности", на котором сгрудились люди, оказавшиеся в этой ловушке. Четвёртый вал, самый страш­ный, идущий сплошной стеной, смёл в кипя­щее озеро всех, кого пощадил третий. Ос­тавшиеся в живых, избитые камнями селево­го потока, барахтались в бурлящей воде. Они пытались добраться до идущих на подмогу катеров, которых бросало по пятиметровым волнам, как скорлупки. Каменные валы один за другим обрушивались в озеро в течение нескольких часов, до самого вечера. Прибрежные строения были уничтожены. Прогу­лочные лодки с отдыхающими погибли. Ог­ромные волны швыряли катера на громадную гранитную перемычку, отделяющую озеро от долины, а потом опять оттягивали их назад, к устью реки. Набитую людьми баржу спасло лишь мастерство её рулевого...

Иссык, принимая в себя всё новые тыся­чи тонн грязи и камней, вышел из берегов. К вечеру озеро, глубиной равнявшееся высоте шестнадцатиэтажного дома, переполнилось, а его естественная плотина — гигантский гра­нитный завал полукилометровой ширины — треснула. В её теле появился быстро расту­щий пролом невероятных размеров. Много­тонные гранитные глыбы покатились в долину реки. Каменный поток, кишащий обломками домов, катеров, автомашин и тяжёлыми топливными цистернами, сносил всё встречен­ное по дороге, и выгрызал землю и камень из дна долины, так что во многих местах она ста­ла глубже на тридцать метров! В большом по­сёлке Иссык, чьё население, к счастью, успе­ли эвакуировать, сель уничтожил около двух­сот домов, винный завод, маслозавод и мно­го других строений. На их месте остался глу­бокий каньон, берега которого были срезаны, будто бритвой. Дома, стоящие на его краю, выглядели как разрубленные топором. А озе­ро Иссык исчезло. На его месте осталась глу­бокая впадина с поверхностью, состоящей из слоя камней и засыхающей грязи.

Катастрофа ускорила принятие решения о постройке защитной дамбы в ущелье Медео в восемнадцати километрах от Алма-Аты. Ущелье за дамбой должно было служить ги­гантским селесборником, рассчитанным на принятие селевых потоков в течение ста лет. В горы было привезено 5200 тонн взрывчат­ки, и 21 октября 1966 года взрыв чудовищной силы перегородил ущелье плотиной высотой с 20-и этажный дом. Через год новый взрыв нарастил плотину до высоты 90 м.

Летом 1973 г. из-за таяния льдов в горах образовалось ледниковое озеро. 15 июля его вода прорвала ледяную перемычку и устре­милась к Алма-Ате, по дороге превращаясь в селевой поток. Сначала он не представлял се­рьёзной угрозы, но по пути снёс две плотины, бетонные обломки которых превратилась в мощный таран, сметающий все на своём пути. Теперь сель был способен сдвигать тысячи тонн земли и камня. Он рос, становясь всё мощнее, и уже раза в два превосходил своей мощью гибельный сель 1921 г. Он был спосо­бен снести половину Алма-Аты, но плотина в Медео устояла, а миллионы скальных облом­ков, принесённых селем, сделали её шире и крепче. Однако, каменные массы заполнили все ущелье почти сверху донизу. Это означа­ло, что следующий сель может пройти по ним, перепрыгнуть через плотину, как через трамп­лин, и обрушиться на долину. К счастью, два следующих селя, пришедших почти сразу вслед за первым, были слабыми. Но и они из­рядно осложнили обстановку. Четвёртый мог стать гибельным для столицы Казахстана. Опасность возросла и потому, что каменные завалы перекрыли реку и заткнули недостро­енный канал, через который из ущелья должен был отводиться излишек воды. Поэтому уро­вень грязекаменной массы за плотиной не­умолимо повышался. Началась напряжённая борьба за спасение города. Мощные насосы дни и ночи откачивали прибывающую воду... Плотину пришлось срочно надстраивать. К 1977 г. новые направленные взрывы подняли ее высоту почти до 150 м, а объём её тела со­ставил 8,5 млн кубометров. Ёмкость селеприёмника бы­ла доведена до 12,6 км3 [1].

Многочисленные жертвы селевых потоков давно заставили людей задуматься о мерах защиты от них. Также как и в случае с любыми другими стихийными бедствиями на первый план здесь выходит проблема прогноза, т.е. поиск ответа на три вопроса — где? когда? ка­кой силы? Проще всего ответить на вопрос — где? Естественно, в долинах горных рек, где человек поселился в поисках удобного место­жительства.

Научный территориальный про­гноз основан на данных разномасштабного картирования селеопасных участков склонов гор, учитывающих их крутизну, облесённость, экспозицию, состав горных пород, процессы их выветривания (разрушения), сопряжённость с озёрами и ледниками в верховьях до­лин. Важный параметр — сейсмичность терри­тории, т.к. часто зарождение селевого потока инициируется землетрясениями. Отметим, что в прогнозе селевой опасности много общего с прогнозом оползневой опасности. [3]

Временной прогноз крайне сложен. При­рода селей разнообразна, поэтому и прогнозные оценки опираются на комплексы са­мых различных данных. Так в случае сейсмогенных селей, их прогноз превращается в прогноз землетрясения. Проблема эта весь­ма далека от разрешения. Для предсказания ливневых селей, мы должны иметь достовер­ный прогноз интенсивности и продолжитель­ности ливня. Проще, в принципе, обстоит де­ло с гляциальными (ледниковыми) селями. Нужно отслеживать состояние ледников, но они находятся обычно в труднодоступной вы­сокогорной зоне, что вызывает огромные тех­нические и организационные трудности. К то­му же в современной России сети станций на­блюдения опасных природных явлений и объ­ектов практически ликвидированы. В Кармадонской трагедии этот (социальный) фактор сыграл, возможно, главную роль.

Прогнозировать сели, связанные с про­рывом озёр, подпруженных ледниками, про­ще. Тут на помощь приходят материалы аэро- и космофотосъёмки, телеметрические назем­ные средства наблюдения. Прорыв моренных озёр предугадать сложнее — требуется изуче­ние свойств грунтов и наблюдение за прочно­стью моренной плотины. В СССР координаци­ей усилий учёных и производственников, представляющие различные науки и отрасли хозяйства, имеющие отношение к проблеме селей, занималась специальная селевая ко­миссия, созданная в 1947г. по инициативе Президента Академии наук С.И Вавилова [1].

В деле долгосрочного прогноза пользу могут принести данные о цикличности селей, полученные в результате изучения многолет­них рядов селепроявления в горах Средней Азии, Кавказа и Закавказья. Установлено 6 порядков цикличности. Наиболее отчётлива 5-6 летняя (лунная). В горах Армении отчёт­ливо проявилась 10-11 летняя (солнечная) цикличность. В других регионах проявлен и 22-летний (солнечный) цикл.

Активные превентивные мероприятия по селевой защите состоят из мелиорации водосборных бассейнов и ледниково-моренного комплекса — облесение склонов, устройство водосборных канав и запруд, спуск леднико­вых, моренных и кратерных озёр.

Впервые проект постройки тоннеля для спуска воды в селеопасном озере Рюнтор в Альпах был предложен в 1594-1597гг. Пер­вая противоселевая каменная дамба высотой от 3 до 6м, длиной 250 м и шириной в верхней части 2-4 м была построена в Тироле в 1640 г. Свою службу она несёт до сих пор. В этой австрийской провинции (Тироле), где на площади 12650 кв.км проживает около полу­миллиона человек, а селевую угрозу несут 627 долин, с 1884г. проводится систематиче­ская селевая защита. К 80-м годам прошло­го века было построено 10927 поперечных заграждений в селевых руслах. На 69 км ук­реплено дно водотоков, на 120 км укреплены берега, построено 40,5 км дренажных водо­отводов, 287 селехранилищ, 200 км специ­альных дорог. На площади 13, 5 кв. км произве­дено высокогорное облесение.

Грандиозная система селезащиты создана в США возле г. Лос-Анжелеса. На площади 7200 кв.км пост­роено 19 плотин, 72 селехранилища, 630 км селеотводящих канализированных русел, 1930 км дренажных водоотводов. Стоимость такой системы более 1 млрд долларов [1].

Данный текст во многом является конспектом работы «Этюды о селевых потоках» [1]. Её автор — Юрий Борисович Виноградов выдающийся советский и российский учёный-гидролог, доктор географических наук, профессор, автор монографий по математическому моделированию гидрологических процессов, катастрофическим прорывным паводкам и селевым потокам. Организатор Чемолганских экспериментов по воспроизведению селей в природном селевом очаге. Последний по времени председатель Селевой комиссии Академии наук СССР и Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике.Таким образом, книга, на которую мы в нашем тексте часто ссылались, написана одним из лучших специалистов и знатоков селей.

Юрий Борисович Виноградов (7 декабря 1932— 30 сентября 2012). Фото: wikipedia.org

Источники:

1. Виноградов Ю.Б. Этюды о селевых потоках. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 144с.

2. История памятника рядом с селом Веселое. 17.08.2020

3. Сывороткин В.Л.Ликбез по природным катастрофам. Оползни. REX. 18.05. 2025

4. Трагедии в Кармадонском ущелье 5 лет: как это было.