Введение к работе
Актуальность работы. Рациональное использование природных ресурсов предполагает обеспечение максимальной защиты населения и объектов хозяйственной деятельности от разрушительного воздействия катастрофических природных явлений при минимально возможном вмешательстве человека в ход природных процессов. К числу катастрофических явлений, угрожающих нормальному функционированию объектов хозяйственного и социального назначения в горных и предгорных районах Казахстана, относятся мощные сели.
Благоприятные климат и рельеф предгорья, наличие воды способствовали освоению конусов выноса горных рек, однако это освоение до сих пор носит бессистемный характер. Проекты по защите начинаю? разрабатываться и осуществляться после больших капиталовложений в развитие инфраструктуры территорий. При этом значительно сужается и обедняется круг мероприятий, обеспечивающих, при относительно малых затратах, надежную защиту от разрушительного воздействия селей. В значительной мере сказанное объясняется отсутствием достоверных данных о степени риска освоения территорий, так как моицше селевые явления характеризуются редкой повторяемостью.
Существующие в настоящее время рекомендации по расчету характеристик селей, используемые при проектировании селезащитных сооружений, позволяют оценить масштабы селей гляцияльного генезиса, а также селей дождевого генезиса различной обеспеченности. К сожалению, в нормативных документах отсутствуют рекомендации по оценке частоты прохождения мощных селей, что не позволяет оптимизировать мероприятия по селезащите. Это объясняется тем, что до последнего времени сведешія о прошедших селях получались путем опроса старожилов, методами дендрохронологии и лихеноыетрии. Упомянутые методы дают оценку селевой деятельности лишь за последние I00-150 лет, так как возможности лихенометрии существенно ограничены из-за того, что отложения селей на конусах выноса уничтожены в ходе хозяйственного освоешія. Существующие методы не позволяют оценить вклад селей гляциального и довдевого генезисов в общий баланс селевых выносов, а также влияние климата на интенсивность селевых процессов, что, в свою очередь, затрудняет оптимизацию мероприятий, направленных на снижение ущерба, наносимого селями.
Цель и задачи исследований. Основной целью проведенных исследований являлось: выявление закономерностей формирования селевых конусов выноса северного склона Заилийского Алатау, расположенных на предгорной равнине. Достижение этой цели осуществлялось путем решения следующих задач:
- оценка роли климата в активности селевых явлений
гляциалъного и дождевого генезисов;
- разработка методики оценки объемов селевых выносов в
зависимости от характеристик селевых бассейнов (площади бассейна
и оледенения, слоя годового стока, геологического фактора и
т.д.).
Методика исследований. В основу метода исследований положено изучение особенностей физических процессов, обусловливающих формирование конусов выноса аллювиального и пролювиального генезисов, сопоставление полученных данных с натурными данными (площадей водосборов и оледенения, слоя годового стока, уклонов очагов селеобразования и конусов выноса, форм .и объемов последних). Роль климата в селевой активности северного склона Заилийского Алатау оценивалась на основе изучения размеров ледников и положения климатической снеговой линии, геолого-геоморфологического строения очагов селеобразования и особенностей выпадения осадков в высокогорной зоне, фактических ' данных о прохождении селей дождевого и гляциального генезисов за последнее столетие.
Предмет защиты. На защиту выносятся результаты изучения закономерностей формирования конусов выноса северного склона Заилийского Алатау и роли климата в селевой активности, сценарии изменения селевой активности в ходе прогнозируемого глобального изменения климата, методика расчета объемов отложений, выносимых но конусы выноса за заданный временной интервал.
Научная новизна исследований состоит в том, что впервые:
выявлены основные закономерности формирования конусоэ выноса пролювиального (селевого) генезиса заключающиеся в том, что объемы конусов выноса, при условии равенства времени накопления наносив, находятся в прямой зависимости от шющадей водосборов бассейнов и оледенения, слоев годового стока, средних уклонов верхних частей точных долин, а также характеристик горных пород, определяющих пластические свойства селевых смесей, что находит свое отражение в обратной зависимости объемов конусов выноса от их уклонов;
установлено, что интенсивность выноса наносов в решающей мере определяется климатом: селевая деятельность практичесіси прекращается в периоды оледенений; с потеплением климата, при отступании ледников, активизируются сели гляциалького генезиса, мощные сели дозздевого генезиса формируются, когда осадки в жидком виде выпадают в верхнем ярусе накопления наносов, их характеристики достигают максимума при полном исчезновении оледенения;
показано, что активность селей определяется не только температурой и осадками, но и изменением площадей водосборов мідних осадков, средних значений уклонов, а также характеристик стокообразующих поверхностей, обусловленных изменением климата;' выявлено, что климат XX столетия наиболее благоприятен для формирования мощных селей как дождевого, так и глящіального генезисов, так как средняя интенсивность выноса наносов за последнее столетие в 30-40 раз выше, чем такозая за четвертичный период;
показано, что время, благоприятное для селевой деятельности в четвертичном периоде, составляет менее 5 % от его продолжительности;
определены особенности механизма формирования конусов выноса пролювиального (селевого) генезиса, заключающиеся, в частности, в том, что возможность движения селевой массы на конусах выноса определяется не только ого уіслоном, но и глубиной движущейся массы и пластическими свойствами последней;
найдены дешифрирующие признаки аллювиальных и пролювиалмшх конусов выноса, заключающиеся в том, что на топографической карте горизонтали на аллювиальных конусах выноса имеют вид, близкий по форме к датам окружностей, с центром_в вершине конуса выноса; в отличие от аллювиальных конусов выноса, периферийные горизонтали пролювиальных конусов выноса, если их аппроксимировать окружностями, имеют радиусы большие, чем расстояние от Ееркины конуса выноса до соответствующей горизонтали з осевом направлении, а при определенных ситуациях кривизна горизонталей принимает противоположное направление.
Исходные материалы исследований. В качестве исходных данных использовались материалы лабораторных и полевых наблюдений, данные аэрофото- и картографических материалов, отчеты геологических партий, материалы изучения геологического строения карьеров нерудных материалов, а также материалы периодических и
научных изданий.
Практическая значимость заключается в оценке роли климата в сел&формировании, что позволило определить вклад селей дождевого и гляциального генезисов в суммарный вынос наносов в каадом из основных селевых бассейнов северного склона Заилийского Алатау, обосновать сценарий изменения селевой деятельности на период глобального потепления климата; разработанные методы дешифрирования позволяют выявить генезис конусов выноса (аллювиальные, пролювиальные) и, тем самым, значительно снизить затраты на противоселевые мероприятия в ситуациях, когда основной объем конуса выноса составляют аллювиальные отложения; предложены методы оценки объемов выноса наносов за заданный промекуток времени, что в условиях отсутствия методов расчета обеспеченности характеристик селей позволяет оптимизировать мероприятия, направленные на снижение ущерба, наносимого селями.
Результаты исследований использованы при составлении карты масштаба 1:1000000 "Селевая опасность территории Республики Казахстан" (Алмати, 1996 г.; тираж 400 экз.).
Апробация работы. Основные положения работы доложены на заседаниях Ученого Совета КазНИГМИ (Алмати, 1993, 1994 гг.), КазНИИМОСК (Алмати, 1996 г.); заседании лабораторий ландшафтоведения и геоморфологии, и геоэкологических проблем горных территорий Института географии МН-АН РК (Алмати, 1997 г.); семинаре по подготовке национального плана действий по рамочной конвенции ООН об изменении климата (Алматы, 1997 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей. Список статей приведен ниже.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения. В работе 5 таблиц, 36 рисунков, список литературных источников включает 100 наименований, в том числе 13 иностранных. Общий объем работы составляет ІЄ0 страниц.
