Природные и антропогенные лавинные комплексы морских берегов (на примере о. Сахалин) (стр. 6 )

Скорость лавины, сошедшей из верхней части лавиносбора (относительная высота линии отрыва 124 м), составила 16,8 м/с. Расчетное пиковое давление лавины на препятствие у подножия склона при такой скорости составляет 0,129 МПа. При таком пиковом давлении на препятствие лавина повреждает легкие каменные сооружения, ломает стволы деревьев. Скорость лавины, сошедшей с нижней ступени этого же лавиносбора (относительная высота 46 м), составляла 11,7 м/с

Высокая лавинная опасность береговых лавинных комплексов обусловлена, помимо прочего, тем, что в большинстве случаев для морских террас характерен большой уклон 30-45° с резким выполаживанием в зоне аккумуляции лавин (рисунок 3.11).

Такой продольный профиль лавиносбора обуславливает достаточно высокие (для лавиносборов с низкими относительными высотами, составляющими в большинстве случаев от 10 до 100 м) скорости лавин и высокие значения давления лавины на препятствие.

Рис. 3.11. Характерный для морских террас о. Сахалин продольный профиль лавиносбора. Лотковый лавиносбор, г. Невельск.

Еще одной характерной особенностью береговых лавиносборов является прямолинейность продольного профиля. Поскольку продольный профиль лавиносбора – это пространственная кривая, то он характеризуется не только кривизной, но и кручением, что влияет на динамику лавины, форму тела лавины и размеры его головной части, а также дальность и направление выброса лавины (Божинский, Лосев, 1987).

Кроме того, максимальных значений скорость и давление лавины на препятствие достигают в подножии склона, т. е. в точке начала выполаживания продольного профиля лавиносбора, где в условиях о. Сахалин обычно расположены автомобильные или железные дороги, территории жилой застройки приморских населенных пунктов либо промышленные объекты. Например, в г. Невельск многоэтажные жилые дома на некоторых участках расположены менее чем в 20 м от подножия лавиноопасного уступа морской террасы. Такое их расположение приводит к регулярным ущербам, причиняемым лавинами (лавины выбивают оконные рамы квартир, расположенных на первых этажах).

Выводы по главе

·  Экзогенные геологические процессы обусловливают морфологическое строение лавиносбора, от которого зависят особенности снегонакопления и метаморфизма снежного покрова в лавиносборе и параметры лавин (объем, значения динамических характеристик, ширина лавиноопасной зоны).

·  Основными типами экзогенных процессов, формирующих лавиносборы на морских берегах о. Сахалин, являются эрозионные процессы; оползневые процессы; абразия; антропогенная деятельность.

·  При воздействии экзогенных геологических процессов формируются лавиносборы разных морфологических типов: эрозионными процессами формируются врезы, оползневыми процессами - воронки и мульды, без выраженного воздействия экзогенных процессов либо при антропогенной деятельности – осовы; отдельно выделяются уступы, созданные абразией либо при антропогенной деятельности.

·  Скальные абразионные уступы, крутизной обычно более 50°, представляют собой специфический тип лавиносборов, для которых характерно образование снежных карнизов, а также возможен сход лавин с верхней, более пологой части (прыгающие лавины).

·  Образованные при воздействии экзогенных геологических процессов лавиносборы имеют различные морфометрические характеристики и имеют относительные высоты 7-200 м, площади лавиносборов составляют от 0,1 до 6,00 га, средние уклоны лавиносборов колеблются в интервале 25-45°.

·  Для морских террас характерен большой уклон в зонах зарождения и транзита лавин (30-45°) с резким выполаживанием в зоне аккумуляции лавин, что обуславливает достаточно высокие (для лавиносборов с небольшими относительными высотами) скорости лавин и большое давление лавины на препятствие.

·  Максимальных значений скорость и давление лавины на препятствие достигают в подножии склона, т. е. в точке начала выполаживания продольного профиля лавиносбора, где в условиях о. Сахалин обычно расположены автомобильные и железные дороги и территории жилой застройки приморских населенных пунктов либо промышленные объекты.

ГЛАВА IV. РОЛЬ ЗОНЫ СНОСА СНЕГА ВЕТРОМ В ФОРМИРОВАНИИ ЛАВИН НА МОРСКИХ БЕРЕГАХ о. САХАЛИН

Важную роль в формировании лавин на морских берегах играет наличие в верхней части лавинного комплекса зоны сноса снега ветром, представленной поверхностью морской террасы (рисунок 4.1).

Рис. 4.1. Зона сноса снега ветром площадью 12 га в береговом лавинном комплексе, с. Горнозаводск (западное побережье Южного Сахалина).

Эта зона обеспечивает большую площадь снегосборного бассейна, что создает благоприятные условия для приноса большого объема снега:

·  в зону зарождения лавин, что приводит к увеличению объемов и повторяемости лавин;

·  к бровке морской террасы, что приводит к формированию снежного карниза большого размера; обрушение же снежного карниза во многих случаях инициирует сход пластовой лавины большого объема.

Необходимо отметить, что при наличии зоны сноса происходит формирование лавин во время низовых метелей даже при отсутствии снегопадов.

Зона сноса входит в природный или антропогенный лавинный комплекс, однако в настоящее время большинством исследователей не выделяется при картировании лавиносборов.

В связи с увеличением объемов и повторяемости лавин происходит усиление воздействия на геосистемы, выраженное главным образом в перераспределении снега на склонах морских террас, эрозии ложа лавиносбора и выбивании растительности в лавиносборе.

Кроме того, регулярное воздействие лавин, обусловленное их высокой повторяемостью в береговых лавинных комплексах, препятствует восстановлению в лавиносборах древесной растительности, уничтоженной ранее при антропогенном воздействии.

Таким образом, наличие зоны сноса снега ветром необходимо учитывать при определении характеристик лавинных процессов в береговых природных и антропогенных лавинных комплексах.

4.1. Характеристики зон сноса снега ветром в береговых лавинных комплексах о. Сахалин

Зоны сноса снега ветром в береговых природных и антропогенных лавинных комплексах о. Сахалин имеют большие площади, уклоны от 0-3 до 15º и на многих участках лишены древесной растительности. Совокупность этих характеристик создает благоприятные условия для снегопереноса. Необходимо отметить, что во многих береговых лавинных комплексах Южного Сахалина зона сноса снега ветром создана при антропогенной деятельности.

Например, на западном побережье Южного Сахалина на многих участках поверхность морской террасы была выровнена под сельскохозяйственные нужды, при распашке там был вырублен лес.

Это привело к образованию поверхности сноса снега ветром в верхней части лавинного комплекса и обеспечило благоприятные условия для снегопереноса, и, следовательно, для дополнительного приноса снега в лавиносбор. На этих участках площади поверхностей сноса снега ветром достигают 120 га (таблица 4.1, рисунок 4.2).

Важное значение для снегопереноса имеет также уклон зоны сноса снега ветром.

Максимальных объемов принос снега к бровке склона достигает при субгоризонтальной поверхности сноса.

На морских берегах о. Сахалин на многих участках уклон зоны сноса снега ветром составляет менее 5°, что особенно характерно для западного побережья Южного Сахалина (например, для участков, расположенных на 153 км автодороги Невельск - Томари - аэропорт Шахтерский, а также в районах с. Горнозаводск, с. Калинино, и т. п.)

Таблица 4.1

Характеристики зон сноса снега ветром в береговых природных лавинных комплексах западного побережья Южного Сахалина (на примере участка с. Шебунино – г. Невельск)

№	Площадь, га	Уклон, град.
1.	21	10-15
2.	20	10-15
3.	21	3-5
4.	4	3-5
5.	9	5-10
6.	120	0-3
7.	120	0-3
8.	12	0-3
9.	8	10-15
10.	42	0-3
11.	30	5-10
12.	25	5-10
13.	41	Рис. 4.2. Зоны сноса снега ветром в береговых лавинных комплексах Южного Сахалина (участок, расположенный между с. Шебунино и г. Невельск).   5-10
14.	12	>15

Высокая интенсивность снегопереноса на берегах о. Сахалин в сочетании со значительной протяженностью морских террас и наличием во многих береговых природных и антропогенных лавинных комплексах зон сноса снега ветром обеспечивает широкое распространение снежных карнизов.

4.2. Характеристики снежных карнизов в береговых лавинных комплексах о. Сахалин

Снежные карнизы формируются на морских террасах о. Сахалин практически повсеместно, за исключением тех мест, где поверхность террасы покрыта лесом либо где эта зона подвергнута антропогенному изменению (застройка, изменение рельефа), однако наибольших размеров достигают на тех участках, где есть зона сноса снега ветром значительной площади. Кроме того, размеры и скорость формирования карнизов напрямую зависят от количества зимних осадков, объемов снегопереноса и от угла подхода ветров преобладающих румбов к бровке морской террасы.

Таким образом, основным условием для формирования снежного карниза большой мощности является сочетание следующих факторов:

·  большое количество зимних осадков в сочетании с высокими скоростями ветров обеспечивает принос снега к бровке морской террасы;

·  поверхность морской террасы представляет собой зону сноса снега ветром, которая обеспечивает дополнительный объем снега, приносимого к бровке террасы;

·  травянистая или кустарничковая растительность на поверхности морской террасы не препятствует снегопереносу.

Наиболее благоприятное сочетание этих факторов на о. Сахалин наблюдается на участке западного побережья Южного Сахалина от с. Горнозаводск до г. Холмск и от г. Томари до с. Пензенское. Мощности снежных карнизов здесь достигают 5 м.

Снежные карнизы на берегах о. Сахалин могут достигать протяженности 200 м (например, на участке, расположенном на северном въезде в с. Горнозаводск). Толщина снежных карнизов может достигать 5 м, однако обычно составляет 1-3 м (рисунок 4.3).

Согласно данным (География лавин, 1992), снежные карнизы, формирующиеся на морских террасах о. Сахалин, достигают толщины 7-9 м, однако на побережьях Южного Сахалина нами наблюдались карнизы толщиной только до 5 м.

Рис. 4.3. Снежный карниз на уступе морской террасы (автодорога г. Невельск – г. Холмск, 2 км к северу от с. Калинино, западное побережье Южного Сахалина). Фото автора.

Наибольших размеров снежные карнизы на берегах о. Сахалин достигают в конце февраля – марте, а сохраняться могут до апреля. Плотность снежного карниза чаще всего варьируется в пределах 350-550 г/м3. Часто карнизы состоят из слоев разной плотности, сформированных в разное время (таблица 4.2).

В результате режеляционного метаморфизма нижние слои со временем уплотняются. Например, карниз, образовавшийся к 20.02.2013 г. на северном въезде в г. Томари (западное побережье о. Сахалин), состоял из слоев плотностью 0,25 г/см3, 0,28 г/см3, 0,37 г/см3, 0,44 г/см3 и 0,57 г/см3 (Казакова, Казаков, 2013).

Как видно из таблицы 4.2, преобладающее большинство карнизов состояло из метелевого снега; их плотность колеблется в пределах от 0,15 до 0,45 г/см3. Наибольшей плотности достигают слои, представленные режеляционным снегом – до 0,57 г/см3.

Скорость формирования снежных карнизов на западном побережье Южного Сахалина очень высока. Например, после профилактического обрушения карниза 06.01.2013 г. уже 11.01.2013 г. на том же месте образовался карниз толщиной от 1,0 до 1,8 м с шириной выступающей части до 2 м (карниз состоял из свежего метелевого снега плотностью 0,15-0,22 г/см3).

Таблица 4.2

Характеристики снежных карнизов на морских террасах о. Сахалин в январе–феврале 2013 г. (западное побережье)

Дата	Слои	Тип снега	Плотность, г/см³	Толщина, м	Ширина выступающей части, м	Длина, м
автодорога г. Невельск - с. Шебунино, 13 км
11.01.13	верхний слой	свежий метелевый	0,15-0,22	1,0-1,5	1,0-1,8	50,0
нижний слой	свежий метелевый	0,15-0,22	1,2-1,8	1,5-2,0	50,0
23.01.13	верхний слой	свежий метелевый	0,19	1,0-1,2	2,0-3,0	50,0
нижний слой	свежий метелевый	0,34	1,0-1,8
23.01.13	верхний слой	свежий метелевый	0,19	1,0-1,2	2,0-3,0	45,0
нижний слой	свежий метелевый	0,34	1,5-2,8
01.02.13	однородный	метелевый	0,17-0,19	1,0-2,5	1,5-2,0	-
06.03.13	однородный	метелевый	0,44	4,0	4,0	48,0
06.03.13	однородный	метелевый	0,45	3,0	3,2	45,0
06.03.13	однородный	метелевый	0,44	2,5	2,5	60,0
автодорога г. Невельск – г. Томари – аэропорт Шахтерск, 143 км
20.02.13	верхний слой	метелевый	0,37-0,41	2,5-3,5	3,0-3,5	98,0
нижний слой	режеляционный	0,57	1,0-2,0
автодорога г. Невельск – г. Томари – аэропорт Шахтерск, 153 км
22.02.13	верхний слой	свежий метелевый	0,36	0,4	2,0-3,5	120,0
нижний слой	гранный, лед	0,44-0,46	2,6-3,1
22.02.13	однородный	-	-	1,0-1,2	1,0	60,0
05.03.13	однородный	метелевый	0,38	3,0	2,5	90,0
05.03.13	однородный	метелевый	0,29	2,0	2,0	45,0

4.3. Обрушение снежных карнизов на берегах западного побережья Южного Сахалина

Обрушение снежных карнизов причиняет значительный ущерб за счет повреждения и разрушения зданий, сооружений и транспортных средств. Большие величины ударного давления обрушившихся блоков карниза обеспечены, главным образом, высокой плотностью снега (350-550 т/м3).