Современные криогенные процессы и связанные с ними опасности при эксплуатации магистральных водоводов в Центральной Якутии
А.
М. СальваБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Сальва
А.
М. Современные криогенные процессы и связанные с ними опасности при эксплуатации магистральных водоводов в Центральной Якутии // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 31. – С.
371–375. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970089.htm.
Аннотация. В статье рассматриваются криогенные процессы и явления в Центральной Якутии, выявляется их взаимодействие с объектами магистрального водоснабжения (трубопроводами, водохранилищами, насосными станциями и каналами) при строительстве и эксплуатации за период 2010–2016 гг. Показаны воздействия термокарстовых образований, формирование полигонов, развитие заболачивания, термоэрозионного оврагообразования, бугров пучения и термоабразии на трассах магистральных водоводов. Кроме этого изучены природные опасности и чрезвычайные ситуации, связанные с криогенными проявлениями на объектах систем водоснабжения и других объектах.
Ключевые слова:
оползень, чрезвычайная ситуация, магистральный водовод, криогенные процессы, термокарст, полигональный рельеф, термоэрозия, многолетнее пучение, заболачивание, термоабразия, природная опасность
Текст статьи
Сальва Андрей Михайлович,доцент кафедры Технологических систем Агропромышленного комплекса Инженерного факультета Якутской государственной сельскохозяйственной академии, к.г.м.н., г. Якутск, salvaam@mail.ru
Современные криогенные процессы и связанные сними опасностипри эксплуатации магистральныхводоводовв Центральной Якутии
Аннотация. В статье рассматриваются криогенные процессы и явления в Центральной Якутии, выявляется их взаимодействия с объектами магистрального водоснабжения(трубопроводами, водохранилищами, насосными станциями и каналами)при строительстве и эксплуатацииза период 2010 –2016 годы.Показаны воздействия термокарстовыхобразований,формирование полигонов, развитие заболачивания, термоэрозионногооврагообразования, бугровпученияи термоабразиина трассах магистральныхводоводов.Кроме этого изучены природные опасностии чрезвычайные ситуации, связанные с криогенными проявлениями на объектах систем водоснабжения и других объектах. Ключевые слова: магистральный водовод; криогенные процессы; термокарст; полигональный рельеф; термоэрозия; многолетнее пучение; заболачивание; термоабразия; чрезвычайная ситуация; природная опасность; оползень.
В 1992 г. в Республики Саха (Якутия) вышло постановление правительства республики оводоснабжении заречных сельскохозяйственных районов(МегиноКангаласского, УстьАлданского, Чурапчинского, Амгинского и Таттинского). После этого началось проектирование и строительствообъектов системы магистрального водоснабжения и перекачкиводы из р.Лена в прилегающие водоемы. Предусматривалось строительство трех водоводов (схема на рис.1): 1река Лена –поселок ТуораКюель и канал п. Туора Кюель –река Татта общей длиной 150 км. и оз.вдхр. Чурапча, 2 –водохранилище поселка Бедеме –озеро поселка Тюнгюлю и 3 –река Лена –озеро Мюрю (с. Борогонцы).В настоящее время строительство всех водоводов закончено и ведется их эксплуатация[10].
Условные обозначения
Рис. 1. Схема обводнения и водоснабжения заречных районов Центральной Якутии
При эксплуатации объектов магистрального водоснабжения(трубопроводов, водохранилищ, насосных станции и каналов), за период 2010 –2016 годы, на территории Центральной Якутии выявилось множество криогенных процессов и их проявлений[2, 3,5,7, 8, 12, 13], значительно осложняющих их работу. Наиболее ярко выделяются опасные процессы и явления такие как: –это термокарст и термокарстовые образования (в виде ям, провалов, котловин)[16];–развитие структурполигонов;– бугры пучения и другие процессы. При эксплуатации трасс магистрального водоснабжения криогенные процессы и их проявлениявстречаются довольно часто. Кроме этого иногда термокарст и его проявления (рис. 2), термоэрозия и озерная термоабразия, бугры пучения и полигональный рельефугрожают объектам магистрального водоснабжения.
Рис. 2. Стадия развития термокарста и озера, с образованиями останцев –байджерахи (водовод, участок Бедемя –Тюнгюлю, 2015г)
Полигональный рельеф (полигоны)в этом регионе Центральной Якутии встречается довольно часто. При проведении натурных исследований на некоторых участках магистрального водовода полигональный ярко выраженный рельеф доходил от нескольких десятков и сотен метров до нескольких единиц километров. Полигоны примерно 15 метров в ширину, 27 метров в длину и до 1,5 метров в высоту. В период 2012 –2016 годы автором проводился простой мониторинг трасс магистрального водовода «Лена –Туора Кюель – Татта», магистрального водовода «Лена –Мюрю», группового водовода «п. Бедеме –п. Тюнгюлю», дамб и других гидротехнических сооружений. Эти магистральные водоводы принадлежат к двум филиалам Государственного бюджетного учреждения «Управление по мелиорации земель и сельскохозяйственному водоснабжению Министерства сельского хозяйства и продовольственной политики Республики Саха (Якутия)»–Заречному и Мюрюнскому. Мониторинг состоял из визуального наблюдения, сбора фактов и информации, а также объезде и обследовании на автомобиле трассы магистрального водовода «Лена –Туора Кюель – Татта», «Лена –Мюрю» и группового водовода «п. Бедеме –п. Тюнгюлю» в течении эксплуатации водовода с июня по сентябрьНа рисунке 3 показан полигональный рельеф на трассе «Лена –Туора Кюель – Татта» возле водохранилища «Мундулах» в п. Майя, угрожающий магистральному водоводу. Полигональныйрельеф –это рельеф с ярковыраженными полигонами размером примерно 2 ͯ3 м, и высотой 0,5 м. На рисунке 4.16 видно, что полигональный рельеф угрожает сопровождающей дороге для обслуживания магистрального водовода и самому водоводу «Лена –Туора Кюель –
Татта» (п. Майя, вдхр. Мундулах, 2015 г).
Рис. 3.Полигональный рельеф угрожающий магистральному водоводу «Лена –Туора Кюель – Татта» (п. Майя, вдхр. Мундулах, 2015 г)
Термоэрозия–сочетание теплового и механического воздействия текущей воды на мёрзлые горные породы и лёд. Начальная стадия термоэрозии мёрзлых горных пород обычно предопределяется вытаиванием содержащихся в них ледяных жил, вследствие чего на дневной поверхности возникает полигональная сеть эрозионных канав. Эти канавы при наличии естественного уклона поверхности становятся путями стока талых вод и дождевых осадков, в свою очередь оказывающих дальнейшее тепловое и эродирующее воздействие на мёрзлые породы.
Рис. 4. Овражная термоэрозия, угрожающая групповому водоводу «Бедеме –Тюнгюлю» (2015 г)
Деятельность временных водотоков в криолитозоне сопровождается формированием расчлененного рельефа, который наиболее присущ краевым частям надпойменных террас. Антропогенное разрушение почвеннорастительного покрова на участках, имеющих определенные перепады высот, приводит к образованию термоэрозионных рытвин, перерастающих порой в овраги. Такие формы рельефа обычно наследуют колеи дорог, проложенных вдоль уклона поверхности. Сначала они имеют Vобразную форму, когда скорость их роста в длину достигает 1020 м/год, а иногда (на дне балок и лощин) –100150 м/год [6].Различают три основных вида термоэрозии: бороздчатую, овражную и речную.На рисунку 4 показана овражная термоэрозия.В случае овражной эрозии,развивающейся преимущественно в тальвегах рельефа, размыву подвергаются более глубокие горизонты, в том числе и многолетнемерзлые толщи, часто содержащие залежи подземного льда. Образования овражной термоэрозии имеют более или менее значительные водосборные поверхности, вследствие чего водный поток в них может существовать сравнительно долгое время –несколько суток и более и формироваться не только атмосферными осадками, но также поверхностными и грунтовыми водами (водами СТС). В развитии продольного профиля оврагов выделяются четыре основные стадии: первая –промоина Vобразной формы глубиной от 0,3 до 25 м; вторая –овраг, также Vобразного сечения, в вершине которого образуется обрыв высотой от 12 до 10 м и более; третья –овраг с разработанным дном, профиль которого близок к «профилю равновесия», с системой растущих боковых отвержков; четвертая –балкаовраг, в котором после достижения «профиля равновесия» постепенно затухает донная эрозия и происходит выполаживание склонов процессами поверхностного смыва, солифлюкпии,оползания и др. Поперечный профиль здесь постепенно приобретает Uобразную форму [14].Многолетнее пучение(рис. 5).Пучение грунтов является наиболеераспространенным криогенным процессом, благодаря которому на участках развития тонкодисперсных пород и торфяников формируются различные по форме и размерам бугры пучения[4]. В результате промерзания торфяников, например в заболоченных низинах и аласах, нередко формируется так называемый «обращенный» рельеф, обычно возвышающийся над окружающей поверхностью на несколько метров. Локальное многолетнее пучение всегда сопровождается образованием бугров, высота которых может достигать десятков метров, а диаметр –сотен метров.
Рис. 5. Бугор пучения (булгуннях) угрожающий магистральному водоводу«Лена –Мюрю» (2015 г)
По типу формирования локальные бугры пучения подразделяются намиграционные (сегрегационные) и инъекционные, но возможно их смешанное инъекционномиграционное образование. Многолетние инъекционные бугры пучениявозникают обычно за счет инъекции воды или разжиженного грунта под действием гидростатического давления, развивающегося в закрытых системах при их промерзании. Они связаны преимущественно с промерзанием подозерных (обводненных) несквозных таликов, окруженных со всех сторон многолетнемерзлыми породами. На Севере и в Центральной Якутии их называют булгунняхами, за рубежом –пинго [6].Заболачиваниепочвы –почвообразовательный процесс, приводящий к избыточному увлажнению почвы (рис. 6). Начинается с изменения водновоздушного режима, накопления влаги и возникновения анаэробных условий в почве. Выражается в появлении признаков оглеения и в накоплении полуразложившихся растительных остатков торфа. Заболачивание может быть вызвано грунтовыми, склоновыми водами или атмосферными осадками. Значительное влияние на заболачивание оказывают результаты производств. деятельности человека. Например, заболачивание наблюдается в результате подъёма грунтовых вод при гидротехническом строительстве (на побережьях искусств. морей, каналов), а также при не отрегулированном орошении земель и т. д.
Рис. 6. Заболоченный рельеф угрожающий магистральному водоводу «Лена –Туора Кюель – Татта», на рисунке видно отсутствие опоры и снос бытового деревянного сооружения (п. Майя, вдхр. Мундулах, 2015 г)
Специфическим в криолитозоне оказывается и процесс разрушения (эрозии) мерзлых береговых пород под воздействием механической энергии волн и тепла воды, проявляющийся в отступании берегов в результате размыва и выноса породы. Этот процесс, широко развитый в криолитозоне по берегам морей, озер и водохранилищ, получил название термоабразии [6, 15]. Разрушительная работа озер проявляется в абразионной деятельности волн, нагоняемых ветром. Постоянно дующие в определенном направлении ветры вызываютволны, которые прибоем подмывает берега. Тоже, самое происходит и на водохранилищах. На рисунке 7 наблюдается так называемый процесс озерной термоабразии, то есть размыв берега водоема в п. Борогонцы (УстьАлданский улус).
Рис. 7. Размыв берега водоема в п. Борогонцы (УстьАлданский улус) (п. Маягас, 2015 г)
Чрезвычайные ситуации и природные опасности нагидротехнических и линейных сооружениях в Центральной Якутии
Гидротехнические сооружения (ГТС)–инженерные сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов или для борьбы с разрушительным действием воды(водохранилища, насосные станции, трубопроводы, каналы и плотины).В нашей работе понятиегидротехнические сооружения (ГТС) и система магистрального водоснабжения (СМВ) будут идентичными.Разрушение или прорыв гидротехнических сооруженийприводит к гидродинамическим авариям. Например, разрушение или прорыв плотины (дамбы, перемычки, запруды и др.), водозаборных и водосборных сооружения (шлюзы). Это происходит в результате действия сил природы или воздействия человека, а также изза конструктивных дефектов или ошибок проектирования.Основную опасность при этом представляет так называемый проран в теле плотины или в зоне примыкания. Проран –узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье. Недавние катастрофына реках РФ –прорыв плотины Киселевского водохранилища (Свердловская обл) на р. Каква в 1993 г. (общий ущерб –63,3 млрд. руб), разрушение плотины Тирлянского водохранилища в 1994 г. (Башкортостан) на притоке р. Белой (суммарный ущерб 52,3 млрд. руб), наводнение в Приморье (сентябрь 1994 г), Наводнение в Краснодарском крае (июль 2002 г) привело к разрушению его гидроузла. Все эти катастрофы сопровождались прораном [11].Чрезвычайная ситуация в 2014 году на гидротехнических сооружениях в п. Ожулун Чурапчинского улуса. 10 июля 2014 года в оперативную дежурную смену Центра управления в кризисных ситуациях МЧС России по Республике Саха (Якутия) поступила информация о том, что в результате обильных осадков произошло повышение уровня воды в озерах и ручьях в районе ГТС водохранилища «СирэХологос». Уровень воды составил 8,5 метров, при критическом –9 метров. В зону возможного подтопления могут попасть 11 населенных пунктов: 6 населенных пунктов Чурапчинского района: Толон, Диринг, Дябыла, Чурапча, Харбала1, Харбала2 и 5 населенных пунктов Таттинского района: Черкех, Боробул, ЫтыкКюель, Уолба и Кыйы.В связи с угрозой подтопления населенных пунктов 10 июля 2014 года было проведено заседание Комиссии по чрезвычайным ситуациям и обеспечению пожарной безопасности Республики Саха (Якутия). В тот же день на вертолете Ми8 в Чурапчинский район для оценки обстановки, а также координации действий по недопущению подтопления населенных пунктов вылетала Правительственная комиссия, спасатели Службы спасения Якутии и представители ГУ МЧС России по Республики Саха (Якутия). Специалистами Управления мелиорации РС (Я) проведено обследование гидротехнического сооружения. В результате было установлено, что оно работает в транзитном режиме, наблюдается стабильная динамика пониженияуровня воды. Администрациями Чурапчинского и Таттинского районов организовано круглосуточное дежурство оперативных штабов по отслеживанию обстановки, организован замер уровней воды на реке Татта. Так же, произведено оповещение и информирование населения попадающего в зону возможного подтопления, подготовлены пункты временного размещения, которые обеспечены продуктами питания, медикаментами и питьевой водой. В Дальневосточном региональном центре МЧС России и Главном управлении МЧС России по Республике Саха (Якутия) для контроля за обстановкой работают оперативные штабы. Главное управление МЧС России по Республике Саха (Якутия) обращается к жителям населённых пунктов Чурапчинского и Таттинского районов: в связи с угрозой подтопления необходимо заблаговременноподнять все ценные вещи на чердак, вывести домашний скот на возвышенные участки, собрать документы и предметы первой необходимости, следить за уровнями реки. В случае повышения уровня воды рядом с населённым пунктом, необходимо следовать объявлениям властей, эвакуироваться на возвышенные места или в специальные пункты временного размещения (ПВР), которые определены местной администрацией. Главное управление МЧС России по Республике Саха (Якутия) рекомендует водителям автотранспортных средств временно воздержаться от выезда по направлению из п.Хандыга в п.ЫтыкКюель, п.Чурапча, г.Якутск и в обратном направлении в связи с проведением на участке федеральной автодороги «Колыма» в районе н.п. Уолба Таттинского района инженерных работ по недопущению подтопления населенных пунктов Чурапчинского и Таттинского районов [9].
Рис. 8.Разрыв плотины (дамбы) водохранилища «СирэХоллогос»(с. Ожулун Чурапчинский улус)
11июля 2014 года в с. ОжулунЧурапчинского улусаобъявлен режим ЧСв связи с разрывом плотины (дамбы) водохранилища «СирэХоллогос» (рис. 8), резким повышением уровня воды и угрозой подтопления населенных пунктов Чакыр, Дирин, Ожулун, Чурапча, Харбала 1 и Харбала 2 на территории Чурапчинского улуса. В настоящий момент в селе Ожулун, куда вода придет в ближайше время, происходит эвакуация местного населения. Ночью 12 июля 2014 года в Центр управления в кризисных ситуациях Главного управления МЧС России по Республике Саха (Якутия) поступило сообщение о повышении уровня воды на реке Татта у н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района. Подтоплены 67 дворовых территорий, в том числе 13 жилых домов (рис.9).
Рис. 9.Уточнение количества подтопленных дворовых территорий и домов
(с. Ожулун Чурапчинский улус)По результатам работы Правительственной комиссии РС (Я) по уточнению количества подтопленных дворовых территорий, в н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района в зоне подтопления находятся 114 дворовых территорий, в том числе 57 жилых домов. Наблюдается понижение уровня воды у н.п. Дябыла (Ожулун). За 1 час уровень воды снизился на 20 см. По состоянию на 13 июля 2014 года в н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района наблюдается стабильное понижение уровня воды, освобождены от воды 75 дворовых территорий, в том числе –57 жилых домов. В зоне подтопления остаются 39 дворовых территорий, подтопленных жилых домов нет. В настоящее время водохранилище «СирэХологос» в Чурапчинском районе полностью осушено, произошло наполнение пойменных участков местности вдоль русла реки Татта, в результате чего отсутствует угроза формирования нагонной волны. В Чурапчинском районе для оценки и мониторинга сложившейся обстановки в составе Правительственной комиссии Республики Саха (Якутия) работает начальник Главного управления МЧС России по РС (Я) генералмайор Александр Горкун. В соответствии с распоряжением главы муниципального образования «Чурапчинский район», в связи с угрозой подтопления населенных пунктов района, силы и средства Чурапчинского звена якутской территориальной подсистемы РСЧС приведены в режим функционирования «Чрезвычайная ситуация». Для мониторинга обстановки в н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района работают оперативная группа ГУ МЧС России по РС (Я), 15 спасателей Якутского поисковоспасательного отряда МЧС России, имеется 3 плавсредсва, выставлены 2 поста безопасности на берегу реки Татта. Администрациями Чурапчинского и Таттинского районов организовано круглосуточное дежурство оперативных штабов по отслеживанию обстановки, организован замер уровней воды на реке Татта. В Дальневосточном региональном центре МЧС России и Главном управлении МЧС России по Республике Саха (Якутия) для контроля за обстановкой также работают оперативные штабы. Всего в работах по ликвидации последствий происшествия было задействовано: 193 человека и 43 единицы техники,в том числе от МЧС –30 человек и 2 единицы техники [9].Природная опасность –оползень в 2013 году на автодороге «Амга». 19 августа 2013 года автодорогу «Амга» в Центральной Якутии перекрыл оползень (рис. 10). Оползень –это скользящее смещение горных пород на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод. В Амгинском районе на участке 136 –138 км. автомобильной дороги «Амга» зафиксирован сход оползня на протяжении 2 км. После чего проводилась расчистка автомобильной дороги от оползня и завалов, а также установка временных водопропускных труб, подъемка земляного полотна, а на участке 134 –136 км. множественные размывы земляного полотна, проводиться засыпка размывов.
Рис. 10. Сильный оползень на автодороге «Амга»При ликвидации последствий оползня задействованна техника ОАО «Амгаавтодор»: автогрейдер 3 ед., погрузчик 2 ед., экскаватор –1 ед., автосамосвалы –11 ед., бульдозер –2 ед. Общий объем разрушений составляет 30 тыс. м3грунта и 46 тыс. м2дорожной одежды из ПГС, 96 п.м. металлической трубы диаметром 1,5 м.Расчет затрат на восстановительные работы составил 46 847 534,47 руб. На участке 136 км через ручей Берелех планируется устройство металлического мостового перехода длиной 9 п.м. Проект на устройствомоста проходит корректировку. Проезд обеспечен для всех видов транспорта с 9 августа –16 августа. Дорога временно закрыта с 16 августа –19 августа для устройства трубы. С 20 августа проезд будет обеспечен. Ведется постоянная очистка проезжей части от оползня и восстановление земляного полотна [1].Таким образом, в связи участившимсятехногеннымвлияниемчеловека на природу, о чем говорят многие ученые и в СМИ, в нашем случае негативное взаимодействие криогенных процессов на магистральные водоводы, нужно проводить мерзлотный мониторинг т. е. ежедневный контроль за развитием, активизациейи распространением современных криогенных процессов, которые могут быть причиной природных опасностей и чрезвычайных ситуации.
Ссылки на источники1.Автодорогу «Амга» в Якутии перекрыл оползень на протяжении двух километров. URL: http://www: nvpress.ru/incident/58162.Босиков Н.П. Техногенные термокарстовые разрушения межаласных ландшафтов ЛеноАмгинского междуречья // Криосфера Земли, –2004. т.VIII, –№ 4. –С. 12 –14.3.Босиков Н.П. Эволюция аласов Центральной Якутии. Якутск: Издво ИМЗ СО РАН, 1991. 128 с.4.Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры пучения многолетнемёрзлых торфяных массивов / Под редакцией действительного члена РАЕН, профессора Ю.К.Васильчука М.: Монография. Издво Моск. унта, 2008. 571с.5.Вейсман Л.И. Обобщенная классификация криогенных процессов и явлений // Криогенные процессы. М., Наука. –1978, –С. 3 –9.6.Ершов Э.Д. Общаягеокриология. Учебник. –М.: Издво МГУ, 2002. –682 с.7.Качурин С.П. Аласы Центральной Якутии // Труды Сев. –Вост.отд. Инта мерзлотоведения АН СССР, Якутск. –1958, вып.1. –С. 167 –178.8.Мельников В.П., Хименков А.Н., Брушков А.В. и др. Криогенные геосистемы: проблемы исследования и моделирования. Монография: Новосибирск: Академическое издание «Гео», 2010. 390 с.9.Оперативние события: О ситуации в с. Ожулун Чурапчинского района. URL: http://www: 14.mchs.gov.ru/ operationalpage/ operational/item/1156635/10.Сальва А.М. Система магистрального водоснабжения в Центральной Якутии // Мелиорация и водное хозяйство. –2006. –№ 1. –С. 37 –40.11.Сердюков Г. Ф. Анализ возможных событий и последствий неконтролируемого сброса воды СШ ГЭС / Горный информационноаналитический бюллетень. Выпуск № 12. Том 18. 2009. С. 8689.12.Соловьев П.А. Аласный термокарстовый рельеф Центральной Якутии. Путеводитель. –Якутск, Инт мерзлотоведения СО РАН, 1973, –47 с.13.Суходровский В.Л. Экзогенное рельефообразование в криолитозоне. –М., Наука, 1979, –280 с.14.Термоэрозия дисперсных пород / Под ред. Э.Д. Ершова. –Издво Моск. Унта, 1982. –196 с.15.Чалов Р.С. Размывы речных. берегов, их связь с русловыми процессами. // Геоэкология. –1994. –№ 4. –С. 51 –56.16.ШурЮ.Л. Термокарст / к теплофизическим основам учения о закономерностях развития процесса. М.: Недра, 1977. 80 с.17.Salva A.M. Consideration of cryogenic processes on solving problems of water supply in riverside regions Central Yakutia // VII International Conference in Permafrost. Yellowknife. Canada. 1998. –Abstract. –S. 95 –96.18.Salva A.M. Cryogenic features and forms of relief under execution engineering works in the eastern part of central Yakutia // Balkema. Rotterdam. 2000. –S. 4661 –4667.
Современные криогенные процессы и связанные сними опасностипри эксплуатации магистральныхводоводовв Центральной Якутии
Аннотация. В статье рассматриваются криогенные процессы и явления в Центральной Якутии, выявляется их взаимодействия с объектами магистрального водоснабжения(трубопроводами, водохранилищами, насосными станциями и каналами)при строительстве и эксплуатацииза период 2010 –2016 годы.Показаны воздействия термокарстовыхобразований,формирование полигонов, развитие заболачивания, термоэрозионногооврагообразования, бугровпученияи термоабразиина трассах магистральныхводоводов.Кроме этого изучены природные опасностии чрезвычайные ситуации, связанные с криогенными проявлениями на объектах систем водоснабжения и других объектах. Ключевые слова: магистральный водовод; криогенные процессы; термокарст; полигональный рельеф; термоэрозия; многолетнее пучение; заболачивание; термоабразия; чрезвычайная ситуация; природная опасность; оползень.
В 1992 г. в Республики Саха (Якутия) вышло постановление правительства республики оводоснабжении заречных сельскохозяйственных районов(МегиноКангаласского, УстьАлданского, Чурапчинского, Амгинского и Таттинского). После этого началось проектирование и строительствообъектов системы магистрального водоснабжения и перекачкиводы из р.Лена в прилегающие водоемы. Предусматривалось строительство трех водоводов (схема на рис.1): 1река Лена –поселок ТуораКюель и канал п. Туора Кюель –река Татта общей длиной 150 км. и оз.вдхр. Чурапча, 2 –водохранилище поселка Бедеме –озеро поселка Тюнгюлю и 3 –река Лена –озеро Мюрю (с. Борогонцы).В настоящее время строительство всех водоводов закончено и ведется их эксплуатация[10].
Условные обозначения
Рис. 1. Схема обводнения и водоснабжения заречных районов Центральной Якутии
При эксплуатации объектов магистрального водоснабжения(трубопроводов, водохранилищ, насосных станции и каналов), за период 2010 –2016 годы, на территории Центральной Якутии выявилось множество криогенных процессов и их проявлений[2, 3,5,7, 8, 12, 13], значительно осложняющих их работу. Наиболее ярко выделяются опасные процессы и явления такие как: –это термокарст и термокарстовые образования (в виде ям, провалов, котловин)[16];–развитие структурполигонов;– бугры пучения и другие процессы. При эксплуатации трасс магистрального водоснабжения криогенные процессы и их проявлениявстречаются довольно часто. Кроме этого иногда термокарст и его проявления (рис. 2), термоэрозия и озерная термоабразия, бугры пучения и полигональный рельефугрожают объектам магистрального водоснабжения.
Рис. 2. Стадия развития термокарста и озера, с образованиями останцев –байджерахи (водовод, участок Бедемя –Тюнгюлю, 2015г)
Полигональный рельеф (полигоны)в этом регионе Центральной Якутии встречается довольно часто. При проведении натурных исследований на некоторых участках магистрального водовода полигональный ярко выраженный рельеф доходил от нескольких десятков и сотен метров до нескольких единиц километров. Полигоны примерно 15 метров в ширину, 27 метров в длину и до 1,5 метров в высоту. В период 2012 –2016 годы автором проводился простой мониторинг трасс магистрального водовода «Лена –Туора Кюель – Татта», магистрального водовода «Лена –Мюрю», группового водовода «п. Бедеме –п. Тюнгюлю», дамб и других гидротехнических сооружений. Эти магистральные водоводы принадлежат к двум филиалам Государственного бюджетного учреждения «Управление по мелиорации земель и сельскохозяйственному водоснабжению Министерства сельского хозяйства и продовольственной политики Республики Саха (Якутия)»–Заречному и Мюрюнскому. Мониторинг состоял из визуального наблюдения, сбора фактов и информации, а также объезде и обследовании на автомобиле трассы магистрального водовода «Лена –Туора Кюель – Татта», «Лена –Мюрю» и группового водовода «п. Бедеме –п. Тюнгюлю» в течении эксплуатации водовода с июня по сентябрьНа рисунке 3 показан полигональный рельеф на трассе «Лена –Туора Кюель – Татта» возле водохранилища «Мундулах» в п. Майя, угрожающий магистральному водоводу. Полигональныйрельеф –это рельеф с ярковыраженными полигонами размером примерно 2 ͯ3 м, и высотой 0,5 м. На рисунке 4.16 видно, что полигональный рельеф угрожает сопровождающей дороге для обслуживания магистрального водовода и самому водоводу «Лена –Туора Кюель –
Татта» (п. Майя, вдхр. Мундулах, 2015 г).
Рис. 3.Полигональный рельеф угрожающий магистральному водоводу «Лена –Туора Кюель – Татта» (п. Майя, вдхр. Мундулах, 2015 г)
Термоэрозия–сочетание теплового и механического воздействия текущей воды на мёрзлые горные породы и лёд. Начальная стадия термоэрозии мёрзлых горных пород обычно предопределяется вытаиванием содержащихся в них ледяных жил, вследствие чего на дневной поверхности возникает полигональная сеть эрозионных канав. Эти канавы при наличии естественного уклона поверхности становятся путями стока талых вод и дождевых осадков, в свою очередь оказывающих дальнейшее тепловое и эродирующее воздействие на мёрзлые породы.
Рис. 4. Овражная термоэрозия, угрожающая групповому водоводу «Бедеме –Тюнгюлю» (2015 г)
Деятельность временных водотоков в криолитозоне сопровождается формированием расчлененного рельефа, который наиболее присущ краевым частям надпойменных террас. Антропогенное разрушение почвеннорастительного покрова на участках, имеющих определенные перепады высот, приводит к образованию термоэрозионных рытвин, перерастающих порой в овраги. Такие формы рельефа обычно наследуют колеи дорог, проложенных вдоль уклона поверхности. Сначала они имеют Vобразную форму, когда скорость их роста в длину достигает 1020 м/год, а иногда (на дне балок и лощин) –100150 м/год [6].Различают три основных вида термоэрозии: бороздчатую, овражную и речную.На рисунку 4 показана овражная термоэрозия.В случае овражной эрозии,развивающейся преимущественно в тальвегах рельефа, размыву подвергаются более глубокие горизонты, в том числе и многолетнемерзлые толщи, часто содержащие залежи подземного льда. Образования овражной термоэрозии имеют более или менее значительные водосборные поверхности, вследствие чего водный поток в них может существовать сравнительно долгое время –несколько суток и более и формироваться не только атмосферными осадками, но также поверхностными и грунтовыми водами (водами СТС). В развитии продольного профиля оврагов выделяются четыре основные стадии: первая –промоина Vобразной формы глубиной от 0,3 до 25 м; вторая –овраг, также Vобразного сечения, в вершине которого образуется обрыв высотой от 12 до 10 м и более; третья –овраг с разработанным дном, профиль которого близок к «профилю равновесия», с системой растущих боковых отвержков; четвертая –балкаовраг, в котором после достижения «профиля равновесия» постепенно затухает донная эрозия и происходит выполаживание склонов процессами поверхностного смыва, солифлюкпии,оползания и др. Поперечный профиль здесь постепенно приобретает Uобразную форму [14].Многолетнее пучение(рис. 5).Пучение грунтов является наиболеераспространенным криогенным процессом, благодаря которому на участках развития тонкодисперсных пород и торфяников формируются различные по форме и размерам бугры пучения[4]. В результате промерзания торфяников, например в заболоченных низинах и аласах, нередко формируется так называемый «обращенный» рельеф, обычно возвышающийся над окружающей поверхностью на несколько метров. Локальное многолетнее пучение всегда сопровождается образованием бугров, высота которых может достигать десятков метров, а диаметр –сотен метров.
Рис. 5. Бугор пучения (булгуннях) угрожающий магистральному водоводу«Лена –Мюрю» (2015 г)
По типу формирования локальные бугры пучения подразделяются намиграционные (сегрегационные) и инъекционные, но возможно их смешанное инъекционномиграционное образование. Многолетние инъекционные бугры пучениявозникают обычно за счет инъекции воды или разжиженного грунта под действием гидростатического давления, развивающегося в закрытых системах при их промерзании. Они связаны преимущественно с промерзанием подозерных (обводненных) несквозных таликов, окруженных со всех сторон многолетнемерзлыми породами. На Севере и в Центральной Якутии их называют булгунняхами, за рубежом –пинго [6].Заболачиваниепочвы –почвообразовательный процесс, приводящий к избыточному увлажнению почвы (рис. 6). Начинается с изменения водновоздушного режима, накопления влаги и возникновения анаэробных условий в почве. Выражается в появлении признаков оглеения и в накоплении полуразложившихся растительных остатков торфа. Заболачивание может быть вызвано грунтовыми, склоновыми водами или атмосферными осадками. Значительное влияние на заболачивание оказывают результаты производств. деятельности человека. Например, заболачивание наблюдается в результате подъёма грунтовых вод при гидротехническом строительстве (на побережьях искусств. морей, каналов), а также при не отрегулированном орошении земель и т. д.
Рис. 6. Заболоченный рельеф угрожающий магистральному водоводу «Лена –Туора Кюель – Татта», на рисунке видно отсутствие опоры и снос бытового деревянного сооружения (п. Майя, вдхр. Мундулах, 2015 г)
Специфическим в криолитозоне оказывается и процесс разрушения (эрозии) мерзлых береговых пород под воздействием механической энергии волн и тепла воды, проявляющийся в отступании берегов в результате размыва и выноса породы. Этот процесс, широко развитый в криолитозоне по берегам морей, озер и водохранилищ, получил название термоабразии [6, 15]. Разрушительная работа озер проявляется в абразионной деятельности волн, нагоняемых ветром. Постоянно дующие в определенном направлении ветры вызываютволны, которые прибоем подмывает берега. Тоже, самое происходит и на водохранилищах. На рисунке 7 наблюдается так называемый процесс озерной термоабразии, то есть размыв берега водоема в п. Борогонцы (УстьАлданский улус).
Рис. 7. Размыв берега водоема в п. Борогонцы (УстьАлданский улус) (п. Маягас, 2015 г)
Чрезвычайные ситуации и природные опасности нагидротехнических и линейных сооружениях в Центральной Якутии
Гидротехнические сооружения (ГТС)–инженерные сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов или для борьбы с разрушительным действием воды(водохранилища, насосные станции, трубопроводы, каналы и плотины).В нашей работе понятиегидротехнические сооружения (ГТС) и система магистрального водоснабжения (СМВ) будут идентичными.Разрушение или прорыв гидротехнических сооруженийприводит к гидродинамическим авариям. Например, разрушение или прорыв плотины (дамбы, перемычки, запруды и др.), водозаборных и водосборных сооружения (шлюзы). Это происходит в результате действия сил природы или воздействия человека, а также изза конструктивных дефектов или ошибок проектирования.Основную опасность при этом представляет так называемый проран в теле плотины или в зоне примыкания. Проран –узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье. Недавние катастрофына реках РФ –прорыв плотины Киселевского водохранилища (Свердловская обл) на р. Каква в 1993 г. (общий ущерб –63,3 млрд. руб), разрушение плотины Тирлянского водохранилища в 1994 г. (Башкортостан) на притоке р. Белой (суммарный ущерб 52,3 млрд. руб), наводнение в Приморье (сентябрь 1994 г), Наводнение в Краснодарском крае (июль 2002 г) привело к разрушению его гидроузла. Все эти катастрофы сопровождались прораном [11].Чрезвычайная ситуация в 2014 году на гидротехнических сооружениях в п. Ожулун Чурапчинского улуса. 10 июля 2014 года в оперативную дежурную смену Центра управления в кризисных ситуациях МЧС России по Республике Саха (Якутия) поступила информация о том, что в результате обильных осадков произошло повышение уровня воды в озерах и ручьях в районе ГТС водохранилища «СирэХологос». Уровень воды составил 8,5 метров, при критическом –9 метров. В зону возможного подтопления могут попасть 11 населенных пунктов: 6 населенных пунктов Чурапчинского района: Толон, Диринг, Дябыла, Чурапча, Харбала1, Харбала2 и 5 населенных пунктов Таттинского района: Черкех, Боробул, ЫтыкКюель, Уолба и Кыйы.В связи с угрозой подтопления населенных пунктов 10 июля 2014 года было проведено заседание Комиссии по чрезвычайным ситуациям и обеспечению пожарной безопасности Республики Саха (Якутия). В тот же день на вертолете Ми8 в Чурапчинский район для оценки обстановки, а также координации действий по недопущению подтопления населенных пунктов вылетала Правительственная комиссия, спасатели Службы спасения Якутии и представители ГУ МЧС России по Республики Саха (Якутия). Специалистами Управления мелиорации РС (Я) проведено обследование гидротехнического сооружения. В результате было установлено, что оно работает в транзитном режиме, наблюдается стабильная динамика пониженияуровня воды. Администрациями Чурапчинского и Таттинского районов организовано круглосуточное дежурство оперативных штабов по отслеживанию обстановки, организован замер уровней воды на реке Татта. Так же, произведено оповещение и информирование населения попадающего в зону возможного подтопления, подготовлены пункты временного размещения, которые обеспечены продуктами питания, медикаментами и питьевой водой. В Дальневосточном региональном центре МЧС России и Главном управлении МЧС России по Республике Саха (Якутия) для контроля за обстановкой работают оперативные штабы. Главное управление МЧС России по Республике Саха (Якутия) обращается к жителям населённых пунктов Чурапчинского и Таттинского районов: в связи с угрозой подтопления необходимо заблаговременноподнять все ценные вещи на чердак, вывести домашний скот на возвышенные участки, собрать документы и предметы первой необходимости, следить за уровнями реки. В случае повышения уровня воды рядом с населённым пунктом, необходимо следовать объявлениям властей, эвакуироваться на возвышенные места или в специальные пункты временного размещения (ПВР), которые определены местной администрацией. Главное управление МЧС России по Республике Саха (Якутия) рекомендует водителям автотранспортных средств временно воздержаться от выезда по направлению из п.Хандыга в п.ЫтыкКюель, п.Чурапча, г.Якутск и в обратном направлении в связи с проведением на участке федеральной автодороги «Колыма» в районе н.п. Уолба Таттинского района инженерных работ по недопущению подтопления населенных пунктов Чурапчинского и Таттинского районов [9].
Рис. 8.Разрыв плотины (дамбы) водохранилища «СирэХоллогос»(с. Ожулун Чурапчинский улус)
11июля 2014 года в с. ОжулунЧурапчинского улусаобъявлен режим ЧСв связи с разрывом плотины (дамбы) водохранилища «СирэХоллогос» (рис. 8), резким повышением уровня воды и угрозой подтопления населенных пунктов Чакыр, Дирин, Ожулун, Чурапча, Харбала 1 и Харбала 2 на территории Чурапчинского улуса. В настоящий момент в селе Ожулун, куда вода придет в ближайше время, происходит эвакуация местного населения. Ночью 12 июля 2014 года в Центр управления в кризисных ситуациях Главного управления МЧС России по Республике Саха (Якутия) поступило сообщение о повышении уровня воды на реке Татта у н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района. Подтоплены 67 дворовых территорий, в том числе 13 жилых домов (рис.9).
Рис. 9.Уточнение количества подтопленных дворовых территорий и домов
(с. Ожулун Чурапчинский улус)По результатам работы Правительственной комиссии РС (Я) по уточнению количества подтопленных дворовых территорий, в н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района в зоне подтопления находятся 114 дворовых территорий, в том числе 57 жилых домов. Наблюдается понижение уровня воды у н.п. Дябыла (Ожулун). За 1 час уровень воды снизился на 20 см. По состоянию на 13 июля 2014 года в н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района наблюдается стабильное понижение уровня воды, освобождены от воды 75 дворовых территорий, в том числе –57 жилых домов. В зоне подтопления остаются 39 дворовых территорий, подтопленных жилых домов нет. В настоящее время водохранилище «СирэХологос» в Чурапчинском районе полностью осушено, произошло наполнение пойменных участков местности вдоль русла реки Татта, в результате чего отсутствует угроза формирования нагонной волны. В Чурапчинском районе для оценки и мониторинга сложившейся обстановки в составе Правительственной комиссии Республики Саха (Якутия) работает начальник Главного управления МЧС России по РС (Я) генералмайор Александр Горкун. В соответствии с распоряжением главы муниципального образования «Чурапчинский район», в связи с угрозой подтопления населенных пунктов района, силы и средства Чурапчинского звена якутской территориальной подсистемы РСЧС приведены в режим функционирования «Чрезвычайная ситуация». Для мониторинга обстановки в н.п. Дябыла (Ожулун) Чурапчинского района работают оперативная группа ГУ МЧС России по РС (Я), 15 спасателей Якутского поисковоспасательного отряда МЧС России, имеется 3 плавсредсва, выставлены 2 поста безопасности на берегу реки Татта. Администрациями Чурапчинского и Таттинского районов организовано круглосуточное дежурство оперативных штабов по отслеживанию обстановки, организован замер уровней воды на реке Татта. В Дальневосточном региональном центре МЧС России и Главном управлении МЧС России по Республике Саха (Якутия) для контроля за обстановкой также работают оперативные штабы. Всего в работах по ликвидации последствий происшествия было задействовано: 193 человека и 43 единицы техники,в том числе от МЧС –30 человек и 2 единицы техники [9].Природная опасность –оползень в 2013 году на автодороге «Амга». 19 августа 2013 года автодорогу «Амга» в Центральной Якутии перекрыл оползень (рис. 10). Оползень –это скользящее смещение горных пород на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод. В Амгинском районе на участке 136 –138 км. автомобильной дороги «Амга» зафиксирован сход оползня на протяжении 2 км. После чего проводилась расчистка автомобильной дороги от оползня и завалов, а также установка временных водопропускных труб, подъемка земляного полотна, а на участке 134 –136 км. множественные размывы земляного полотна, проводиться засыпка размывов.
Рис. 10. Сильный оползень на автодороге «Амга»При ликвидации последствий оползня задействованна техника ОАО «Амгаавтодор»: автогрейдер 3 ед., погрузчик 2 ед., экскаватор –1 ед., автосамосвалы –11 ед., бульдозер –2 ед. Общий объем разрушений составляет 30 тыс. м3грунта и 46 тыс. м2дорожной одежды из ПГС, 96 п.м. металлической трубы диаметром 1,5 м.Расчет затрат на восстановительные работы составил 46 847 534,47 руб. На участке 136 км через ручей Берелех планируется устройство металлического мостового перехода длиной 9 п.м. Проект на устройствомоста проходит корректировку. Проезд обеспечен для всех видов транспорта с 9 августа –16 августа. Дорога временно закрыта с 16 августа –19 августа для устройства трубы. С 20 августа проезд будет обеспечен. Ведется постоянная очистка проезжей части от оползня и восстановление земляного полотна [1].Таким образом, в связи участившимсятехногеннымвлияниемчеловека на природу, о чем говорят многие ученые и в СМИ, в нашем случае негативное взаимодействие криогенных процессов на магистральные водоводы, нужно проводить мерзлотный мониторинг т. е. ежедневный контроль за развитием, активизациейи распространением современных криогенных процессов, которые могут быть причиной природных опасностей и чрезвычайных ситуации.
Ссылки на источники1.Автодорогу «Амга» в Якутии перекрыл оползень на протяжении двух километров. URL: http://www: nvpress.ru/incident/58162.Босиков Н.П. Техногенные термокарстовые разрушения межаласных ландшафтов ЛеноАмгинского междуречья // Криосфера Земли, –2004. т.VIII, –№ 4. –С. 12 –14.3.Босиков Н.П. Эволюция аласов Центральной Якутии. Якутск: Издво ИМЗ СО РАН, 1991. 128 с.4.Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры пучения многолетнемёрзлых торфяных массивов / Под редакцией действительного члена РАЕН, профессора Ю.К.Васильчука М.: Монография. Издво Моск. унта, 2008. 571с.5.Вейсман Л.И. Обобщенная классификация криогенных процессов и явлений // Криогенные процессы. М., Наука. –1978, –С. 3 –9.6.Ершов Э.Д. Общаягеокриология. Учебник. –М.: Издво МГУ, 2002. –682 с.7.Качурин С.П. Аласы Центральной Якутии // Труды Сев. –Вост.отд. Инта мерзлотоведения АН СССР, Якутск. –1958, вып.1. –С. 167 –178.8.Мельников В.П., Хименков А.Н., Брушков А.В. и др. Криогенные геосистемы: проблемы исследования и моделирования. Монография: Новосибирск: Академическое издание «Гео», 2010. 390 с.9.Оперативние события: О ситуации в с. Ожулун Чурапчинского района. URL: http://www: 14.mchs.gov.ru/ operationalpage/ operational/item/1156635/10.Сальва А.М. Система магистрального водоснабжения в Центральной Якутии // Мелиорация и водное хозяйство. –2006. –№ 1. –С. 37 –40.11.Сердюков Г. Ф. Анализ возможных событий и последствий неконтролируемого сброса воды СШ ГЭС / Горный информационноаналитический бюллетень. Выпуск № 12. Том 18. 2009. С. 8689.12.Соловьев П.А. Аласный термокарстовый рельеф Центральной Якутии. Путеводитель. –Якутск, Инт мерзлотоведения СО РАН, 1973, –47 с.13.Суходровский В.Л. Экзогенное рельефообразование в криолитозоне. –М., Наука, 1979, –280 с.14.Термоэрозия дисперсных пород / Под ред. Э.Д. Ершова. –Издво Моск. Унта, 1982. –196 с.15.Чалов Р.С. Размывы речных. берегов, их связь с русловыми процессами. // Геоэкология. –1994. –№ 4. –С. 51 –56.16.ШурЮ.Л. Термокарст / к теплофизическим основам учения о закономерностях развития процесса. М.: Недра, 1977. 80 с.17.Salva A.M. Consideration of cryogenic processes on solving problems of water supply in riverside regions Central Yakutia // VII International Conference in Permafrost. Yellowknife. Canada. 1998. –Abstract. –S. 95 –96.18.Salva A.M. Cryogenic features and forms of relief under execution engineering works in the eastern part of central Yakutia // Balkema. Rotterdam. 2000. –S. 4661 –4667.
