Селевые процессы и меры по их профилактики

селевые процессы и меры по их профилактики
Традиционная формула, присутствующая почти во всех публикациях о селевых потоках, гласит, что для образования последних необходимо сочетание трех условий: наличия рыхлой горной породы, воды и уклона. Возникает вопрос: какой уклон является достаточным для образования селей? Различный для разных типов селевых процессов и потоков.
В основе понимания сущности селевых процессов лежит соотношение между напряжениями, пытающимися привести обломочную породу в движение и препятствующими этому. Будем иметь в виду массив влажной рыхлообломочной породы (потенциальный селевой массив - ПСМ), подтопленный стекающей водой на определенную глубину. Ниже использованы следующие обозначения:с₀, с - плотности воды и вещества горной породы, кг/м³; е, е^*, и (безразмерные величины) - статистическая и динамическая пористость и объемная влажность рыхлообломочной породы; h - толщина ПСМ над коренными породами или относительным водоупором, м; в - относительная (в долях h) глубина подтопления ПСМ над коренными или относительным водоупором, ц, ц^*, С - статистический и динамический углы внутреннего трения, град, и сцепление, Па, рыхлообломочной породы, затопленной водой; б - угол наклона ПСМ, град; у (+), у(-) - сдвигающее и удерживающее напряжения, Па; g - ускорение свободного падения, м/с². Тогда

При решении этих уравнений относительно угла наклона при в=1 (полное затопление породы) и C=0, что отвечает экстремальным ситуациям (возникновение трещин, сейсмические воздействия), получим значение первого критического уклона:

Если иметь в виду, что обломочная порода уже каким-то образом приведена в движение, то следует определить минимальный угол наклона б₂, при котором порода еще будет двигаться. В этом случае в уравнении (6.5) статистические величины пористости е и угла внутреннего трения ц должны быть заменены динамическими е^* и ц^*. Таким образом, для толщи породы с данными свойствами определены критические углы наклона б₁ и б₂, разбивающие весь диапазон уклонов на три интервала, каждый из которых отвечает возможности проявления своего типа селевого процесса - транспортного, сдвигового и транспортно-сдвигового.
Транспортный селевой процесс. (б< б₂). Ливневые паводки и наносоводные потоки - «кровные родственники». Каждый паводок, если он по своим размерам превосходит определенную границу, связанную с его способностью сорвать русловую валунную самоотмостку и тем самым привести в массовое движение обломочный материал, сдвигающий русловое ложе, становится селевым. Транспортирование влекомых наносов - это движение обломочной породы за счет энергетических затрат потока водной суспензии, притекающей в русло с окружающих склонов. Элементарная мощность, которую следует затратить на передвижение расхода тведого материала, определяется уравнением

а элементарная потенциальная потенциальная мощность потока суспензии, т.е. все то, чем этот поток располагает в энергетическом плане,
где Q₀ - расход потока мутной воды (суспензии) плотностью г₀; G - расход влекомых наносов.
Не следует забывать, что лента аллювия или пролювия на наклонном ложе и сама способствует своему движению:

На поддержание этого движения расходуется определенная часть c₁ элементарной потенциальной мощности. Тогда выражение для расхода влекомых наносов при развитом транспортном селевом процессе будет иметь вид

Здесь c₁<1, Q_кр - критический расход. При анализе взаимодействия водного потока и аллювия важное значение приобретает понятие «критический расход», т. е. расход воды или суспензии, обеспечивающий сдвиг практически всех элементов ПСМ.
Сдвиговой селевой процесс (б > б₁). Обломочная порода заполняет ложбину, угол наклона которой превышает первый критический. При обводнении ПСМ в его толще возникает поток грунтовых вод, относительная глубина которого в в известной мере контролирует ситуацию. Возможность сдвига ПСМ, и следовательно, формирование грязевого или грязекаменного селя определяется переходом его величины в через ее критическое значение. К последнему приводит совместное решение уравнений (6.3) и (6.4) относительно в при у (+), у(-) :

Сравнение текущего и критического значений в позволяет оценить ситуацию, насколько реальна угроза развития сдвигового селевого процесса, возможность проявления которого отображается неравенством в > в_кр.