Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Природные и антропогенные лавинные комплексы морских берегов
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Природные и антропогенные лавинные комплексы морских берегов"

На правах рукописи

с?.

КАЗАКОВА Екатерина Николаевна

ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ЛАВИННЫЕ КОМПЛЕКСЫ

МОРСКИХ БЕРЕГОВ (НА ПРИМЕРЕ о. САХАЛИН)

Специальность: 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

15 КАЯ 2214

005547721

Хабаровск - 2014

005547721

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном учреждении науки Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской академии наук (лаборатория лавинных и селевых процессов Сахалинского филиала).

Научный руководитель Ханчук Александр Иванович,

доктор геолого-минералогических наук, академик, ФГБУН Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, директор

Официальные оппоненты Ефремов Юрий Васильевич,

доктор географических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Кубанский Государственный университет,

профессор кафедры региональной и морской геологии

Ким Владимир Ильич,

кандидат географических наук, ФГБУН Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, заведующий лабораторией

Ведущая организация ФГБУН Институт географии РАН

Защита диссертации состоится 6 июня 2014 г. в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 005.019.01 на базе ФГБУН Институт водных и экологических проблем ДВО РАН по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, д. 65. Факс (4212) 325-755. E-mail: amur21@ivep.as.khb.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем ДВО РАН, а также на сайте http://ivep.as.khb.ru

Автореферат разослан «/-У » апреля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Н.А. Рябинин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Лавинные процессы на морских берегах имеют широкое распространение на Дальнем Востоке (о. Сахалин, п-ов Камчатка, п-ов Чукотка, Курильские о-ва), на берегах морей Северного Ледовитого океана и т.д. На о. Сахалин протяженность береговых природных лавинных комплексов составляет около 1 500 км (60% береговой линии острова).

В связи с широким распространением и высокой повторяемостью лавин в береговых лавинных комплексах эти лавины оказывают значительное влияние как на население и хозяйство приморских территорий, так и на геосистемы морских берегов. Последнее заключается, главным образом, в перераспределении снега на склонах морских террас, изменении условий увлажнения и термического режима почв и выбивании растительности в лавиносборе.

Лавины, формирующиеся в береговых лавинных комплексах, представляют опасность для территорий 33 населенных пунктов о. Сахалин. Важнейшие транспортные магистрали острова на значительном протяжении (более 500 км) проходят у подножия уступов морских террас. Помимо экономического ущерба за счет повреждения и разрушения зданий и сооружений, а также завалов транспортных магистралей, в лавинах с морских террас на о. Сахалин погибают люди. За период наблюдений за лавинами о. Сахалин (с 1928 г. по 2013 г.) в лавины, сошедшие с морских террас, попали 82 человека, 48 из них погибли.

Активная хозяйственная деятельность на морских берегах приводит к изменению природных лавинных комплексов, увеличивая их лавинную опасность, а в некоторых случаях - к созданию новых, ранее не существовавших, антропогенных лавинных комплексов.

Таким образом, при оценке лавинной опасности на морских берегах необходимо уделить значительное внимание береговым природным и антропогенным лавинным комплексам.

Объект исследования: природные и антропогенные лавинные комплексы морских берегов.

Предмет исследования: лавинные процессы на морских берегах.

Цель работы: исследовать береговые природные и антропогенные комплексы и разработать их классификацию в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов.

Задачи исследований:

1. Изучить береговые природные и антропогенные лавинные комплексы о. Сахалин.

2. Определить роль экзогенных геологических процессов, в том числе антропогенной деятельности, в формировании лавиносборов разных морфологических типов на морских берегах.

3. Определить роль поверхности сноса снега ветром и снегопереноса в формировании лавин береговых природных и антропогенных лавинных комплексов.

4. Классифицировать лавиносборы в береговых природных и антропогенных лавинных комплексах о. Сахалин.

5. Определить параметры лавинных процессов (объем, повторяемость и генетические классы лавин) и рассчитать динамические характеристики лавин (пиковое давление лавин на препятствие и максимальную дальность выброса лавин) для каждого из выделенных видов лавинных комплексов.

6. Составить карту-схему береговых природных и антропогенных лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 000 000 с картой-врезкой в масштабе 1:100 000 для наиболее лавиноопасного участка побережья.

з

Фактический материал и методы исследований. В основу диссертации вошли материалы 9-летних полевых работ, проведенных автором лично или при непосредственном участии автора на о. Сахалин и Курильских о-вах. В работе использованы архивные материалы лаборатории лавинных и селевых процессов Сахалинского филиала ФГБУН Дальневосточный геологический институт ДВО РАН и AHO НИЦ «Геодинамика». Автором осуществлены экспедиционные исследования на о. Сахалин и Курильских о-вах, проведены наблюдения за лавинными процессами и формированием снежных карнизов на морских берегах о. Сахалин. Измерены динамические характеристики лавин. Обработаны архивные данные о фактических характеристиках 857 лавин, формировавшихся в береговых лавиносборах о. Сахалин в период с 1928 по 2013 гг., и данные об ущербах, причиненных лавинами, сходившими с морских террас.

При сборе и анализе материалов использовались традиционные методы географических исследований. Решение основных задач диссертационной работы основывалось на применении сравнительно-географического, картографического, экспедиционного и других методов исследований динамичных природных систем.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования послужили работы следующих специалистов в области лавиноведения: А.Н. Божинско-го, К.С. Лосева, И.В. Северского, А.К. Дюнина, H.A. Казакова, В.М. Котлякова, К.Ф. Войтковского, Ю.Д. Москалева и др.

Научная новизна.

Впервые береговые природные и антропогенные лавинные комплексы классифицированы на основе типизации лавиносборов в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов.

Установлено, что на морских берегах такой показатель наступления лавинной опасности как критическая толщина снежного покрова в лавиносборе не применим, поскольку из-за ветрового перераспределения снега возможен сход лавин с бортов лотковых лавиносборов даже при отсутствии снежного покрова на большей части ла-виносбора.

Обоснована высокая степень лавинной опасности береговых лавинных комплексов для объектов и сооружений капитального строительства.

Впервые составлена карта-схема береговых природных и антропогенных лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 ООО ООО с картой-врезкой в масштабе 1:100 ООО для участка западного побережья (наиболее лавиноопасного участка морских берегов Южного Сахалина, где протяженность лавиноопасной зоны составляет 83% протяженности берега).

Защищаемые положения.

1. На морских берегах морфологический тип лавиносбора и его морфометриче-ские характеристики обусловливаются преобладающим типом экзогенного геологического процесса, формирующего мезо- и микрорельеф склона. Знание типа процесса позволяет определить морфометрические параметры лавиносборов и характеристики лавин без дополнительных исследований.

2. В формировании лавин в береговых природных и антропогенных лавинных комплексах важную роль играет наличие в верхней части лавинного комплекса зоны сноса снега ветром, которая обусловливает дополнительный принос снега в лавинос-бор, приводя к увеличению объемов и повторяемости лавин.

3. Разработана классификация береговых природных и антропогенных лавинных комплексов, основанная на типизации лавиносборов в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов, включающая 5 таксономических уровней и позволяющая определять характеристики лавинных процессов на морских берегах в малоизученных районах. Выделено 2 класса лавинных комплексов: I - лавинные комплексы морских террас, включающий 5 подклассов, 10 типов, 12 подтипов, 21 вид; II - лавинные комплексы гористых побережий.

Личный вклад автора. В основу диссертации вошли материалы 9-летних полевых работ, проведенных автором на территории Сахалинской области (о. Сахалин и Курильские о-ва). В работе использованы также материалы исследований, выполненных при непосредственном участии автора совместно с к.г-м.н. H.A. Казаковым, к.г-м.н. Ю.В. Генсиоровским, Д.А. Бобровой, В.А. Лобкиной, C.B. Рыбальченко, С.П. Жируевым, В.И. Окопным.

Практическое значение работы.

Разработанная методология позволяет определять характеристики лавинных процессов на морских берегах в малоизученных районах на ранних стадиях проектно-изыскательских работ.

Изложенные в диссертации принципы были использованы при разработке схем планировочных ограничений к генпланам населенных пунктов Сахалинской области (лавиноопасные зоны), 2009; при научном сопровождении работ по разработке проектной документации капитального ремонта автомобильной дороги Невельск - Тома-ри - аэропорт Шахтерск на участках км 141 и км 152 с устройством комплекса проти-волавинных сооружений, 2011; при научно-исследовательских работах по определению динамических характеристик лавин и разработке методов стабилизации снежного пласта в лавиносборе на участках проведения мероприятий по инженерной проти-волавинной защите автомобильных дорог Невельск - Томари - аэропорт Шахтерск (км 141 и км 152) и Южно-Сахалинск - Оха (км 214 - км 219), 2012; при работах по предупредительному спуску лавин на 143 и 153 км автомобильной дороги Невельск -Томари - аэропорт Шахтерский, 2013.

Апробация работы.

Основные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, докладывались автором на научных симпозиумах, конференциях, семинарах и совещаниях (в том числе 4 - международных, 5 - всероссийских и 4 - региональных): III Международная конференция «Лавины и смежные вопросы» (Кировск, 2006); Международная научная конференция «Гляциология в начале XXI века» (Москва, 2009); IV Международная конференция «Лавины и смежные вопросы» (Кировск, 2011); II Международный симпозиум «Физика, химия и механика снега» (Южно-Сахалинск, 2013); XIV Гляциологический симпозиум «Гляциология от Международного геофизического года до международного Полярного года» (Иркутск, 2008); Гляциологический симпозиум «Лед и снег в климатической системе» (Казань, 2010); XV Гляциологический симпозиум «Современная изменчивость криосферы Земли» (Архангельск, 2012); 4-ая Всероссийская конференция молодых ученых «Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии Дальнего Востока России» (Владивосток, 2012); Всероссийское совещание и молодежная школа по современной геодинамике «Современная геодинамика Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе» (Иркутск, 2012) и др.

Публикации. По результатам исследований автором лично и в соавторстве

опубликована 31 работа, в том числе 10 статей в научных журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация включает 133 страницы и состоит из введения, 5 глав и заключения, иллюстрирована 63 рисунками и 16 таблицами; список использованной литературы составляет 157 наименований.

В главе I «Лавинные процессы на морских берегах: современное состояние проблемы» рассмотрена история изучения лавинных процессов на морских берегах российскими и зарубежными учеными. Приведен краткий обзор распространения лавинных процессов на морских берегах в России и мире, а также обзор катастрофических лавин, сходивших на морских берегах о. Сахалин. Рассмотрены основные причины высокой опасности береговых природных лавинных комплексов для населения и хозяйства, а также защита от лавин на морских берегах о. Сахалин.

В главе II «Физико-географические и геологические факторы лавинных процессов на морских берегах о. Сахалин» рассмотрены геологические, геоморфологические, литологические, гидрометеорологические, геоботанические и антропогенные факторы лавинообразования на морских берегах о. Сахалин, генетические классы лавин, формирующихся на морских берегах острова, лавинный режим, а также воздействие лавинных процессов на геосистемы морских берегов.

В главе III «Роль экзогенных геологических процессов в формировании лави-носборов на морских берегах» выявлены типы экзогенных геологических процессов, формирующих лавиносбор на морских берегах. Рассмотрены морфологические типы лавиносборов, формируемых этими процессами, а также морфометрические характеристики этих лавиносборов.

В главе IV «Роль зоны сноса снега ветром в формировании лавин на морских берегах о. Сахалин» рассмотрена роль зоны сноса снега ветром в формировании лавин береговых лавинных комплексов. Приведены характеристики снежных карнизов, формирующихся в береговых лавинных комплексах.

В главе V «Классификация береговых природных и антропогенных лавинных комплексов о. Сахалин» разработана классификация береговых лавинных комплексов, основанная на типизации лавиносборов в зависимости от их формирующих экзогенных геологических процессов. Составлена таблица, где приведены морфометрические параметры лавиносборов, а также объемы, повторяемость, преобладающий генетический класс лавин, пиковое давление лавины на препятствие для каждого вида береговых лавинных комплексов. Также приведена карта-схема береговых природных лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 000 000 с картой-врезкой в масштабе 1:100 000 для наиболее лавиноопасного участка побережья.

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном учреждении науки Дальневосточный геологический институт ДВО РАН (лаборатория лавинных и селевых процессов Сахалинского филиала).

Благодарности. Автор выражает признательность научному руководителю д.г.-м.н., академику А.И. Ханчуку за всестороннюю поддержку. Автор выражает благодарность к.г.-м.н. H.A. Казакову и к.г.-м.н. Ю.В. Генсиоровскому за многолетнюю помощь в работе. Автор выражает признательность Д.А. Бобровой, В.А. Лобкиной, A.A. Музыченко, С.П. Жируеву, И.А. Кононову, C.B. Рыбальченко за помощь, оказанную при сборе и обработке полевых, архивных материалов. Автор благодарен д.г.н., профессору Г.Е. Глазырину, к.г.-м.н. Ю.А. Степновой и Т.С. Казаковой за ценные замечания и д.б.н. H.A. Рябинину за помощь.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. На морских берегах морфологический тип лавиносбора и его морфомет-рические характеристики обусловливаются преобладающим типом экзогенного геологического процесса, формирующего мезо- и микрорельеф склона. Знание типа процесса позволяет определить морфометрические параметры лавиносбо-ров и характеристики лавин без дополнительных исследований.

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).

Очевидно, что преобладание типа экзогенного геологического процесса обусловлено геологическим строением территории. Однако в малоизученных районах определение типа экзогенного геологического процесса является значительно более простой задачей, чем определение геологического строения, тем более что для формирования лавиносборов важен не только состав пород, но и залегание пластов.

Основными типами экзогенных геологических процессов, формирующих лави-носборы на морских берегах о. Сахалин, являются: а) эрозионные процессы; б) оползневые процессы; в) абразия; г) антропогенная деятельность.

На Южном Сахалине наиболее широко распространены лавинные комплексы, в которых лавиносборы сформированы эрозионными процессами (рис. 1). Наименьшую протяженность имеют лавинные комплексы, где лавиносборы сформированы в результате антропогенной деятельности. Однако в связи с активной хозяйственной деятельностью протяженность этих лавиносборов с каждым годом увеличивается.

Участки морских террас, где лавиносборы сформированы:

□ эрозионными процессами

□ оползневыми процессами

■ абразией

□ при антропогенной деятельности

■ без выраженного воздействия экзогенных геологических процессов

Рис. 1. Протяженность лавиноопасных участков морских террас Южного Сахалина, где лавиносборы сформированы разными типами экзогенных геологических процессов (в процентах от общей протяженности лавиноопасных участков морских террас).

Под воздействием экзогенных геологических процессов на морских террасах формируются лавиносборы следующих морфологических типов (Божинский, Лосев, 1987): а) лавиносборы, четко выраженные в рельефе с надежно выделяемыми зонами зарождения, транзита и отложения (воронки); б) лавиносборы, выраженные в рельефе, но не имеющие хорошо определяемых зон зарождения и транзита (врезы и мульды); в) лавиносборы, не выраженные в рельефе (осовные склоны).

При воздействии эрозии формируются лотковые лавиносборы - узкие желоба с уклоном 30-45°. На морских берегах Южного Сахалина количество таких лавиносборов на погонный километр может достигать 56 (Невельский район, с. Ясноморское). Ширина таких лавиносборов обычно не превышает 20 м.

Оползневыми процессами формируются обычно также лотковые лавиносборы -мульды или воронки. Характерной особенностью мульд является прямолинейная форма продольного профиля лавиносбора с уклоном в 30-45°, что обусловливает

высокие скорости лавин и высокие значения давления лавины на препятствие даже при небольших относительных высотах лавиносборов. Кроме того, оползневыми процессами формируется характерный для берегов Южного Сахалина тип лавинных комплексов, представленный чередованием воронок и небольших осовных склонов в нижней части склона. Воронки по сравнению с осовными склонами имеют большие относительные высоты и большие площади, но меньшие уклоны, в связи с чем лавины из воронок обычно имеют большие объемы.

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

Осовы формируются при отсутствии выраженного воздействия экзогенных геологических процессов на уступ морской террасы.

В связи с активной хозяйственной деятельностью на морских берегах о. Сахалин лавинные комплексы морских берегов подвержены сильной антропогенной нагрузке, увеличивающей степень лавинной опасности для населения и хозяйства острова.

Основными видами антропогенного изменения природных лавинных комплексов морских берегов, влияющими на характеристики лавинных процессов, являются вырубка леса и изменение профиля склона (Казакова, 2013 а) (рис. 2).

Антропогенное изменение природных лавинных комплексов морских берегов

Вырубка леса

Изменение профиля склона

на

поверхности сноса снега ветром

в зонах зарождения и транзита лавин

выравнивание поверхности террасы

террасирование склона

>я I к

! и

§ £

<ц £>

Я о Я 2 Я

<и 5 Я

Е « я а, са я

о 2 со « Ч Я

о

я

О)

3 м йод

а г я

ь а> ш

И О

ю 5 § 1 02

У 03

Я Я < «и я

Рис. 2. Основные виды антропогенного изменения природных лавинных комплексов морских берегов, влияющие па характеристики лавинных процессов.

На морских берегах формируются антропогенные лавинные комплексы, отличные от природных. Обычно это либо образующиеся при подрезке склонов уступы, создающие условия для формирования прыгающих лавин, либо ровные крутые осов-ные склоны. Необходимо отметить, что такие осовные склоны имеют чаще всего большой уклон (30-45°); кроме того, они лишены древесной растительности, а поверхность скольжения лавины в них представлена травянистой растительностью или щебнем, что обеспечивает низкие значения коэффициентов трения (0,15-0,17), и, следовательно, высокие значения динамических характеристик лавин даже при небольших относительных высотах лавиносборов.

Образованные при воздействии экзогенных геологических процессов лавиносбо-ры имеют различные морфометрические характеристики (табл. 1).

Таблица 1.

Морфометрические характеристики разных морфологических типов лавиносборов морских берегов (на примере Южного Сахалина)

Морфологический тип лавиносбора Характеристики лавиносбора

Относительная высота, м Площадь, га Ширнна, м Глубина, м Средний уклон, град.

воронка 100-200 0,7-5,0 30-120 5-15 30-45

врез 20-150 0,1-0,6 15-30 1-5 30-45

мульда 30-150 0,2-1,5 20-130 5-10 30-45

осовный склон 7-100 0,1-6,0 40-300 - 25-45

Как видно из таблицы, морфометрические характеристики лавиносборов каждого морфологического типа имеют достаточно широкий диапазон значений, что обусловлено геологическим и геоморфологическим строением морского берега. Единственной общей чертой преобладающего большинства береговых лавиносборов является большой средний уклон лавиносборов (30-45°), такие уклоны обусловливают высокие значения динамических характеристик лавин.

Так, согласно фактическим данным, полученным нами в 2012 г. при спуске лавин, скорости лавин составляли от 8,2 до 16,8 м/с при относительных высотах склонов менее 125 м и объемах лавин менее 1 тыс. м3 (табл. 2). Пиковое давление лавины на препятствие, рассчитанное на основе фактических значений скоростей и плотностей лавин, составляло от 0,063 до 0,129 МПа (при таком давлении лавина повреждает шлакоблочные сооружения и разрушает деревянные сооружения).

Таблица 2.

Фактические и расчетные характеристики лавин на морских берегах о. Сахалин

Местоположение лавиносбора Относительная высота склона, м Средний уклон лавиносбора, град. Фактическая дальность выброса лавины, м Фактическая скорость лавины, м/с Фактическая макс, высота фронта лавины, м Фактический объём лавины, м} Расчетное пиковое давление лавины на препятствие, МПа Расчетное ударное давление лавины по Войтковскому К.Ф., МПа

153 км автодороги Невельск - Томари - аэропорт Шахтёрский 79 38 151 8,2 2,0 75,0 0,063 0,018

79 38 151 11,6 2,0 200,0 0,089 0,035

61 38 117 9,6 4,5 800,0 0,074 0,024

71 38 136 12,5 4,0 400,0 0,096 0,041

178 км автодороги Южно-Сахалинск - Оха 124 39 265 16,8 8,0 - 0,129 0,037

46 39 70 11,7 2,0 - 0,090 0,021

Таким образом, в результате воздействия экзогенных геологических процессов формируются лавиносборы разных морфологических типов: эрозионных процессов -врезы, оползневых процессов - воронки и мульды, абразии - скальные обрывы, антропогенной деятельности - скальные обрывы и осовные склоны, без выраженного воздействия экзогенных процессов - осовные склоны. Эти морфологические типы лавиносборов имеют достаточно широко варьирующиеся морфометрические параметры; общей чертой является большой средний уклон лавиносбора (30-45°), обусловливающий высокие значения динамических характеристик лавин.

2. В формировании лавин в береговых природных и антропогенных лавинных комплексах важную роль играет наличие в верхней части лавинного комплекса зоны сноса снега ветром, которая обусловливает дополнительный принос снега в лавиносбор, приводя к увеличению объемов и повторяемости лавин.

Важную роль в формировании лавин на морских берегах играет наличие зоны сноса снега ветром, представленной поверхностью морской террасы.

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

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

2) к бровке террасы, что приводит к формированию снежного карниза большого размера. Обрушение снежного карниза во многих случаях инициирует сход пластовой лавины большого объёма.

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.

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.

Во многих береговых лавинных комплексах зона сноса снега ветром создана при антропогенной деятельности. Например, на западном побережье Южного Сахалина на многих участках поверхности морских террас были выровнены под сельскохозяйственные нужды, и 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.

Площади зон сноса снега ветром на некоторых участках берегов о. Сахалин достигают 120 га.

При наличии зоны сноса снега ветром огромную роль в лавинообразовании играет метелевый перенос снега, объемы которого достигают на морских берегах Южного Сахалина значительных величин. Суммарный снегоперенос за зиму без учета вида метели составляет здесь от 3 652 м3/пог.м в Холмске до 518 м3/пог.м в Корсакове (Лазарева, 1975).

Благоприятные условия для снегопереноса обусловливаются метеорологическими условиями побережий Южного Сахалина. Для западного побережья Южного Сахалина характерна значительная продолжительность залегания снежного покрова (в среднем 150 дней) и большое число дней с метелью (50-70 дней за зиму), что, в сочетании с высокими скоростями ветра при метелях (более 10 м/с), обеспечивает благоприятные условия для снегопереноса.

На побережьях о. Сахалин в зимний период в большинстве районов острова преобладают ветра западных, северо-западных и северных румбов. Такие преобладающие направления ветров создают условия для приноса большого объема снега в береговые лавиносборы. Очевидно, что наибольших объемов снегопринос достигает в тех лавинных комплексах, где преобладают ветра таких румбов, угол между которыми и бровкой склона составляет около 90°.

При незначительной высоте снежного покрова на склонах в подветренных лави-носборах происходит накопление снега за счет ветрового переноса. По этой причине на морских берегах о. Сахалин возможен сход небольших лавин с боковых частей воронкообразных лавиносборов даже при отсутствии снежного покрова на большей части лавиносбора. Следовательно, такой показатель времени наступления лавинной опасности, как критическая толщина снежного покрова в лавиносборе, принимаемая обычно равной 30 см (Божинский, Лосев, 1987), не применим для береговых лавинных комплексов.

Растительность в зонах сноса снега ветром на Южном Сахалине в большинстве случаев также способствует снегопереносу. На юго-западном побережье о. Сахалин она, чаще всего, представлена травянистым разнотравьем с участками кустарничко-вой растительности либо высокотравьем. Значительные по площади участки покрыты курильским бамбуком. Древесная растительность в большинстве случаев отсутствует либо угнетена. На восточном побережье часть зон сноса снега ветром покрыта смешанным лесом, что препятствует снегопереносу. Однако на значительном протяжении морские террасы здесь покрыты травянистой растительностью. На южном побережье лесом покрыта большая часть поверхностей террас.

Важным следствием наличия в лавинных комплексах зоны сноса снега ветром является формирование в лавиносборе за счет снегопереноса снежного карниза гораздо большего объема, чем при отсутствии этой зоны.

Толщина карнизов составляет чаще всего 1-2 м, однако в некоторых случаях достигает 5 м.

Длина карнизов в отдельных случаях может достигать 100-150 м. 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 0,35-0,55 г/см3.

Часто карнизы состоят из слоев разной плотности, сформированных в разное время. 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 (табл. 3).

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 (0,35-0,45 г/см3).

и

Таблица 3.

Характеристики снежных карнизов на морских террасах о. Сахалин в январе-феврале 2013 г.

Дата Слой Тип снега Плотность, г/см3 Толщина, м Ширина выступающей части,м Длина, м

автодорога г. Невельск - с. Шебунино, 13 км

11.01.2013 1 свежий метелевый 0,15-0,22 1,0-1,5 1,0-1,8 50,0

2 свежий метелевый 0,15-0,22 1,2-1,8 1,5-2,0 50,0

23.01.2013 1 свежий метелевый 0,19 1,0-1,2 2,0-3,0 50,0

2 свежий метелевый 0,34 1,0-1,8

23.01.2013 1 свежий метелевый 0,19 1,0-1,2 2,0-3,0 45,0

2 свежий метелевый 0,34 1,5-2,8

01.02.2013 - метелевый 0,17-0,19 1,0-2,5 1,5-2,0 -

06.03.2013 - метелевый 0,44 4,0 4,0 48,0

06.03.2013 - метелевый 0,45 3,0 3,2 45,0

06.03.2013 - метелевый 0,44 2,5 2,5 60,0

автодорога г. Невельск - г. Томари - аэропорт Шахтерск, 143 км

20.02.2013 1 метелевый 0,37-0,41 2,5-3,5 3,0-3,5 98,0

2 режеляционный 0,57 1,0-2,0

автодорога г. Невельск - г. Томари - аэропорт Шахтерск, 153 км

22.02.2013 1 свежий метелевый 0,36 0,4 2,0-3,5 120,0

2 гранный, лед 0,44-0,46 2,6-3,1

22.02.2013 - - - 1,0-1,2 1,0 60,0

05.03.2013 - метелевый 0,38 3,0 2,5 90,0

05.03.2013 - метелевый 0,29 2,0 2,0 45,0

Нами были проведены работы по измерению скорости движения обломков снежных карнизов. Средние скорости движения обломков снежных карнизов составляли от 8,1 до 11,5 м/с (табл. 4). В четырех случаях обрушение обломка карниза вызывало сход небольших лавин объемом от 75 до 800 м . Средние скорости лавин составляли от 8,2 до 12,5 м/с. Ударное давление, вызываемое крупными глыбами снега, рассчитанное на основе фактических данных о скорости движения обломка снежного карниза, составляет от 0,017 до 0,041 МПа. При таком ударном давлении происходит повреждение шлакоблочных сооружений, разрушение деревянных сооружений и уничтожение автотранспортных средств.

Таблица 4.

Характеристики движения обломков снежных карнизов, обрушенных в феврале 2012 г. (морская терраса, западное побережье Южного Сахалина)

Относительная высота склона, м Время движения, с Фактическая дальность выброса, м Фактическая скорость, м/с Ударное давление по Войтковскому К.Ф., МПа Масса глыбы снега, кг Объём глыбы, м*

80 17 150 8,1 0,017 200 1,5

80 15 150 9,2 0,022 260 1,5

80 12 150 11,5 0,035 200 1,0

Поскольку многие населенные пункты (например, г. Невельск, г. Холмск, г. Томари и др.) и практически все основные автомобильные и железные дороги

побережий Южного Сахалина проложены непосредственно у подножия уступов морских террас, то обрушение снежных карнизов и сход вызванных этим лавин представляют существенную опасность для населения.

Таким образом, наличие в природных и антропогенных лавинных комплексах зоны сноса снега ветром приводит к существенному увеличению объемов и повторяемости лавин и повышает опасность обрушения снежных карнизов, тем самым усиливая воздействие лавинных процессов как на население и хозяйство острова, так и на геосистемы морских берегов.

3. Разработана классификация береговых природных и антропогенных лавинных комплексов, основанная на типизации лавиносборов в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов, включающая 5 таксономических уровней и позволяющая определять характеристики лавинных процессов на морских берегах в малоизученных районах. Выделено 2 класса лавинных комплексов: I - лавинные комплексы морских террас, включающий 5 подклассов, 10 типов, 12 подтипов, 21 вид; II - лавинные комплексы гористых побережий. ?

Классификация береговых природных и антропогенных лавинных комплексов (на примере Южного Сахалина) выполнена на основе геоморфологических факторов, влияющих на характеристики лавинного режима, объем лавин, динамические характеристики лавин, наиболее значимыми из которых являются дальность выброса лавины и давление лавины на препятствие. Определение этих характеристик является приоритетным при решении прикладных задач по разработке мероприятий противо-лавинной защиты, поскольку дальность выброса лавины определяет нижнюю границу лавиноопасной зоны, а давление лавины на препятствие определяет уязвимость сооружения.

Классификация включает 5 таксономических уровней (рис. 3):

Класс форма рельефа

Подкласс

участок берега, где лавиносборы сформированы преимущественно одним

типом экзогенного геологического процесса

_________ -- -____=

Тип

строение лавинного комплекса, состоящего из смежных лавиносборов

у

Подтип

морфологические характеристики лавиносбора Вид

морфометрические характеристики лавиносбора

Рис. 3. Таксономические уровни классификации береговых природных и антропогенных лавинных комплексов и признаки их выделения.

Береговые лавинные комплексы о. Сахалин в зависимости от типа берега можно разделить на два класса (рис. 4):

I - лавинные комплексы морских террас;

II - лавинные комплексы гористых побережий.

Лавинные комплексы морских террас имеют широкое распространение на о. Сахалин (46% протяженности берегов острова) и наиболее характерны для берегов Центрального и Южного Сахалина.

Лавинные комплексы гористых побережий менее распространены (14%). К ним относятся, например, ла-виносборы хр. Жданко. В настоящей работе комплексы гористых побережий не рассматриваются, так как они практически не имеют отличий от хорошо изученных лавинных комплексов горных районов.

Лавинные комплексы морских террас Южного Сахалина имеют ряд характерных особенностей, позволяющих рассматривать их как специфический класс лавинных комплексов:

• абсолютная высота склонов не превышает 200 м (что позволяет не учитывать вертикальный градиент осадков при расчете лавинообразующих сумм осадков);

• высокая степень перекристаллизации снежной толщи (коэффициенты перекристаллизации достигают значений 0,85-1,00), что связано с относительно небольшой высотой снежного покрова и повышенной влажностью воздуха;

• активный метелевый перенос снега на морских берегах, который обеспечивает дополнительный принос снега в лавиносбор;

• такой показатель наступления лавинной опасности, как критическая толщина снежного покрова в ла-виносборе, обычно принимаемая равной 30 см, не применим, поскольку из-за ветрового перераспределения снега возможен сход лавин с бортов лотковых лавинос-боров даже при отсутствии снежного покрова на большей части лавиносбора;

• наличие в большинстве комплексов зоны сноса снега ветром, представленной поверхностью морской террасы (обеспечивает большую площадь снегосборно-го бассейна, что создает благоприятные условия для приноса большого объема снега в лавиносбор);

• растительный покров обычно представлен тра- Рис 4 Береговые лавинные вянистой растительностью (это обеспечивает благопри- комплексы о. Сахалин: ятные условия для перекристаллизации снежного покро- 1 _ класс морских террас; ва и формирует поверхность скольжения лавины с низ- 2 - класс гористых

кими значениями коэффициентов трения 0,15-0,17); побережий.

• характерный продольный профиль лавиносбора с постоянным большим уклоном в зонах отрыва и транзита лавин и резким выполаживанием в зоне аккумуляции;

• отсутствие поворотов продольного профиля лавиносбора, что влияет на динамику лавины, форму тела лавины, размеры его головной части, дальность и направление выброса лавины.

В зависимости от типа экзогенных геологических процессов, формирующих ла-виносборы, в классе морских террас выделено пять подклассов, каждый из которых представляет собой участок морской террасы, где лавиносборы сформированы:

1) эрозионными процессами;

2) оползневыми процессами;

3) абразией;

4) антропогенной деятельностью;

5) без выраженного воздействия экзогенных геологических процессов.

Последний подкласс включает осовные склоны, т.е. лавиносборы, не выраженные в рельефе, ровные склоны (Божинский, Лосев, 1987).

Таким образом, классификация выглядит следующим образом (рис. 5).

Внутри подкласса выделены типы лавинных комплексов, которые представляют собой ряд соседних лавиносбор, а не отдельный лавиносбор, поскольку:

• лавиносборы имеют одинаковую экспозицию;

• на многих лавиноопасных участках морских террас лавиносборы разных типов чередуются (например, узкие эрозионные врезы и осовные склоны);

• в некоторых типах террасовых лавинных комплексов при значительной высоте снежного покрова возможен сход лавины с линией отрыва, охватывающей несколько смежных лавиносборов;

• зона сноса снега ветром обычно общая для комплекса лавиносборов.

Типы лавинных комплексов разделены на подтипы в зависимости от морфологического строения отдельного лавиносбора (Божинский, Лосев, 1987):

1) лавиносборы, четко выраженные в рельефе с надежно выделяемыми зонами зарождения, транзита и отложения (воронки);

2) лавиносборы, выраженные в рельефе, но не имеющие хорошо определяемых зон зарождения и транзита (врезы и мульды);

3) лавиносборы, не выраженные в рельефе (осовные склоны).

Далее идет дифференциация лавинных комплексов на виды, выделенные в соответствии с морфометрическими характеристиками лавиносбора.

Классификация разработана на примере Южного Сахалина, вся территория которого относится к Южно-Сахалинской климатической области. Метеорологические факторы лавинообразования здесь относительно близки, поэтому не учитываются в приведенной в данной работе классификации.

Для каждого вида лавинных комплексов Южного Сахалина определены морфо-метрические параметры лавиносборов (ширина, площадь, средний уклон), средние и максимальные объемы лавин, их повторяемость и преобладающие генетические классы лавин (табл. 5).

На морских берегах о. Сахалин формируются лавины следующих генетических классов: лавины нового снега (свежевыпавшего и метелевого); лавины смешанного снега (перекристаллизованного и свежевыпавшего, метелевого либо мокрого снега); лавины весеннего снеготаяния (инсоляционные и адвекционные) (Казаков, 2009). В большинстве видов лавинных комплексов преобладают лавины смешанного снега.

Для каждого вида лавинных комплексов рассчитаны значения пикового давления лавины на препятствие, которое является одной из основных характеристик, определяемых при решении прикладных задач, поскольку именно давление лавины определяет уязвимость объектов и сооружений (табл. 5). Пиковое давление лавины на препятствие рассчитывалось по методике К.С. Лосева, А.Н. Божинского и В.Ф. Граковича (Прикладное лавиноведение, 1991).

{ л

участок морской террасы, где лавиносборы сформированы эрозионными процессами

узкие

эрозионные -[

врезы

врез

глубокие широкие оползневые ложбины

низкие крутые средние крутые высокие крутые

низкие крутые

—| мульда | средние крутые"

высокие крутые

участок морской террасы, где лавиносборы сформированы оползневыми процессами

чередование воронок

и небольших треугольных осовных склонов в нижней части склона

воронка

высокие крутые

осовныи I-

— низкие крутые склон 1-^-

оползневые воронки

|—I воронка —[ высокие крутые

воронки в центральной части лавиноопасного склона и мульды по боковым частям

высокие воронка — _ —-1 крутые

мульда

высокие крутые

участок морской террасы, где лавиносборы сформированы абразией

скальные обрывы

участок морской террасы, где лавиносборы сформированы антропогенной деятельностью

участок морской террасы, где лавиносборы сформированы без выраженного воздействия экзогенных геологических процессов

скальные обрывы

крутые ровные осовные склоны

осовныи склон

низкие крутые

средние крутые

очень низкие пологие

отдельные прямоугольные осовные склоны

осовныи склон

очень низкие г крутые_\

низкие пологие |

низкие крутые ~|

средние крутые

треугольные осовные склоны

осовныи средние

склон крутые

Рис. 5. Классификация природных и антропогенных лавинных комплексов морских террас.

Таблица 5.

Природные и антропогенные лавинные комплексы морских террас (на примере Южного Сахалина)

Таксономический уровень Морфометрические параметры лавиносбора Объем лавин, тыс.м3 « £ а: # 9:: ВС. 2 2 З^г

Класс Подкласс Тип Подтип Вид Относительная высота, м Уклон, град. 5 я 2 5 6 X 3 Площадь, га 1 Сред. () а а г Преобладаю! генетическ класс лави 0 а 1 3 8 1 81 С Ц Пиковое давление ла н ы на препя вне, МП: г! г в а в 5 = * к 3«г г «ё-и

участок морской низкие крутые <50 30-45 15-30 0,1-0,2 0,05-0,10 0,50 Н 1-10 0,042-0,148 35-170

террасы, где лави- узкие эрозионные врезы средние крутые 50-100 30-45 15-30 0,1-0,4 0,05-0,30 2,00 н 1-10 0,095-0,210 170-335

носборы сформированы эрозионными процессами врез высокие крутые 100-150 30-45 15-30 0,1-0,6 0,05-0,30 10,00 н 1-10 0,134-0,258 335-500

глубокие широкие низкие крутые 30-50 30-45 30-50 0,2-0,5 0,05-0,50 5,00 С 1-5 0,073-0,148 100-170

оползневые ложбины мульда средние крутые 50-100 30-45 30-100 0,5-1,0 0,05-1,00 15,00 С 1-5 0,095-0,210 170-335

(мульды) высокие крутые 100-150 30-45 50-130 0,7-1,5 0,05-1,50 20,00 С 1-5 0,134-0,258 335-500

участок морской террасы, где лави-носборы сформированы оползневыми процессами чередование воронок и воронка высокие крутые 100-150 30-35 80-120 0,7-1,5 0,05-0,10 25.00 н 1-5 0,134-0,197 335-500

небольших треугольных 0С08НЫХ склонов в нижней части склона осовный склон низкие крутые 30-50 35-40 40-80 0,2-0,5 0,05-0,5 6,00 н 1-5 0.053-0,079 100-170

оползневые воронки воронка высокие крутые 150-200 30-45 - 2,0-5,0 0,10-1,00 30,00 С 1-5 0,164-0,297 500-700

воронки в центральной воронка высокие крутые 100-150 30-45 30-70 0,8-1,5 0,05-1,00 15,00 С 1-5 0,134-0,285 335-500

и со о. о. о части лавиноопасного склона и мульды по боковым частям мульда высокие крутые 100-150 30-45 20-40 0,5-1,0 0,05-0,50 10,00 С 1-5 0,134-0,285 335-500

и £ Ж и а. о 2Е участок морской террасы, где лави-носборы сформированы абразией скальные обрывы - - 50-100 50-80 - - 0,05-0,10 0,30 - <1 - -

участок морской скальные обрывы - 20-100 50-80 - - 0,05-0,10 0,20 - <1 - -

террасы, где лави- низкие крутые 20-50 30-45 50-200 0,5-3,0 0,05-0.30 8,00 С 1-5 0,036-0,089 70-170

носборы сформированы антропогенной деятельностью крутые ровные осовные склоны осовный склон средние крутые 50-100 30-45 50-200 1,0-6,0 0.10-1,00 15,00 с 1-5 0,057-0,126 170-335

участок морской очень низкие пологие <20 25-30 50-200 0,1-1,5 1,00 2,00 с 0,5-1 0,020-0,036 35-70

террасы, где лави- отдельные прямоугольные осовные склоны осовный склон очень низкие крутые <20 30-45 80-300 0,2-1,2 0,10-0,50 3,00 с 1-5 0,025-0,056 35-70

носборы сформи- низкие пологие 20-50 25-30 50-200 0,3-2,5 0,50-1,00 10,00 с 0,5-1 0,029-0,057 70-170

рованы без выра- низкие крутые 20-50 30-45 80-300 0,5-3.0 0,10-0,80 8,00 с 1-5 0,036-0,089 70-170

женного воздейст- средние крутые 50-100 30-45 80-300 1,0-6.0 0.10-1,00 15,00 с 1-5 0,057-0,126 170-270

вия экзогенных геологических процессов отдельные треугольные осовные склоны осовный склон средние крутые 50-80 30-45 200 0,4-0,6 0,10-1,00 10,00 с 1-5 0,057-0,113 170-270

♦Примечание. Буквами обозначен генетический класс лавин: Н - лавины нового снега (свежевыпавшего и метелевого); С - лавины смешанного снега (перекристаллизованного и свежевыпавшего, метелевого либо мокрого снега).

Значения расчетного пикового давления лавины на препятствие для береговых лави-носборов о. Сахалин колеблются в пределах 0,020-0,297 МПа. Такие большие величины обусловлены, главным образом, большими уклонами береговых лавиносборов (3045°). Такие давления приводят к разрушению каменных и шлакоблочных сооружений, разрушению линейных сооружений наземной и надземной прокладки, повреждению железобетонных сооружений. По этой причине лавины из береговых лавинных комплексов представляют большую опасность для населения и хозяйства, несмотря на небольшие относительные высоты лавиносборов.

Помимо давления лавины на препятствие важнейшей характеристикой, определяемой при решении прикладных задач по разработке мероприятий противолавинной защиты, является максимальная дальность выброса лавины, определяющая границы лавиноопасной зоны. В таблице 5 приведены расчетные значения максимальной дальности выброса лавины (по методике С.М. Козика (Козик, 1962)).

Расчетные максимальные дальности выброса лавин в лавинных комплексах морских террас не превышают 500 м, что обусловлено небольшими относительными высотами лавиносборов. Однако, в связи с расположением территорий жилой застройки населенных пунктов, промышленных объектов и объектов инфраструктуры на о. Сахалин непосредственно у подножия уступа морской террасы, даже лавины с маленькой дальностью выброса причиняют ущерб населению и хозяйству.

На основе разработанной классификации была составлена карта-схема береговых природных и антропогенных лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 000 000 (рис. 6). К карте-схеме составлена карта-врезка для наиболее лавиноопасного участка западного побережья Южного Сахалина, расположенного между с. Шебунино и г. Невельск в масштабе 1:100 000 (рис. 7). Этот участок является одним из наиболее лавиноопасных участков морских берегов Южного Сахалина: протяженность лавиноопасной зоны составляет 83% протяженности берега.

Карта позволяет оценить степень лавинной опасности для населения и хозяйства на ранних стадиях проектирования и при работах по территориальному планированию селитебных зон без проведения полевых работ, поскольку тип лавинного комплекса определяет характер воздействия на объекты и сооружения (в том числе, объем и динамические характеристики лавин). Параметры лавин для каждого вида лавинных комплексов приведены в таблице 5.

На карте-схеме отмечены зоны сноса снега ветром, входящие в лавинный комплекс, что позволяет определить участки с повышенной опасностью обрушения снежных карнизов и повышенной частотой схода лавин.

Карта-схема имеет масштаб, достаточный для того, чтобы оценить наличие и протяженность лавиноопасных участков для линейных объектов, населенных пунктов, крупных промышленных объектов, а также рекреационных зон. Для получения более точных данных необходимы полевые исследования и картирование лавиносборов в масштабе не менее 1:2 000, поскольку при менее крупном масштабе в береговом лавинном комплексе невозможно выделить отдельный лавиносбор.

Предлагаемый подход позволяет определять характеристики лавинных процессов на морских берегах в малоизученных районах по аналогии с изученными районами, что может быть использовано на ранних стадиях проектно-изыскательских работ и при работах по территориальному планированию селитебных зон.

Предложенная классификация природных и антропогенных лавинных комплексов и составленная на ее основе карта-схема могут быть использованы при научно-

исследовательских работах и в учебном процессе для обучения студентов географического направления.

Новоселове

Чехов

■лривка

[ИНСК

.Охотское

АНИ1

Таранам

КОРСАК!

Кириллово

Повнково

Ильинский/ Пензенское л

ТОМАРИ

Вшорье

Костромской Пионер^)

Яблочный ,

ХОЛМС к Л

Правда £ ЗырянскоеЖ

I Класс морских террас

Подклассы:

участок морской террасы, где лавиносборы сформированы эрозионными процессами — 1 участок морской террасы, где лавиносборы сформированы оползневыми процессами щ участок морской террасы, где лавиносборы сформированы абразией . участок морской террасы, где лавиносборы

■----сформированы антропогенной

деятельностью

участок морской террасы, где лавиносборы сформированы без выраженного воздействия экзогенных геологических процессов

^^ II Класс гористых побережий

2] гористые берега

нелавиноопасные берега

Ясиоморский

НЕВЕЛЬСК|

Горнозаводск Шебушжо

Рис. 6. Карта-схема береговых лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 ООО ООО.

Условные обозначения Природные лавинные комплексы морских берегов I Класс морских тсррас

Подкласс А

НИ А<

Подкласс Б

ЯН ы

Г":; Б2 ■I БЗ Б4

II Класс гористых побережий

Подкласс В

ЯН

Подкласс Г

ми п ИМ 12

Подкласс Д

I 1Д1

□ д 2

границы типов природных лавинных комплексов

Класс Подкласс Тип

1 морские террасы IА участок морской террасы, где лавиносборы сформированы эрозионными процессами I А1 узкие эрозионные врезы (желоба)

I Б участок морской террасы, где лавиносборы сформированы оползневыми процессами 1Б1 глубокие широкие оползневые ложбины (мульды)

I Б2 чередование воронок и небольших

I БЗ воронкообразные лотки

I Б4 воронки и мульды

1 В участок морской террасы, где лавиносборы сформированы абразией I В1 скальные обрывы

1Г участок морской террасы, где лавиносборы сформированы антропогенной I Г1 скальные обрывы

I Г2 крутые ровные осовные склоны

1Д участок морской террасы, где лавиносборы сформированы без выраженного воздействия экзогенных геологических процессов 1Д1 отдельные прямоугольные осовные склоны

1Д2 треугольные осовные склоны

II гористые берега - - -

Уклон поверхности сноса снега ветром, градусы

Г " Н3 >15

5-10

Рис. 7. Карта-схема береговых лавинных комплексов юго-западного побережья о. Сахалин в масштабе 1:100 ООО.

выводы

Основные результаты исследований по теме диссертационной работы сводятся к следующему:

1. На морских берегах морфологический тип лавиносбора и его морфометриче-ские характеристики обусловливаются преобладающим типом экзогенного геологического процесса, формирующего мезо- и микрорельеф склона. Основными типами экзогенных геологических процессов, формирующих лавиносборы на морских берегах о. Сахалин, являются: а) эрозионные процессы (врезы); б) оползневые процессы (воронки и мульды); в) абразия (скальные обрывы); г) антропогенная деятельность (осовные склоны и скальные обрывы). Отдельно выделены лавиносборы, сформированные без выраженного воздействия экзогенных геологических процессов (осовные склоны). Морфологическое строение лавиносбора обусловливает характеристики лавин и лавинный режим.

2. Наличие и площадь зоны сноса снега ветром имеет существенное значение для лавинного режима и параметров лавин в лавинных комплексах морских террас. Эта зона обеспечивает дополнительный принос снега в лавиносбор и к бровке морской террасы, что приводит к увеличению объемов и частоты схода лавин и к образованию снежных карнизов большой мощности, тем самым усиливая воздействие лавинных процессов как на население и хозяйство острова, так и на геосистемы морских берегов.

3. На морских берегах благодаря снегопереносу возможен сход лавин с бортов лотковых лавиносборов даже при отсутствии снежного покрова в большей части лавиносбора, поэтому такой показатель времени наступления лавинной опасности как критическая толщина снежного покрова в лавиносборе, принимаемая равной 30 см, не применим для оценки лавинной опасности в береговых лавинных комплексах.

4. Разработана классификация береговых лавинных комплексов, основанная на типизации лавиносборов в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов. Выделено 2 класса лавинных комплексов: I - лавинные комплексы морских террас, включающий 5 подклассов, 10 типов, 12 подтипов, 21 вид; II-лавинные комплексы гористых побережий. Классификация позволяет определить характеристики лавинных процессов на морских берегах в малоизученных районах и может быть использована на ранних стадиях проектно-изыскательских работ и при работах по территориальному планированию селитебных зон.

5. Определены параметры лавинных процессов для каждого из выделенных видов лавинных комплексов. Средние объемы лавин в классе лавинных комплексов морских террас составляют 0,05-1,5 тыс.м3, максимальные - до 30 тыс.м3. Наибольшая повторяемость характерна для лавин в подклассе лавиносборов, сформированных эрозионными процессами (до 10 раз в год).

6. Рассчитаны значения пикового давления лавины на препятствие для каждого вида лавинных комплексов. Значения колеблются в пределах 0,020-0,297 МПа. Такие давления приводят к разрушению каменных и шлакоблочных сооружений, разрушению линейных сооружений наземной и надземной прокладки, повреждению железобетонных сооружений. По этой причине лавины береговых лавинных комплексов представляют большую опасность для населения и хозяйства, несмотря на небольшие относительные высоты лавиносборов.

7. Рассчитаны значения максимальной дальности выброса лавин для каждого вида лавинных комплексов. Расчетные максимальные дальности выброса лавин в лавинных комплексах морских террас не превышают 500 м, что обусловлено небольшими относительными высотами лавиносборов.

21

8. Составлена карта-схема береговых лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 000 000 с картой-врезкой в масштабе 1:100 000 для наиболее лавиноопасного участка западного побережья от с. Шебунино до г. Невельск. Методология составления таких карт и разработка их содержания позволяют выполнить оценку лавинной опасности в малоизученных районах на ранних стадиях проектно-изыскательских работ.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Статьи, опубликованные в изданиях списка ВАК

1. Казакова, E.H. Лавинные катастрофы Сахалинской области / E.H. Казакова, В.А. Лобкина // Материалы гляциологических исследований. - 2007. №103. - С. 184-188.

2. Казаков, H.A. / Большие лавины небольших склонов / H.A. Казаков, Ю.В. Генсиоровский, E.H. Казакова // Геориск. - 2008. - № 2. - С. 56-58.

3. Казакова, E.H. Зависимость динамических характеристик лавин на Сахалине от их генетических типов / E.H. Казакова // Геориск. - 2009. - № 4. - С. 10-13.

4. Казакова, E.H. Лавинная опасность населенных пунктов Сахалинской области / E.H. Казакова // Геориск. - 2010. - № 4. - С. 58-60.

5. Казакова, E.H. Давление лавины на препятствие в низкогорье и высокогорье на примере Сахалина и Западного Кавказа / E.H. Казакова // Геориск. - 2011. - № 4. - С. 18-20.

6. Лобкина, В.А. Методика расчета снегопереноса для малоизученных территорий (о. Сахалин) / В.А. Лобкина, E.H. Казакова, Ю.В. Генсиоровский // Лед и Снег. - 2012. - выпуск 3. - С. 58-61.

7. Казакова, E.H. Природные лавинные комплексы берегов Сахалина / E.H. Казакова // География и природные ресурсы. - 2012. - №4. - С. 184-187.

8. Казакова, E.H. Снежные карнизы на морских террасах Южного Сахалина / E.H. Казакова // Криосфера Земли. - 2013. - т. XVII, № 3. - С. 94-99.

9. Лобкина, В.А. Методика оценки оползневой опасности территории населенных пунктов (на примере г. Макаров, Сахалинской области) / В.А. Лобкина, E.H. Казакова, С.П. Жируев, H.A. Казаков // Тихоокеанская геология. - 2013, -том 32, № 5. - С. 100-109.

10. Казакова, E.H. Размещение населения и хозяйственных объектов в лавиноопасных зонах Сахалинской области / E.H. Казакова, В.А. Лобкина // География и природные ресурсы. 2013. - №4. - С. 52-56.

Работы, опубликованные в материалах международных, всероссийских и региональных конференций

11. Казакова, E.H. Лавинные катастрофы Сахалинской области / E.H. Казакова, В.А. Лобкина // Труды III Международной конференции «Лавины и смежные вопросы». - Апатиты, 2007 б. - С. 171-178.

12. Казакова, E.H. Лавинные катастрофы в Сахалинской области: история и анализ / E.H. Казакова, В.А. Лобкина // Материалы научной конференции, посвященной 110-летию Сахалинского музей «Природа, история и культурное наследие Сахалинской области: исследования и открытия». - Южно-Сахалинск, 2008. - С. 114-118.

13. Казакова, E.H. Зависимость динамических характеристик лавин на Сахалине от их генетических типов / E.H. Казакова, Д.А. Боброва, C.B. Рыбальченко // Ма-

22

териалы Международной научной конференции «Гляциология в начале XXI века». -М, 2009 б.-С. 192-197.

14. Боброва, Д.А. Методика исследования и построение схем лавинной и селевой опасности населенных пунктов Сахалинской области / Д.А. Боброва, E.H. Казакова, C.B. Рыбальченко // Сборник трудов III Международного экологического конгресса «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» промышленно-транспортных комплексов». - Тольятти, 2011.-Том№4. -С. 41-47.

15. Казакова, E.H. Гравитационные склоновые процессы на морских террасах Сахалина / E.H. Казакова // Материалы Всероссийского совещания и молодежной школы по современной геодинамике «Современная геодинамика Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе». Иркутск, 2012 в. - Том № 2. - С. 100-101.

16. Казакова, E.H. Береговые природные лавинные комплексы о. Сахалина / E.H. Казакова // Материалы молодежного научного симпозиума «Современные научные исследования на Дальнем Востоке». - Южно-Сахалинск, 2012 а. - С. 47-49.

17. Лобкина, В.А. Катастрофические лавины о. Сахалин / В.А. Лобкина, E.H. Казакова // Материалы II региональной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Проблемы экологии, безопасности жизнедеятельности и рационального природопользования Дальнего Востока и стран АТР». - Владивосток, 2005. -С. 173-176.

18. Казакова, E.H. Анализ катастрофических лавин, сошедших на территории населенных пунктов острова Сахалин / E.H. Казакова, В.А. Лобкина // Материалы Всероссийской конференции «Оценка и управление природными рисками». Риск -2006». - М„ 2006 а. - С.300-302.

19. Казакова, E.H. Лавинные катастрофы Сахалинской области / E.H. Казакова, В.А. Лобкина // Тезисы докладов III Международной конференции «Лавины и смежные вопросы». - Апатиты, 2006 б. - С. 74-75.

20. Казакова, E.H. Условия формирования катастрофических лавин в Сахалинской области / E.H. Казакова // Материалы молодежной научной школы. - Южно-Сахалинск, 2008 а. - С. 126-129.

21. Боброва, Д.А. Расчетная и фактическая максимальная дальность выброса лавин / Д.А. Боброва, E.H. Казакова, C.B. Рыбальченко // Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». - М., 2009. - 1 электрон, опт. диск.

22. Казакова, E.H. Расчет давления лавины на препятствие при инженерных изысканиях в строительстве / E.H. Казакова, Д.А. Боброва, C.B. Рыбальченко // Материалы докладов XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». - М., 2009 в. - 1 электрон, опт. диск.

23. Казакова, E.H. Давление лавины на препятствие в низкогорье и высокогорье на примере Сахалина и Западного Кавказа / E.H. Казакова, Д.А. Боброва, C.B. Рыбальченко // Проблемы снижения природных опасностей и рисков. Материалы Международной конференции «Геориск - 2009». - М., 2009 а. - С. 310-314.

24. Казакова, E.H. Морфология лавиносборов на территории населенных пунктов Сахалинской области / E.H. Казакова // Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии дальнего востока России. Материалы III Региональной конференции молодых ученых. - Владивосток, 2010 б. - С. 24-26.

25. Казакова, E.H. Природные лавинные комплексы морских террас и приморских пологонаклонных равнин / E.H. Казакова // Тезисы докладов IV Международной конференции «Лавины и смежные вопросы». - Апатиты, 2011 б. - С. 62.

23

26. Казакова, E.H. Террасовые лавинные комплексы Южного Сахалина / E.H. Казакова // Тезисы докладов научной конференции «Геодинамические процессы и природные катастрофы в Дальневосточном регионе». - Южно-Сахалинск, 2011 в. -С. 150-151.

27. Казакова, E.H. Опасные склоновые процессы на территории населенных пунктов о. Сахалин / E.H. Казакова, В. А. Лобкина // Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии дальнего востока России. Материалы 4-й Всероссийской конференции молодых ученых. - Владивосток, 2012. - С. 26-28.

28. Казакова, E.H. Взаимное влияние лавинных, селевых и оползневых процессов на примере западного побережья Южного Сахалина / E.H. Казакова // Труды Второй конференции «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита», посвященной 100-летию С.М. Флейшмана. - М., 2012 б. - С. 50-51.

29. Казакова, E.H. Классификация природных лавинных комплексов морских террас Южного Сахалина / E.H. Казакова // Тезисы докладов II Международного симпозиума «Физика, химия и механика снега». - Южно-Сахалинск, 2013 б. - С. 101-103.

30. Казакова, E.H. Антропогенное воздействие на береговые природные лавинные комплексы Южного Сахалина / E.H. Казакова // Тезисы докладов II Международного симпозиума «Физика, химия и механика снега». - Южно-Сахалинск, 2013 а. - С. 99-100.

31. Казакова, E.H. Характеристики снежных карнизов на западном побережье южного Сахалина в зимнем сезоне 2012-2013 гг. / E.H. Казакова, H.A. Казаков // Тезисы докладов II Международного симпозиума «Физика, химия и механика снега». -Южно-Сахалинск, 2013. - С. 104-106.

КАЗАКОВА Екатерина Николаевна

ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ЛАВИННЫЕ КОМПЛЕКСЫ МОРСКИХ БЕРЕГОВ (НА ПРИМЕРЕ о. САХАЛИН)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Подписано в печать 09.04.2014 г. Усл. печ. л. 1,3. Уч.-изд. л. 0,75. Формат 60x84/16. Бумага «Paper one» Тираж 100 экз. Заказ №7732. Печать офсетная

ФГБУН Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук 693022, г. Южно-Сахалинск, ул. Науки, 1 Б. Офсетный цех.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Казакова, Екатерина Николаевна, Южно-Сахалинск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

04201чзуи^ч

С-

КАЗАКОВА Екатерина Николаевна

ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ЛАВИННЫЕ КОМПЛЕКСЫ

МОРСКИХ БЕРЕГОВ (НА ПРИМЕРЕ О. САХАЛИН)

Специальность 25.00.36 - геоэкология (науки о Земле)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель:

доктор геол.-мин. наук, академик А.И. Ханчук

Южно-Сахалинск - 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5 ГЛАВА I. ЛАВИННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА МОРСКИХ БЕРЕГАХ:

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ 12

1.1. Изученность береговых лавинных комплексов 12

1.1.1. Изученность береговых лавинных комплексов в России и в мире 12

1.1.2. Изученность береговых лавинных комплексов о. Сахалин 14

1.2. Катастрофические лавины на морских берегах о. Сахалин 16

1.3. Основные причины высокой лавинной опасности на морских берегах

о. Сахалин 21

1.4. Защита от лавин на морских берегах 22 Выводы по главе 24

ГЛАВА II. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ЛАВИННЫХ ПРОЦЕССОВ НА МОРСКИХ БЕРЕГАХ О. САХАЛИН 26

2.1. Факторы лавинообразования на морских берегах о. Сахалин 26

2.1.1. Геологические и геоморфологические факторы 26

2.1.1.1. Геологические факторы 2 7

2.1.1.2. Геоморфологические факторы 28

2.1.2. Геоботанические факторы 29

2.1.3. Литологические факторы (снежный покров) 31 2.1.3.1. Перекристаллизация снежного покрова 3 5

2.1.4. Гидрометеорологические факторы 42

2.1.4.1. Осадки 43

2.1.4.2. Ветер 44

2.1.4.3. Метелевый перенос снега 48

2.2. Генетические классы лавин на морских берегах о. Сахалин 54

2.3. Лавинный режим на морских берегах о. Сахалин 56

2.4. Воздействие лавинных процессов на геосистемы морских берегов 57 Выводы по главе 59

ГЛАВА III. РОЛЬ ЭКЗОГЕННЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В

ФОРМИРОВАНИИ ЛАВИНОСБОРОВ НА МОРСКИХ БЕРЕГАХ 62

3.1. Типы экзогенных геологических процессов, формирующих лавиносборы на морских берегах о. Сахалин 62

3.1.1. Эрозионные процессы 63

3.1.2. Оползневые процессы 63

3.1.3. Абразия 64

3.1.4. Антропогенная деятельность 65

3.2. Морфологические типы лавиносборов на морских берегах о. Сахалин 69

3.3. Морфометрические характеристики лавиносборов на морских берегах

о. Сахалин 73

Выводы по главе 75 ГЛАВА IV. РОЛЬ ЗОНЫ СНОСА СНЕГА ВЕТРОМ В ФОРМИРОВАНИИ

ЛАВИН НА МОРСКИХ БЕРЕГАХ О. САХАЛИН 77

4.1. Характеристики зон сноса снега ветром в береговых лавинных комплексах о. Сахалин 78

4.2. Характеристики снежных карнизов в береговых лавинных комплексах

о. Сахалин 80

4.3. Обрушение снежных карнизов на берегах западного побережья Южного Сахалина 83

4.4. Меры по предотвращению ущерба от обрушения снежных карнизов 85 Выводы по главе 85

ГЛАВА V. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕРЕГОВЫХ ПРИРОДНЫХ И

АНТРОПОГЕННЫХ ЛАВИННЫХ КОМПЛЕКСОВ О. САХАЛИН 87

5.1. Классификация береговых природных и антропогенных лавинных комплексов о. Сахалин 87

5.2. Характеристики лавин, формирующихся в береговых лавинных комплексах о. Сахалин 92

5.2.1. Фактические данные о характеристиках лавин, формировавшихся в

береговых лавинных комплексах о. Сахалин 94

5.2.2. Расчет динамических характеристик лавин, формирующихся в береговых

лавинных комплексах 97 5.2.3. Характеристики лавинных комплексов класса морских террас на Южном

Сахалине 103

5.3. Карта-схема береговых лавинных комплексов Южного Сахалина 112

Выводы по главе 115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 117

ЛИТЕРАТУРА 119

ВВЕДЕНИЕ

Лавинные процессы на морских берегах имеют широкое распространение на Дальнем Востоке (о. Сахалин, п-ов Камчатка, п-ов Чукотка, Курильские о-ва), на берегах морей Северного Ледовитого океана и т.д. На о. Сахалин протяженность береговых природных лавинных комплексов составляет около 1 500 км (60% береговой линии острова).

В связи с широким распространением и высокой повторяемостью лавин в береговых лавинных комплексах эти лавины оказывают значительное влияние как на население и хозяйство приморских территорий, так и на геосистемы морских берегов. Последнее заключается, главным образом, в перераспределении снега на склонах морских террас, изменении условий увлажнения и термического режима почв и выбивании растительности в лавиносборе.

Лавины, формирующиеся в береговых лавинных комплексах, представляют опасность для территорий 33 населенных пунктов о. Сахалин. Важнейшие транспортные магистрали острова на значительном протяжении (более 500 км) проходят у подножия уступов морских террас. Помимо экономического ущерба за счет повреждения и разрушения зданий и сооружений, а также завалов транспортных магистралей, в лавинах с морских террас на о. Сахалин погибают люди. За период наблюдений за лавинами о. Сахалин (с 1928 г. по 2013 г.) в лавины, сошедшие с морских террас, попали 82 человека, 48 из них погибли.

Активная хозяйственная деятельность на морских берегах приводит к изменению природных лавинных комплексов, увеличивая их лавинную опасность, а в некоторых случаях - к созданию новых, ранее не существовавших, антропогенных лавинных комплексов.

Таким образом, при оценке лавинной опасности на морских берегах необходимо уделить значительное внимание береговым природным и антропогенным лавинным комплексам.

Объект исследования: природные и антропогенные лавинные комплексы морских берегов.

Предмет исследования: лавинные процессы на морских берегах.

Цель работы: исследовать береговые природные и антропогенные комплексы и разработать их классификацию в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов.

Задачи исследований:

1. Изучить береговые природные и антропогенные лавинные комплексы о. Сахалин.

2. Определить роль экзогенных геологических процессов, в том числе антропогенной деятельности, в формировании лавиносборов разных морфологических типов на морских берегах.

3. Определить роль поверхности сноса снега ветром и снегопереноса в формировании лавин береговых природных и антропогенных лавинных комплексов.

4. Классифицировать лавиносборы в береговых природных и антропогенных лавинных комплексах о. Сахалин.

5. Определить параметры лавинных процессов (объем, повторяемость и генетические классы лавин) и рассчитать динамические характеристики лавин (пиковое давление лавин на препятствие и максимальную дальность выброса лавин) для каждого из выделенных видов лавинных комплексов.

6. Составить карту-схему береговых природных и антропогенных лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 ООО ООО с картой-врезкой в масштабе 1:100 ООО для наиболее лавиноопасного участка побережья.

Фактический материал и методы исследований. В основу диссертации вошли материалы 9-летних полевых работ, проведенных автором лично или при непосредственном участии автора на о. Сахалин и Курильских о-вах. В работе использованы архивные материалы лаборатории лавинных и селевых процессов Сахалинского филиала ФГБУН Дальневосточный геологический институт ДВО РАН и AHO НИЦ «Геодинамика». Автором осуществлены экспедиционные исследования на о. Сахалин и Курильских о-вах, проведены наблюдения за лавинными процессами и формированием снежных карнизов на морских берегах о. Сахалин. Из-

мерены динамические характеристики лавин. Обработаны архивные данные о фактических характеристиках 857 лавин, формировавшихся в береговых лавинос-борах о. Сахалин в период с 1928 по 2013 гг., и данные об ущербах, причиненных лавинами, сходившими с морских террас.

При сборе и анализе материалов использовались традиционные методы географических исследований. Решение основных задач диссертационной работы основывалось на применении сравнительно-географического, картографического, экспедиционного и других методов исследований динамичных природных систем.

Теоретической и методологической основой диссертационного исследования послужили работы следующих специалистов в области лавиноведения: А.Н. Божинского, К.С. Лосева, И.В. Северского, А.К. Дюнина, H.A. Казакова, В.М. Котлякова, К.Ф. Войтковского, Ю.Д. Москалева и др.

Научная новизна.

Впервые береговые природные и антропогенные лавинные комплексы классифицированы на основе типизации лавиносборов в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов.

Установлено, что на морских берегах такой показатель наступления лавинной опасности как критическая толщина снежного покрова в лавиносборе не применим, поскольку из-за ветрового перераспределения снега возможен сход лавин с бортов лотковых лавиносборов даже при отсутствии снежного покрова на большей части лавиносбора.

Обоснована высокая степень лавинной опасности береговых лавинных комплексов для объектов и сооружений капитального строительства.

Впервые составлена карта-схема береговых природных и антропогенных лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 ООО ООО с картой-врезкой в масштабе 1:100 ООО для участка западного побережья (наиболее лавиноопасного участка морских берегов Южного Сахалина, где протяженность лавиноопасной зоны составляет 83% протяженности берега).

Защищаемые положения.

1. На морских берегах морфологический тип лавиносбора и его морфомет-рические характеристики обусловливаются преобладающим типом экзогенного геологического процесса, формирующего мезо- и микрорельеф склона. Знание типа процесса позволяет определить морфометрические параметры лавиносборов и характеристики лавин без дополнительных исследований.

2. В формировании лавин в береговых природных и антропогенных лавинных комплексах важную роль играет наличие в верхней части лавинного комплекса зоны сноса снега ветром, которая обусловливает дополнительный принос снега в лавиносбор, приводя к увеличению объемов и повторяемости лавин.

3. Разработана классификация береговых природных и антропогенных лавинных комплексов, основанная на типизации лавиносборов в зависимости от формирующих их экзогенных геологических процессов, включающая 5 таксономических уровней и позволяющая определять характеристики лавинных процессов на морских берегах в малоизученных районах. Выделено 2 класса лавинных комплексов: I - лавинные комплексы морских террас, включающий 5 подклассов, 10 типов, 12 подтипов, 21 вид; II - лавинные комплексы гористых побережий.

Личный вклад автора. В основу диссертации вошли материалы 9-летних полевых работ, проведенных автором на территории Сахалинской области (о. Сахалин и Курильские о-ва). В работе использованы также материалы исследований, выполненных при непосредственном участии автора совместно с к.г-м.н. H.A. Казаковым, к.г-м.н. Ю.В. Генсиоровским, Д.А. Бобровой, В.А. Лобки-ной, C.B. Рыбальченко, С.П. Жируевым, В.И. Окопным.

Практическое значение работы. Разработанная методология позволяет определять характеристики лавинных процессов на морских берегах в малоизученных районах на ранних стадиях проектно-изыскательских работ.

Изложенные в диссертации принципы были использованы при разработке схем планировочных ограничений к генпланам населенных пунктов Сахалинской области (лавиноопасные зоны), 2009; при научном сопровождении работ по разработке проектной документации капитального ремонта автомобильной дороги

Невельск - Томари - аэропорт Шахтерск на участках км 141 икм 152 с устройством комплекса противолавннных сооружений, 2011; при научно-исследовательских работах по определению динамических характеристик лавин и разработке методов стабилизации снежного пласта в лавиносборе на участках проведения мероприятий по инженерной противолавинной защите автомобильных дорог Невельск - Томари - аэропорт Шахтерск (км 141 и км 152) и Южно-Сахалинск - Оха (км 214 - км 219), 2012; при работах по предупредительному спуску лавин на 143 и 153 км автомобильной дороги Невельск - Томари - аэропорт Шахтерский, 2013.

Апробация работы. Основные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, докладывались автором на научных симпозиумах, конференциях, семинарах и совещаниях (в том числе 4 - международных, 5 - всероссийских и 4 - региональных):

III Международная конференция «Лавины и смежные вопросы» (Кировск, 2006); Международная научная конференция «Гляциология в начале XXI века» (Москва, 2009); IV Международная конференция «Лавины и смежные вопросы» (Кировск, 2011); II Международный симпозиум «Физика, химия и механика снега» (Южно-Сахалинск, 2013); XIV Гляциологический симпозиум «Гляциология от Международного геофизического года до международного Полярного года» (Иркутск, 2008); Гляциологический симпозиум «Лед и снег в климатической системе» (Казань, 2010); XV Гляциологический симпозиум «Современная изменчивость криосферы Земли» (Архангельск, 2012); 4-ая Всероссийская конференция молодых ученых «Современные проблемы геологии, геохимии и геоэкологии Дальнего Востока России» (Владивосток, 2012); Всероссийское совещание и молодежная школа по современной геодинамике «Современная геодинамика Центральной Азии и опасные природные процессы: результаты исследований на количественной основе» (Иркутск, 2012) и др.

Публикации. По результатам исследований автором лично и в соавторстве опубликована 31 работа, в том числе 10 статей в научных журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация включает 133 страницы и состоит из введения, 5 глав и заключения, иллюстрирована 63 рисунками и 16 таблицами; список использованной литературы составляет 157 наименований.

В главе I «Лавинные процессы на морских берегах: современное состояние проблемы» рассмотрена история изучения лавинных процессов на морских берегах российскими и зарубежными учеными. Приведен краткий обзор распространения лавинных процессов на морских берегах в России и мире, а также обзор катастрофических лавин, сходивших на морских берегах о. Сахалин. Рассмотрены основные причины высокой опасности береговых природных лавинных комплексов для населения и хозяйства, а также защита от лавин на морских берегах о. Сахалин.

В главе II «Физико-географические и геологические факторы лавинных процессов на морских берегах о. Сахалин» рассмотрены геологические, геоморфологические, литологические, гидрометеорологические, геоботанические и антропогенные факторы лавинообразования на морских берегах о. Сахалин, генетические классы лавин, формирующихся на морских берегах острова, лавинный режим, а также воздействие лавинных процессов на геосистемы морских берегов.

В главе III «Роль экзогенных геологических процессов в формировании ла-виносборов на морских берегах» выявлены типы экзогенных геологических процессов, формирующих лавиносбор на морских берегах. Рассмотрены морфологические типы лавиносборов, формируемых этими процессами, а также морфомет-рические характеристики этих лавиносборов.

В главе IV «Роль зоны сноса снега ветром в формировании лавин на морских берегах о. Сахалин» рассмотрена роль зоны сноса снега ветром в формировании лавин береговых лавинных комплексов. Приведены характеристики снежных карнизов, формирующихся в береговых лавинных комплексах.

В главе V «Классификация береговых природных и антропогенных лавинных комплексов о. Сахалин» разработана классификация береговых лавинных комплексов, основанная на типизации лавиносборов в зависимости от их формирующих экзогенных геологических процессов. Составлена таблица, где приведе-

ны морфометрические параметры лавиносборов, а также объемы, повторяемость, преобладающий генетический класс лавин, пиковое давление лавины на препятствие для каждого вида береговых лавинных комплексов. Также приведена карта-схема береговых природных лавинных комплексов Южного Сахалина в масштабе 1:1 ООО ООО с картой-врезкой в масштабе 1:100 ООО для наиболее лавиноопасного участка побережья.

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном учреждении науки Дальневосточный геологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук (лаборатория лавинных и селевых процессов Сахалинского филиала).

Благодарности. Автор выражает признательность научному руководителю д.г.-м.н., академику А.И. Ханчуку за всестороннюю поддержку. Автор выражает благодарность к.г.-м.н. H.A. Казакову и к.г.-м.н. Ю.В. Генсиоровскому за многолетнюю помощь в работе. Автор выражает признательность Д.А. Бобровой,

B.А. Лобкиной, A.A. Музыченко, С.П. Жируеву, И.А. Кононову,

C.B. Рыбальченко за помощь, оказанную при сборе и обработке полевых, архивных материалов. Автор благодарен д.г.н., профессору Г.Е. Глазырину, к.г.-м.н. Ю.А. Степновой и Т.С. Казаковой за ценные замечания и д.б.н. H.A. Рябини-ну за помощь.

ГЛАВА I. ЛАВИННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА МОРСКИХ БЕРЕГАХ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Изученность береговых лавинных комплексов

Лавинные процессы на морских берегах имеют широкое распространение на территории России и в мире - на берегах морей Северного Ледовитого, Атлантического и Тихого океанов. В России они особенно широко распространены на берегах о. Сахалин, п-ова Камчатка, п-�