Районирование территории Карачаево-Черкесской Республики по пораженности селями различного генезиса (Западный Кавказ)

Гяургиева, Марьяна Мартиновна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Районирование территории Карачаево-Черкесской Республики по пораженности селями различного генезиса (Западный Кавказ)
ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Районирование территории Карачаево-Черкесской Республики по пораженности селями различного генезиса (Западный Кавказ)"

На правах рукописи

Гяургиева Марьяна Мартиновна

РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕССКОЙ РЕСПУБЛИКИ ПО ПОРАЖЕННОСТИ СЕЛЯМИ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА (ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ)

25.00.23 - Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

16 МАЙ 2013

Нальчик 2013

005058969

Работа выполнена в ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)

Научный руководитель: кандидат географических наук,

доцент Кондратьева Наталия Владимировна

Официальные оппоненты: Ефремов Юрий Васильевич

доктор географических наук, профессор кафедры региональной и морской геологии, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный университет».

Васьков Игорь Михайлович

кандидат географических наук, старший преподаватель кафедры геологии и поисково-разведочного дела, СК ГМИ «Северо-Кавказский горнометаллургический институт. (Государственный технологический университет)».

Ведущая организация: «Северо-Кавказский федеральный университет» г. Ставрополь

Защита состоится « » ^¿¿¿^¿З, 2013 г. в ~АЗ часов на заседании Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 327. 001. 01 по специальности 25.00.23 - Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов при ФГБУ «Высокогорный геофизический институт» Росгидромета по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина 2, электронная почта: vgikbr@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Высокогорный геофизический институт».

Автореферат разослан » апреля 2013 года.

И.О. ученого секретаря диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор

А.В. Шаповалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Селевые потоки являются одним из грозных предостережений и напоминаний о разрушительных силах природы, что обусловливает необходимость их изучения. По ежегодно наносимому ими ущербу селевые потоки находятся в первой десятке перечня наиболее катастрофических природных явлений.

Селевые потоки представляют собой серьезную опасность для всех объектов хозяйственной деятельности человека, находящихся в зоне их следования. При выборе горных участков для освоения часто не учитывается влияние селевого потока на тот или иной проектируемый объект, что порой бывает губительным не только для хозяйственного объекта, но и для человека. Поэтому, при разработке различных противоселевых мероприятий следует учитывать селевую опасность бассейна. Селевая опасность - угроза потерь жизни людей и материальных ценностей вследствие схода селя. Оценку степени селевой опасности целесообразно производить на основе двух показателей - степени селевой активности и степени освоенности территории или значимости объектов, расположенных в зоне возможной селевой угрозы в стоимостном выражении. Селевая активность - интенсивность развития селевого процесса во времени и в пространстве. Для оценки селевой активности во времени в пределах одного селевого бассейна используют показатели повторяемости и объема селевых выносов. При определении селевой активности нужно определить суммарный объем всех селевых выносов за длительный (50-100 лет) промежуток времени, что практически очень трудно сделать. Чаще всего селевые бассейны находятся в трудно доступной и малонаселенной местности, где не ведутся постоянные наблюдения за каждым селепроявлением, и определить частоту схода селей является затруднительным. Поэтому, чаще всего селевую активность определяют по максимальному объему твердых отложений селя (отложенный твердый материал на конусах выноса селя и на террасах вдоль русел - следы прохождения селя). Максимальный объем твердых отложений - это одна из основных характеристик селевой активности. Селевая опасность (активность) - интегральный показатель, включающий характеристики распространенности и максимального объема выносов обломочного материала. Активность селей является главным критерием в оценке селевой опасности горных территорий. Нормальная хозяйственная деятельность и дальнейшее освоение горных территорий будут затруднены без правильной оценки поражённости горных бассейнов селевыми явлениями, настоящей и будущей их активности, по которым определяется степень селеопасности.

Распространение и характер селевых процессов на Северном Кавказе позволяют отнести территорию региона к числу наиболее селеопасных в

нашей стране. Наиболее поражены селями горные районы Центрального Кавказа (Кабардино-Балкарская республика и республика Северная Осетия-Алания), а также Дагестана, в меньшей степени - Западного Кавказа (Карачаево-Черкесская республика, район Красной Поляны в Краснодарском крае).

Территория Западного Кавказа по своим природно-климатическим условиям является уникальным регионом, представляющим особую ценность, как всемирно известная рекреационная зона, и имеющим большое значение для хозяйственной деятельности. Составной частью этой территории является Карачаево-Черкесская республика (КЧР). В горной части КЧР имеются все необходимые условия и предпосылки для развития селевых процессов: пересеченный рельеф с большими амплитудами высот между водоразделами и днищами долин; крутые уклоны русел горных водотоков; большие скопления рыхлообломочного материала в результате гляциальных, флювиогляциальных и гравитационных процессов; интенсивное водное питание (атмосферные осадки и процессы абляции на многочисленных ледниках).

Исследования селевой опасности различных речных бассейнов на территории КЧР проводились специалистами ФГБУ «ВГИ», МГУ, Ростовского ЦГМС-Р: Абазалиев, 1973; Алексеенко, Афанасьев, 2004; Волобуева, 2008; Ефремов, Чернявский, 2008; Заруднев, Салпагаров, Хома, 2007; Разумов, 2003; Хаджиев, Кондратьева, и др., 2004; Маккавеев, 1972; Останцов, 1987; Сейнова, 1984; Стрешнева, 1976; Строганов и др., 1976; Третьяков, Хворостов, 1987; Черноморец, 2000. И хотя для территории КЧР накоплен достаточно большой объем фактического материала об отдельных сторонах селевых проявлений, однако полученная информация недостаточна для формирования целостного представления о селевой опасности в регионе в целом. Так как подавляющее большинство выявленных селевых бассейнов на территории Карачаево-Черкесской республики находятся в труднодоступных и малоосвоенных районах, исследование их на территории КЧР до сих пор носит лишь эпизодический характер, и до настоящего времени полномасштабных работ по оценке опасности (активности) речных бассейнов КЧР не проводилось. К тому же, являясь сложными динамическими системами, сели требуют постоянного уточнения карт территорий их развития. Для территории Северного Кавказа к настоящему времени селевая активность определена только на территории Кабардино-Балкарской республики (Кондратьева, 2007). Знание этого параметра для интенсивно осваиваемой под рекреационные комплексы территории КЧР имеет важное практическое значение.

Таким образом, изучение селевой опасности (активности) в Карачаево-Черкесской республике, которая является одной из селеопасных территорий на Западном Кавказе, является актуальным.

В данной работе рассматривается высокогорная и среднегорная территория КЧР, т.к. в низкогорном районе республики формируются паводковые сели, которые не являются предметом исследования.

Цель диссертационной работы.

Цель настоящего исследования - оценка селевой опасности, и создание карт районирования по селепроявлениям различного генезиса бассейнов высокогорной и среднегорной территории Карачаево-Черкесской республики.

Задачи:

• по архивным, литературным источникам и материалам полевых исследований уточнить характеристики селевых бассейнов горной территории КЧР и составить базу данных максимальных объемов твердых отложений селей на территории КЧР за период с 1957 по 2007 г.г.;

• на основе картографического материала, с помощью ГИС-программ, определить морфометрические параметры селевых бассейнов республики;

• разработать и создать электронную тематическую карту местоположений селевых бассейнов высокогорной и среднегорной территории КЧР;

• провести классификацию селевых бассейнов территории республики по генезису селей в зависимости от абсолютной высоты истока;

• найти эмпирические зависимости между значениями максимальных объемов твердых отложений селя и морфометрическими параметрами селевого бассейна, такими как: площадь бассейна, средний уклон русла, длина русла, абсолютная высота истока реки;

• провести проверку точности полученных эмпирических уравнений, связывающих максимальный селевой объем с морфометрическими параметрами на независимом материале;

• разработать и создать электронные тематические карты районирования территории КЧР по генезису селей в зависимости от абсолютной высоты истока и по пораженности селями различного генезиса.

Защищаемые положения.

1. Результаты районирования территории КЧР по генезису селей в зависимости от абсолютной высоты истока и по пораженности селями различного генезиса.

2. Эмпирические зависимости между значениями максимальных объемов твердых отложений селя и морфометрическими параметрами селевого бассейна (площадь бассейна, средний уклон русла, длина русла).

3. Результаты сравнения максимальных объемов твердых отложений селей, определенных при полевых обследованиях, и полученных теоретическими расчетами.

4. Серия электронных тематических карт для оценки селевой опасности территории КЧР, созданных на основе ГИС-технологий.

5. Методика определения максимального объема твердых отложений селя на территории Западного Кавказа.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Проведено районирование высокогорной и среднегорной территории КЧР по генезису селей в зависимости от абсолютной высоты истока и по пораженности селями различного генезиса

2. Найдены эмпирические зависимости между значениями максимальных объемов твердых отложений селя и морфометрическими параметрами селевого бассейна, такими как: площадь бассейна, средний уклон русла, длина русла.

3. Создана для высокогорной и среднегорной территории КЧР серия электронных тематических карт для оценки селевой опасности на основе ГИС-технологий.

4. Разработана методика определения максимального объема твердых отложений селя на территории Западного Кавказа.

Исходные материалы и объекты исследования.

В качестве объекта исследования выбрана территория Карачаево-Черкесской республики.

В диссертационной работе использованы данные исследований Ростовского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями («РОСТОВСКИЙ ЦГМС-Р»), федерального государственного бюджетного учреждения «Высокогорный геофизический институт» (ФГЪУ «ВГИ»), а также данные, содержащиеся в литературных источниках, архивных и справочных материалах. Также основой работы явились материалы полевых обследований территории КЧР, выполненных в рамках НИР, в которых участвовал автор в качестве исполнителя.

Основными методами исследования являлись: сравнительно-географический, геоинформационно-картографический, математической статистики и корреляционного анализа.

Практическое значение. Сконцентрированная в диссертации информация может быть использована как научно-исследовательскими, так и проектными учреждениями для научной организации мониторинга и детальных исследований по изучению селевых процессов, организации работ по предупреждению негативного воздействия селевых потоков, районировании территории республик Западного Кавказа по селевой опасности.

Созданные карты могут использоваться для прогнозной оценки селевой деятельности различного генезиса, адаптированной к конкретной части территории КЧР.

Предложенная методика определения максимального объема твердых отложений селя позволяет существенно повысить оперативность и точность оценки селевой опасности горных территорий Западного Кавказа, где не ведутся постоянные стационарные наблюдения за сходом селей, т.е. не определяются объемы от каждого селепроявления и даты их схода.

Апробация работы. Автором опубликовано 10 научных работ. В журналах, рекомендованных для кандидатских диссертаций ВАКом РФ, опубликованы 2 работы. Результаты работы докладывались на семинаре отдела стихийных явлений ФГБУ «ВГИ», на VII Международной научной конференции «Устойчивое развитие горных территорий в условиях глобальных изменений» (г. Владикавказ, 2010), на конференции молодых ученых «Наука и устойчивое развитие» (г. Нальчик, 2010), на совещании Росгидромета «Гидрометеорологические проблемы освоения горных территорий Северного Кавказа в связи с изменением климата» (п. Домбай, 2011), на конференции молодых ученых, посвященной 55-летию института прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (Москва, 2011), на Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в науке о Земле и горном деле» (г. Новый Афон, 2012).

Работа удостоена гранта Министерства образования и науки Российской Федерации (Государственный контракт № 14.740.11.1213 "Районирование территории Западного Кавказа по селевой активности" (шифр "2011-1.3.2-151-006") от 14 июня 2011 года в рамках мероприятия 1.3.2 "Проведение научных исследований целевыми аспирантами.", мероприятия 1.3 "Проведение научных исследований молодыми учеными -кандидатами наук и целевыми аспирантами в научно-образовательных центрах", направления 1 "Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий" федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы).

Автор диссертации принял участие, в составе группы от ФГБУ «ВГИ», в работах по обеспечению лавинно-селевой безопасности на Красной Поляне (Адлерский район) (февраль 2012, 2013 г.г., Поручение Правительства РФ от 6.04.2010 г. № ДК-П9-2144), где были собраны полевые данные о селепроявлениях на территории краснополянской котловины, которые были использованы в настоящей работе.

Автор благодарит своего научного руководителя кандидата географических наук, доцента Кондратьеву Н.В. за помощь при математической обработке данных и научную поддержку на всех этапах работы над диссертацией. Автор выражает особую признательность

доктору физ.-мат. наук, профессору Аджиеву А.Х. за помощь при выполнении работы.

Объем и структура работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованной литературы, содержащего 136 наименований. Объем работы составляет 157 страниц. В работе приводится 11 таблиц, 29 иллюстраций, 3 карты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Характеристика природных условий территории Карачаево-Черкесии.

В первой главе на основе литературных и фондовых материалов дана характеристика природных условий Карачаево-Черкесской республики: геологического строения, рельефа, климата, гидрографии, ледников, горных озер и почвенно-растительного покрова, влияющих на образование селевых потоков.

По результатам проведенного природно-климатического анализа территории Карачаево-Черкесской республики сделаны следующие основные выводы:

1. Для формирования селевых потоков различного генезиса на территории КЧР природные условия в целом являются благоприятными.

2. Температурный режим и режим выпадения осадков в результате глобального потепления климата способствуют активизации селевых процессов.

3. В связи с глобальным потеплением и уменьшением площади оледенения в настоящее время наблюдается затухание селепроявлений ледникового генезиса на рассматриваемой территории.

4. Горные гляциальные озёра при деградации ледников создают здесь определённую угрозу возникновения селей, что тоже связано с изменением климатических условий.

5. Значительная залесенность горной территории КЧР является тормозящим фактором для образования селепроявлений.

Глава 2. Основные термины и определения. Объекты и методы исследования.

В качестве основного объекта исследования была выбрана территория Карачаево-Черкесской республики. Основными методами исследования

явились: сравнительно-географический, , геоинформационно-

картографический, математическая статистика и корреляционный анализ.

Комплекс методов, используемых в диссертационной работе, позволяет получить полное представление о селевой опасности на территории Карачаево-Черкесской республики. Примененный метод геоинформационного картографирования отражает современный уровень исследования. Полученные результаты исследований могут служить надежной основой для дальнейших фундаментальных и прикладных исследований.

Морфометрические параметры селевых бассейнов определялись с помощью программы Quantum GIS с использованием карт КЧР масштаба 1:25 ООО, 1:50 ООО, 1: 100 000, космических снимков территории КЧР. Сведения о максимальных объемах твердых отложений селя и частоте схода селей получены из отчетов Ростовского ЦГМС-Р (Хворостов, 1987; О производстве наблюдений за селевыми объектами на Северном Кавказе (в бассейнах рек Аксаут, Теберда), 1981; Волобуева, 2008), отчетов ФГБУ «ВГИ» (Отчет по НИР «Мониторинг рек Баксан и Черек Кабардино-Балкарской республики», 2002; Отчет х/д «Разработать аванпроект для комплекса предупреждения о селевой опасности», 2002; Отчет по НИР «Оценка русловых процессов реки Баксан в г. Тырныауз в условиях активной селевой деятельности на ее притоках», 2002), Кадастра лавинно-селевой опасности Северного Кавказа, 2001; из работ Хворостова, 1987, 2004; Стрешневой, 1976, а так же определялись нами при полевых обследованиях селевых бассейнов (Хаджиев, Калов, Багов, Кондратьева, 2004). Для определения частоты сходов селей в реках Пхия и Загеданка, при полевых обследованиях использовался дендрохронологический метод.

Глава 3. Особенности селевой деятельности в Карачаево-Черкесской республике.

В главе показано, что селевые явления на территории Карачаево-Черкесии отличаются своими характеристиками от селевых, явлений в соседних регионах: северного склона Северо-Западного Кавказа, где типичные селевые явления почти отсутствуют, и северного склона Центрального Кавказа, характеризующегося высокой селевой активностью.

Причинами отмеченного убывания селевой активности с востока на запад являются, во-первых, меньшие абсолютные высоты, большая пологость склонов и их хорошая залесённость к западу от бассейна Теберды и, во-вторых, значительно меньшие масштабы современного оледенения бассейна Кубани по сравнению с бассейном Терека.

Наиболее активны селепроявления (90% сходов селевых потоков) в мае-сентябре, а период наибольшей селеопасности, приходится на летнее

время, июнь-июль, когда выпадает максимальное количество осадков тёплого периода, и июль-август, что связано с интенсивным таянием снега и льда на ледниках в высокогорной зоне.

Главной закономерностью в расположении селевых русел является уменьшение их количества и плотности в направлении с юга на север. Это объясняется изменением комплекса условий селеформирования, в первую очередь - характера рельефа. Второй закономерностью является приуроченность селевых явлений к определённым морфоструктурным элементам. На отдельных участках наблюдается нарушение основной закономерности, когда селевая активность, постепенно угасая в направлении с юга на север, вновь несколько увеличивается (Хворостов В.В., 1987; 2004 г.г.). Это объясняется, во-первых, наличием морфоструктурных элементов, где в силу особенностей рельефа селевые явления практически не возникают (плато Бечасын и Зеленчукская котловина), во-вторых, массированным антропогенным воздействием в среднегорье и низкогорье - зона Скалистого хребта, селевые явления Хабезского района между Скалистым и Пастбищным хребтами.

Особенности распространения селевых бассейнов высокогорной и среднегорной территории КЧР отражены на карте (рис.1), составленной на основе физико-географической карты территории КЧР масштаба 1:100 ООО и космических снимков с портала Global Mapper, с помощью ГИС-программы Quantum GIS. За единицу селевого районирования приняты селевые бассейны притоков крупных рек Большая Лаба, Большой Зеленчук, Малый Зеленчук, Кубань, Теберда, Уруп, Кума, Подкумок, Даут, Хасаут, Уллукам, Учкулан.

В пределах высокогорной и среднегорной части КЧР, к настоящему времени, автором выявлено 280 селевых бассейнов. В Кадастре лавинно-селевой опасности (2001) по всей территории республики указано только 78 селевых бассейнов. Подавляющее большинство выявленных селевых бассейнов находятся в труднодоступных и малонаселенных районах.

В работе представлена база данных селевых бассейнов КЧР, приводятся следующие характеристики: S (км2) - площадь селевого бассейна, L (км) - средняя длина селеносного русла реки, Н (м) - высота истока, а (%о) - средний уклон русла, W (м) - максимальный объем твердых отложений селя, частота схода селей (1 раз в п лет).

¡К'

^ I / // * ч

-Л;:'

Усшзвмьк о&ша<ки| м: лдач'»

; -г«:

1-01... номер селевого бассейна

Рисунок 1

- Распределение селевых бассейнов в высокогорной и среднегорной территории Карачаево-Черкесской республики.

Глава 4. Определение максимального объема твердых отложений селя статистическими методами для высокогорной и среднегорной территории Западного Кавказа.

При изучении многомерных, многофакторных природных систем на первый план выступают задачи выявления и оценки ведущих факторов, характеризующих системы в целом. Эти задачи решаются с помощью дисперсионного, факторного и компонентного анализов, которые дают возможность свести к минимуму большие комплексы исходных показателей, характеризующие сложные явления, выделив при этом один или несколько главных факторов.

Разработка методики определения максимального объема твердых отложений селя.

Главным критерием в оценке селевой опасности горных территорий является селевая активность - параметр, характеризующий, согласно В.Ф. Перову («Селевые явления» терминологический словарь, 1996), интенсивность развития селевого процесса во времени и в пространстве. Оценить значения селевой активности необходимо для тех бассейнов, где происходят селевые явления.

В своих работах С.М. Флейшман («Сели», 1978; «О количественной оценке селеопасности», 1972) ввел понятие «приведенная селевая активность», которая определяется по формуле (1):

О)

где ^ \¥ (м3) — суммарный объем всех селевых выносов за длительный

(50-100 лет) промежуток времени Г (годы).

В настоящей работе понятие С.М. Флейшмана «приведенная селевая активность» именуется как «селевая активность».

При использовании метода определения селевой активности по формуле (1) возникают определённые трудности получения данных об объёмах выноса и частоте схода селей в конкретном бассейне. Так, для получения надежных реперных данных о параметрах селевых потоков необходимы трудоемкие и дорогостоящие стационарные наблюдения, а имеющиеся в литературе сведения носят эпизодический характер. При маршрутных обследованиях объёмы твёрдой составляющей селевых выносов часто определяют по конусам селевых отложений. Но, по конусам отложений обломочного материала селей невозможно точно и в короткие сроки установить промежуток времени Т (годы), за которые этот твердый материал селя накопился, что снижает точность и оперативность оценки селевой активности по выражению (1). Также повторяемость селей (число лет, в течение которых сход селей в данном селевом бассейне происходит в среднем один раз) согласно В.Ф. Перову («Селевые явления»

терминологический словарь 1996), установить весьма сложно из-за частого отсутствия поблизости с селевым бассейном населенных пунктов. Поэтому, некоторые литературные данные нуждаются в поправках на основе сравнительной оценки по реперным аналогам. Кроме того, отсутствуют длительные ряды непрерывных наблюдений за сходом селей, охватывающие все звенья разветвленной речной сети на больших территориях.

Подавляющее большинство выявленных селевых бассейнов высокогорной и среднегорной территории Карачаево-Черкесской республики находятся в труднодоступных и малонаселенных районах. Наблюдения за селевыми явлениями здесь имеют эпизодический характер. Исходя из выше изложенного,1 т.е. отсутствия длительного ряда непрерывных наблюдений за сходами всех селепроявлений на территории КЧР, неправомочно применение формулы (1) для определения селевой активности.

Поэтому нами была предпринята попытка использовать методику оценки селевой активности, разработанную в ФГБУ «Высокогорный геофизический институт». Методика основана на базе данных комплексных наблюдений за сходами селей на территории Кабардино-Балкарской республики (Центральный Кавказ) в течение 50 лет И.Б. Сейновой и ФГБУ «ВГИ» (с 1953 по 2002г.г.).

Методика предполагает типизацию бассейнов по генезису селеобразования в зависимости от высотного положения истока.

Выделены следующие группы селевых бассейнов:

I. селевые бассейны с абсолютной высотой истока (Н) 3500-2500м.

а) селевые бассейны с наличием активных ледников и перигляциальной зоны, принимающих активное участие в процессе селеформирования (ледниковый и ледниково-дождевой генетический тип селей);

б) селевые бассейны с пассивными формами оледенения и наличием перигляциальной зоны, опосредовано влияющей на активность селеформирования (ледниково-дождевой, дождевой генетический тип селей);

в) селевые бассейны без оледенения и перигляциальной зоны (дождевой и снегодождевой генетический тип селей).

II. селевые бассейны с абсолютной высотой истока (Н) 2500-1000м (снегодождевой и дождевой генетический тип селей).

Данная классификация послужила основой Для вывода эмпирической' зависимости активности селей от комплексного показателя известных морфометрических характеристик селевых бассейнов таких как площадь бассейна (Б, км2), длина русла реки (Ь, км), высота истока (Н, м над ур. м.),

средний уклон русла (а, %о), наличие ледников. Эти морфометрические характеристики достаточно легко; определяются по аэрофотоснимкам, топографическим картам и другим картографическим материалам. •

С помощью методов математической статистики и корреляционного, анализа в ФГБУ «ВГИ» были получены, эмпирические, уравнения для оценки селеактивности для территории Кабардино-Балкарской республики (Центральный Кавказ), (Кондратьева Н.В., 2007). Однако, при использовании указанной методики для района КЧР, при подсчете, коэффициенты селевой активности получились значительно завышенными, не характерными для территории Западного Кавказа. Поэтому возникла необходимость разработать методику оценки селевой активности конкретно для территории Западного Кавказа. Так как на территории. КЧР. длительное время не велись постоянные комплексные наблюдения за сходами селевых потоков, мы решили определить селевую активность по максимальному объему твердых отложений селя, поскольку это одна из основных характеристик селевой активности, и для территории КЧР данная характеристика достаточно точно определена. Селевые отложения продукты выноса селевых потоков, слагающие формы рельефа селевого, пролювиального, аллювиального генезиса.

Объем селевых выносов -.количество обломочного материала, которое выносится селевым потоком за один раз., Объем селевых выносов определяется, типом и. генезисом селя, площадью и строением селевого бассейна.

Определение связи максимального объема твердых отложений

, селя с морфометрическими характеристиками бассейна.

По архивным, литературным данным и по данным полевых обследований мы составили базу данных максимальных объемов твердых отложений селя на территории КЧР. За основу приведенной выше методики определения максимальных объемов твердых отложений селя на Западном Кавказе мы приняли методику определения «селевой активности», разработанную в ФГБУ «ВГИ» для Центрального Кавказа.

Селевые бассейны КЧР нами были поделены по генетическому типу селеобразования в зависимости от высоты истока реки. Генетический тип селеобразования в бассейнах нами определялся по архивным (Кадастр лавинно-селевой опасности Северного Кавказа, 2001), литературным (Хворостов, 1987; Волрбуева, 2008;) данным, а также по космическим снимкам горной территории КЧР. Это деление необходимо для нахождения эмпирической зависимости максимальных объемов твердых отложений селя от морфометрических параметров селевого бассейна (площадь, средний уклон реки, длина русла, высота истока, наличие ледников), которые достаточно легко определяются по аэрофотоснимкам, картам и другим картографическим, материалам. Полученные эмпирические связи

могут быть использованы на уровне предварительной оценки селеопасности неизученных горных территорий.

Поиск эмпирических зависимостей был осуществлен нами методами математической статистики и корреляционного анализа. Был проведен многофакторный анализ связи между максимальным объемом (\У), площадью (Б), средними уклонами (а) и длиной селевых русел (Ь) в селевых бассейнах КЧР. Была выявлена степень корреляционной связи между ЧЛ^ и Б, а, Ь после разделения на указанные группы. Ниже приводятся полученные результаты.

I. селевые бассейны с абсолютной высотой истока (Н) 3500-2500м.

На территории КЧР нами выделено 10 бассейнов этой группы.

Для этой группы выведенное эмпирическое уравнение имеет следующий вид:

(Ь) =8446 и (2)

л*3

где размерность коэффициентов: 8446 [-].

КМ

Средняя ошибка аппроксимации (2) равна ± 6%, что показывает адекватность уравнения регрессии. При этом коэффициент парной детерминации (г2) равен 0,59, что означает, что 59% изменения значений показателя максимального объема твердых отложений селя (>У) обусловлено изменением показателей длины реки (Ь).

Автор это объясняет тем, что в этих бассейнах селевыми очагами являются сами русла основных рек-истоков, а не их притоки, берущие начало от ледников. Зонами твердого питания являются огромные запасы мореного материала, который находится в прирусловой части. Вся площадь бассейна в селепроявлении не участвует.

б) селевые бассейны с пассивными формами оледенения и наличием перигляциальной зоны, опосредованно влияющей на активность селеформирования (ледниково-дождевой, дождевой генетический тип селей).

На территории КЧР нами выделено 29 бассейнов этой группы.

Для группы (б) бассейнов полученное уравнение регрессии имеет

вид:

\У(Б, а) = 951 Б+ 10 а, (3)

з з

М М

где размерность коэффициентов: 951 [--], 10 [-].

км %о

Средняя ошибка аппроксимации (3) равна ± 11%. Коэффициент множественной детерминации (Я2) равен 0,94, т. е. 94% изменения показателя максимального объема твердых отложений селя (V/) обусловлено изменением показателей площади бассейна (Б) и среднего уклона реки (а) в совокупности.

Автор это объясняет тем, что в этих бассейнах в селепрявлении участвует вся площадь бассейна, т.е. все притоки с главным руслом. Зонами твердого питания являются огромные запасы мореного материала и легкоразмываемых толщ вулканогенно-обломочного материала, которые рассредоточены по всей площади бассейна.

в) селевые бассейны без оледенения и перигляциальной зоны (дождевой и снегодождевой генетический тип селей).

Таких бассейнов в республике КЧ нами выделено 174.

Для группы бассейнов (в) уравнение регрессии зависимости коэффициента максимального объема от морфометрических показателей селевого бассейна имеет вид:

XV (а, Ь) = 2 а + 1335 Ь, (4)

м3 м3

где размерность коэффициентов: 2 [-]; 1335 [-1.

%о км'

Средняя ошибка аппроксимации (4) равна ± 14%. Коэффициент множественной детерминации (Я2) равен 0,88, т. е. 88% изменения показателя максимального объема твердых отложений селя (\У) обусловлено изменением показателей уклона (а) и средней длины реки (Ь).

Мы это объясняем вытянутой формой селевых водосборов, в селепроявлениях не участвуют все притоки главной реки. Селевые потоки проходят по сравнительно небольшим селевым руслам.

II. Селевые бассейны с абсолютной высотой истока (Н) 2500-1000м (дождевой и снегодождевой генетический тип селей).

В этой группе бассейнов на территории КЧР нами рассмотрено 67 селевых бассейнов, истоки которых ниже абсолютной высоты 2500м.

Для группы бассейнов (II) уравнение регрессии имеет вид:

АУ(8,а)= 1003 Б + ба, (5)

м3 м3

где размерность коэффициентов: 1003 [-—]; 6 [-].

КМ %0

Средняя ошибка аппроксимации по формуле (5) равна ± 15%. Коэффициент множественной детерминации (Я2) равен 0,87, т. е. 87% изменения показателя максимального объема твердых отложений селя (АЛО обусловлено изменением показателей площади (Б), среднего уклона реки (а) в совокупности.

Автор это объясняет тем, что в этих бассейнах глубина расчленения рельефа небольшая, врезы неглубокие, формы в основном грушевидные, в

селепроявлении участвует вся площадь бассейна, т.е. все притоки с главным руслом.

Таким образом, судя по коэффициентам детерминации, на максимальный объем твердых отложений селя в бассейнах на Западном Кавказе влияют все основные морфометрические характеристики селевого бассейна, т.е. площадь, средний уклон и длина реки в зависимости от высотной зональности истока и генезиса селепроявлений.

Проверка точности эмпирических уравнений зависимости максимальных объемов твердых отложений селя от

морфометрических параметров на независимом материале.

Для проверки полученных нами уравнений регрессии (2)-(5) -зависимости максимального объема от морфометрических параметров, -мы выбрали территорию «Красная Поляна» Адлерского района г. Сочи, Западный Кавказ, район проведения Олимпиады 2014 г.

В бассейне р. Мзымты нами обследовано 65 селевых русел, по которым периодически проходят селевые потоки различного генезиса и типа, причем 42 из них впадают в р. Мзымту, перпендикулярно трассе строящейся дороги Адлер - горноклиматический курорт «Альпика-Сервис».

Нами проведено деление селевых притоков р. Мзымта по генезису селеформирования в зависимости от высоты истока, по аналогии селевых бассейнов КЧР и проведены расчеты максимального объема в бассейнах территории Красная Поляна по уравнениям регрессии (2)-(5).

При проверке точности выведенных эмпирических уравнений, полученные относительные ошибки варьируют от 39% до 65%. Это объясняется тем, что на территории КЧР рассматривались бассейны, в которых было зафиксировано селепроявление по всему бассейну, т.е. сель зарождался в истоке реки и затухал в устье с участием всех притоков. На территории Красной Поляны места зарождения и затухания селей у всех притоков р. Мзымта доподлинно нам не известны, не все притоки главного русла участвовали в селеформировании, поэтому максимальные объемы твердых отложений селя, в некоторых бассейнах, нельзя никак считать относящимися ко всему селевому бассейну. Но для определения максимального объема твердых отложений селей полученные ошибки вполне допустимы, и можно сделать вывод, что полученные автором уравнения статистически значимы.

Полученные эмпирические уравнения могут быть использованы на стадии предварительной оценки селевой опасности горных территорий Западного Кавказа, где не ведутся стационарные наблюдения за сходом селей, т.е. не известны объемы и даты их схода.

Методика определения максимального объема твердых отложений селя высокогорной и среднегорной территории Западного

Кавказа.

Этот способ по полученным автором эмпирическим уравнениям обеспечивает оперативный прогноз и необходимую точность оценки селевой опасности бассейна на территории Западного Кавказа в короткие сроки.

Метод относится к области гидрометеорологии и может быть использован при составлении карт селеопасных территорий и разработке различных противоселевых мероприятий для защиты тех или иных народнохозяйственных объектов.

Знание селевой активности имеет большое значение для принятия решений о строительстве различных объектов на территории, подверженной сходу селей.

Техническим результатом от использования заявленного решения является повышение точности и оперативности оценки селевой активности территории Западного Кавказа, где не ведутся стационарные наблюдения за сходом селей, не определяются объемы и даты их схода.

Технический результат достигается тем, что предварительно определяют абсолютную высоту истока реки над уровнем моря и такие морфометрические его характеристики, как площадь водосбора (S, км2), средний уклон реки (а, %о) и длину русла (L, км), которые достаточно легко определяются по картографическому материалу, а затем находят максимальный объем твердых отложений селя в данном бассейне по формуле:

W = в-S + с-а +d-L,

где в, с, d - корреляционные коэффициенты, зависящие от абсолютной высоты расположения истока реки над уровнем моря и от генезиса селеформирования.

Результат достигается тем, что корреляционные коэффициенты в, с, d, для соответствующих абсолютных высот (Н) истока реки над уровнем моря, и соответствующего генезиса селеформирования, принимаются равными соответственно:

- для высокогорных бассейнов (Н=3500-2500м) с ледниковым и ледниково-дождевым генезисом селей: в = 0; с = 0; d = 8446;

- для высокогорных бассейнов (Н=3500-2500м) с ледниково-дождевым и дождевым генезисом селей: в = 951; с = 10; d = 0;

- для селевых бассейнов с дождевым генезисом селей (Н=3500-2500м): в = 0; с = 2; d = 1335;

- для селевых бассейнов с дождевым и снегодождевым генезисом селей (Н=2500-1000м): в = 1003; с = 6; d = 0.

Размерности корреляционных коэффициентов:

г м3 , м3 ' мъ В, [—f]; с, [-—];d, [-—].'

КМ %0 .••.,:. КМ • ,

Глава 5. Районирование высокогорной и среднегорной территории КЧР по пораженности селями различного генезиса. '

В данной главе приводятся ; результаты использования геоинформационных систем (ГИС) для построения карты-схемы селевых бассейнов Карачаево-Черкесии. ,

В качестве геоинформационной системы была использована система Quantum GIS 1.6.0. для создания цифровой топоосновы карт и конечного формата покрытий. , -

На основе комплексного анализа данных автором . проведено районирование высокогорной и среднегорной территории Карачаево-Черкесской республики по генезису селеформирования в зависимости от высоты истока реки и по. пораженности селями различного генезиса. За основу была взята топографическая карта М 1:100 ООО Карачаево-Черкесской республики. За единицу районирования был принят селевой бассейн.

Районирование высокогорной и среднегорной территории Карачаево-Черкесской республики по генезису селеформирования в зависимости от высоты истока реки.

Для территории Карачаево-Черкесской республики характерен весь спектр генетических типов селеформирования: ледниковый, ледниково-дождевой, снегодождевой, дождевой. На рис.2 представлена созданная нами карта генетических типов селеформирования в бассейнах Карачаево-Черкесской республики в зависимости от высоты истока реки в масштабе 1:100 ООО, с выделением следующих районов: ■

I. Высокогорные селевые бассейны (абсолютная высота истока 3500-2500м), которые разделены на 3 группы:

а) селевые бассейны с наличием активных ледников - и перигляциальной зоны, имеющие приоритетное значение в процессе селеформирования (ледниковый и ледниково-дождевой генезис селей);

б) селевые бассейны с пассивными формами оледенения и наличием перигляциальной зоны, опосредовано влияющей на активность селеформирования, роль триггера в которых определяют дождевые осадки (ледниково-дождевой, дождевой генезис селей);

в) селевые бассейны без оледенения и перигляциальной зоны (дождевой и снегодождевой генезис селей).

И. Среднегорные селевые бассейны (абсолютная высота истока 2500-1000м) (снегодождевой и дождевой генезис селей);

В район 1-ой категории входит высокогорье объединенное общим названием - Главный Кавказский хребет.

Бассейны с наличием активных ледников в КЧР составляют около 4% от общего числа селевых бассейнов (рис.3). Интенсивное таяние льда является толчком к прорыву ледниковых озер, обрушению туннелей в теле ледника, что всегда вызывает катастрофические сели. Селевая деятельность в этих бассейнах, в первую очередь, обусловлена таянием ледников, а ливневый фактор играет провоцирующую роль.

По сравнению с Центральным Кавказом на территории КЧР оледенение значительно меньших масштабов. Следовательно, и существенно меньше масштабы процессов и явлений в перигляциальной зоне, способствующих разрушению коренных пород, меньше эродирующие и транспортирующие возможности ледников, приводящие к накоплению рыхлообломочного материала — твердой составляющей селей, меньше объемы талых ледниковых вод, обеспечивающих наряду с атмосферными осадками формирование и развитие селевых процессов.

Всемирное потепление климата в начале XXI столетия приводит к деградации ледников и на Западном Кавказе, и вследствие этого происходит уменьшение их площадей и объемов, что приводит к увеличению количества селевых бассейнов с пассивными формами оледенения.

В отрогах Западного Кавказа с высотными отметками не более 3500м в настоящее время сохранилось незначительное оледенение (площадь ледников 3-4 км2 и меньше), или же ледники исчезли совсем недавно.

Селевые бассейны с пассивными формами оледенения составляют около 10% (рис.3). В этом районе формируются сели смешанного происхождения (ледниково-дождевой генезис), т.е. в увлажнении моренного материала в селевых очагах принимают равнозначное участие как талые, так и дождевые воды. Образование селей часто происходит без заметного толчка (ливня, катастрофического таяния), так как влага в теле морены накапливается постепенно.

Рисунок 2 - Карта генетических типов селеформирования в высокогорных и среднегорных

бассейнах КЧР.

По генезису водной составляющей на территории КЧР значительно преобладают дождевые сели. В высокогорье доля этих бассейнов составляет 62%, а в среднегорье 24% от общего числа рассмотренных селевых бассейнов КЧР (рис.3). Здесь роль «спускового крючка» для схода селя играет сильный ливень.

- >

□ сел.бас. с наличием активных ледников (ледниковый, ледниково-дождевой генезис)

■ сел.бас. с пассивными формами оледенения (ледниково-дождевой генезис)

□ сел.бас. без оледенения (дождевой, снего-дождевой генезис)

■ селбас. в среднегорье (дождевой, снего-дождевой генезис)

Рисунок 3 - Распределение селевых бассейнов высокогорной и

среднегорной территории КЧР по генезису селеформирования.

Районирование высокогорной и среднегорной территории Карачаево-Черкесской республики по пораженности селями различного генезиса.

На рис.4 представлена в масштабе 1:100 ООО карта пораженности селями различного генезиса селеобразования высокогорной и среднегорной территории КЧР. На карте цветом дана интегральная характеристика селевой опасности - объем максимального единовременного выноса твердой составляющей селя в бассейне (максимальный объем твердых отложений селя). Штриховкой показана зональность бассейнов по генезису селей.

Шкала селевой опасности - пораженности территории селями, - нами дана согласно Кадастру лавинно-селевой опасности Северного Кавказа (2001), где селевые бассейны разделены по пораженности территории селями:

1) максимальный объем менее 10 000м3 - слабая;

2) от 10 001 до 100 000м3 - средняя;

3) от 100 001 до 500 000м3 и более - сильная.

Рисунок 4 - Карта пораженности высокогорной и среднегорной территории КЧР селями различного

генезиса.

Анализ карты позволил выделить на ней участки развития селевых процессов однотипные по характеру формирования, проявления, а также воздействия на населенные пункты.

В высокогорных селевых бассейнах с ледниковым и ледниково-дождевым генезисом селепроявлений максимальный объем твердых отложений (W) варьирует от 50 ООО до 200 000м3, что позволяет отнести эту территорию к сильно- и средне опасной. Сели этой группы угрожают с. Хурзук (хотя по последним данным, в настоящее время селевые отложения аккумулируются в верховьях селеносных рек, и до населенных пунктов селевые потоки не доходят), п. Домбай, турбазе Домбайская Поляна.

Максимальный объем твердых отложений селя (W) в высокогорных бассейнах с пассивными формами оледенения и наличием перигляциальной зоны, ледниково-дождевым, дождевым генезисом селя, варьирует от 5000 до 50 000м3. Данная территория относится к слабо- и средне опасной. Сели этой группы не угрожают народнохозяйственным объектам, населенные пункты здесь не зафиксированы.

В высокогорных бассейнах с дождевым и снегодождевым генезисом селевых явлений максимальный объем твердых отложений находится в интервале от 500 до 100 000м3. Территория относится к слабо- и средне опасной. Селевые потоки в этой группе угрожают п. Пхия, курортному п. Архыз, п. Карт-Джрут, п. Кызыл-Кала, п. Верхняя Теберда, п. Актюбе, с. Учкулан.

В среднегорье с дождевым и снегодождевым генезисом селей максимальный объем составляет от 500 до 50 000м3. Территория с этой группой бассейнов относится к слабо- и средне опасной. Сели угрожают п.п. Нижняя Мара и Верхняя Мара, п. Новая Теберда.

Количество селевых русел высокогорной и среднегорной территории КЧР закономерно уменьшается с юга на север и с востока на запад. Наибольшая суммарная площадь поражённости селями отмечается в среднегорье, что объясняется массированным антропогенным воздействием, которое в значительной степени определяет здесь распространение и режим селевых явлений. На всех высотных интервалах отмечается господство селей дождевого генезиса, смешанные ледниково-дождевые и снегодождевые сели редки, ледниковые и ледниково-дождевые сели единичны.

Количество сильно селеопасных бассейнов по КЧР составляет 1% от общего числа всех селевых бассейнов республики (рис.5). Общая площадь сильно селеопасной территории составляет 78км2, что составляет 0,5% от всей площади республики. Наибольшее количество сильно селеопасных бассейнов сосредоточено в верховьях Кубани (Западное Приэльбрусье). Большинство селевых бассейнов КЧР, которые относятся к группе сильно селеопасные, находятся в незаселенной местности, вдали от районов

хозяйственного освоения, достоверных сведений о частоте схода селей в них, нет, и реальную угрозу они не несут.

Средне селеопасные бассейны = 10 001-100 000 м3/год)

составляют 17% от общего количества (рис.5). Общая площадь средне селеопасной территории составляет 1726км2, что составляет 12% от всей площади республики. На рассматриваемой территории преобладают селевые бассейны со слабой опасностью, где максимальный объем (XV) менее 10 000м3, что составляет 82% от общего количества бассейнов (рис.5), это самые распространенные селевые притоки на территории КЧР. Общая площадь слабо селеопасной территории составляет 754км2, что составляет 5% от всей площади республики.

82%

¡3 \У= 1-10 000 □ \У=10 001-100 000 ■ \\' = 100 001-500 000

Рисунок 5 - Распределение бассейнов в высокогорной и среднегорной части КЧР по максимальному объему твердых отложений селя.

На рисунке 6 показаны изменения максимальных объемов твердых отложений селя (XV, м3) при различных площадях бассейна (Б, км2). Очевидно, что для условий Западного Кавказа имеет место рост максимального селевого объема в бассейнах малых и средних рек с площадями водосборов от 3 до 40км2.

На рисунке 7 изображены изменения максимальных объемов твердых отложений селя (XV, м3) при разной абсолютной высоте истока (Н, м над ур. м.). Очевидно, что для условий Западного Кавказа имеет место рост максимального селевого объема в бассейнах с абсолютной высотой истока от 2250 до 3670м над ур. м.

150000 ■

100000 ■

|| к

3 3 » и

4 V

3 о

ё3 и

■8 ¡5

в *

150000 ■

• •• •

20 40 60 80 100 120 140 160 алмцадь «левого бааши (З^кв^ш.)

Рисунок 6 - Изменение максимальных объемов твердых отложений селя при различных площадях бассейна в высокогорной и среднегорной части

КЧР.

250000

3 200000 ш

8 5?

■ я 150000 ■

ъь

§ | 100000 Н 5 и

5 и

3 Й г 50000 -

1 *

• н

1000

• •

• • 41

1500 2000 2500

• •

3000 3500 4000 4500 абсолютная высота ■ стока селевого русла (Н, м.в.у.м.)

Рисунок 7 - Изменение максимальных объемов твердых отложений селя при разной абсолютной высоте истока в КЧР.

Наибольшая селевая опасность в горной части Карачаево-Черкесской республики наблюдается в бассейне реки Чемарткол (№ 4-07) (ледниково-дождевой генезис селеобразования) (правый приток р. Чучкур) - (W = 200 000м3), который относится к общему бассейну реки Кубань. Истоки реки Чемарткол находятся на высоте 3670 м над ур. м на склонах Главного Кавказского хребта. Длина селевого русла составляет 9,8км. Площадь водосбора бассейна 29км2 при среднем уклоне реки 157%о. Повторяемость сходов селей наблюдается 1 раз в 15-20 лет. Постоянного мониторинга за селевыми явлениями на реке Чемарткол не проводилось, т.к. рядом нет объектов рекреации, и угрозу селевые проявления не несут.

Наименьшая селевая опасность наблюдается в среднегорном бассейне (безымянный (№ 3-02)), являющемся правым притоком реки Маруха (W = 500 м3). Бассейн расположен напротив устья реки Чегет-Чат. Истоки реки находятся на высоте 1175 м над ур. м. Длина реки составляет 1,8км, площадь водосбора 1,1км2 при среднем уклоне реки 236%о. Повторяемость сходов селей -1 раз в 5-10 лет.

Полученные результаты районирования территории КЧР по пораженное™ селями в дальнейшем могут быть использованы для оценки селевой опасности горных районов республики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленной целью диссертационного исследования получены следующие основные результаты.

1. По архивным, литературным источникам и материалам полевых исследований уточнены характеристики селевых бассейнов горной территории КЧР и составлена база данных максимальных объемов твердых отложений селей на территории КЧР.

2. На основе картографического материала, с помощью ГИС-программ, определены морфометрические параметры селевых бассейнов республики.

3. Создана электронная тематическая карта местоположений селевых бассейнов высокогорной и среднегорной территории КЧР.

4. Проведена классификация селевых бассейнов высокогорной и среднегорной территории КЧР по генезису селей в зависимости от абсолютной высоты истока.

Показано, что для территории Карачаево-Черкесской республики характерен весь спектр генетических типов селеформирования: ледниковый, ледниково-дождевой, снегодождевой, дождевой.

Выделены следующие районы:

I. Высокогорные селевые бассейны (абсолютная высота истока 3500-2500м), которые подразделяются на 3 группы:

а) селевые бассейны с наличием активных ледников и перигляциальной зоны, имеющие приоритетное значение в процессе селеформирования (ледниковый и ледниково-дождевой генезис селей), они составляют 4% от общего числа селевых бассейнов КЧР;

в) селевые бассейны без оледенения и перигляциальной зоны (дождевой и снегодождевой генезис селей), они составляют 62% от общего числа селевых бассейнов КЧР.

II. Среднегорные селевые бассейны (абсолютная высота истока 2500-1000м) (снегодождевой и дождевой генезис селей), они составляют 24% от общего числа селевых бассейнов КЧР.

5. Для территории Западного Кавказа впервые получены эмпирические зависимости между значениями максимального объема твердых отложений селя и морфометрическими параметрами бассейна (площадь бассейна, средний уклон русла, длина русла). Наиболее адекватно эти зависимости аппроксимируются линейными многочленами.

При этом коэффициенты детерминации составляют от 0,59 до 0,94 в зависимости от генезиса и места возникновения селей.

Результаты проверок эмпирических выражений связывающих максимальный объем твердых отложений селя (\У) с морфометрическими характеристиками селевого бассейна (Б - площадь бассейна, а - средний уклон русла, Ь - длина русла) на независимых материалах показали высокую их точность.

6. Разработана методика определения максимального объема твердых отложений селя по морфометрическим параметрам бассейна.

Разработанная методика «определения максимального объема твердых отложений селя высокогорной и среднегорной территории Западного Кавказа» позволит существенно повысить оперативность и точность оценки селевой опасности горных территорий Западного Кавказа, где не ведутся стационарные наблюдения за сходом селей, не определяются объемы и даты их схода.

7. Впервые проведено районирование высокогорной и среднегорной территории КЧР по генезису селеформирования в зависимости от высоты истока, получена карта в масштабе 1:100 000.

8. Впервые проведено районирование высокогорной и среднегорной территории КЧР по пораженное™ селями различного генезиса, получена карта в масштабе 1:100 000.

Показано, что созданные карты районирования КЧР могут

использоваться для прогнозной оценки селевой деятельности различного генезиса, адаптированного к конкретной части территории КЧР.

Полученные результаты районирования территории КЧР по пораженности селями различного генезиса в дальнейшем могут быть использованы для оценки селевой опасности горных районов республики.

Проведенное районирование территории дает реальную основу для разработки различных противоселевых мероприятий для защиты тех или иных народнохозяйственных объектов.

9. Выявлено, что в связи с изменением климатических условий из-за глобального потепления в конце XX столетия и уменьшением площади оледенения в настоящее время наблюдается затухание селепроявлений ледникового генезиса на территории КЧР. Но интенсивное хозяйственное освоение привело к усилению селевой активности в горных районах всего Кавказа, в том числе и в Карачаево-Черкесской республике. Эта тенденция сохранятся и в первой половине XXI века. Усиление селевой активности выразилось в увеличении объёмов выносов и повторяемости, в основном, дождевых и снегодождевых генетических типов селевых потоков на всех высотных интервалах и может привести к повышению селеопасности населённых пунктов и объектов экономики, подверженных селевой угрозе. В связи с этим, необходимо проведение специализированных исследований селевых бассейнов, угрожающих населённым пунктам и объектам экономики, мониторинга селевых явлений в них, с целью предупреждения селеформирования и селеопасности и правильного выбора мер защиты.

Список работ автора, опубликованных по теме диссертации:

1. Кондратьева, Н.В. Расчет коэффициента селеактивности по данным наблюдений на Западном Кавказе [Электронный ресурс]/Н.В. Кондратьева, М.М. Гяургиева //Материалы VII Международной Конференции. - Владикавказ. - 2010.

2. Кондратьева, Н.В. Селевая активность по данным наблюдений на Западном Кавказе /Н.В. Кондратьева, М.М. Гяургиева//Материалы IV Всероссийской конференции молодых ученых. - Нальчик. - 2010. - С. 7-13.

3. Гяургиева, М.М. Результаты исследования селеактивности на Западном Кавказе/М.М. Гяургиева, Н.В. Кондратьева, Т.Р. Тлугачев //Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Природные процессы, геодинамика, сейсмотектоника». - Нальчик. - 2010. -С. 161-170.

4. Кондратьева, Н.В. Результаты расчетов коэффициента селеактивности в Карачаево-Черкесской республике /Н.В. Кондратьева, М.М. Гяургиева, Т.Р. Тлугачев //Конференция молодых ученых, посвященная 55-летию Института прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова.-М.-2011 .С. 169-175.

5. Кондратьева, H.B. Роль селей и водной эрозии в процессе денудации горной системы в бассейне реки Баксан (Центральный Кавказ) /Н.В. Кондратьева, И.Б. Сейнова, М.М. Гяургиева //ОАО «Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям и строительстве» Геориск.-М.- 2011.-С. 38-39.

. 6. ; Кондратьева, Н.В. Оценка коэффициента селеактивности на территории Западного Кавказа /Н.В. Кондратьева, М.М. Гяургиева, Т.Р. Тлугачев//Известия КБНЦ РАН, Нальчик.-2011,- № 6 (44).-С.84-89.

7. Кондратьева, Н.В. Районирование территории Карачаево-Черкесской республики и района Красная Поляна по селевой активности/Н.В. Кондратьева, O.A. Кумукова, М.М. Гяургиева //Труды II конференции посвященной 100-летию со дня рождения С.М. Флейшмана. Селевые потоки, катастрофы, риск, защита. Тезисы. М.-2012.-С.55-56.

8. Кондратьева, Н.В. Районирование территории Карачаево-Черкесской республики по селевой активности /Н.В. Кондратьева, М.М. Гяургиева //Материалы Международной Конференции «Измерения, моделирование и информационные системы для изучения окружающей среды». Тезисы. Воронеж.-2012.-С. 140-141.

9. Кондратьева, Н.В. Районирование территории Карачаево-Черкесской республики по максимальному проявлению селевой активности / Н.В. Кондратьева, М.М. Гяургиева, З.М. Князева //Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в науке о Земле и горном деле». Нальчик.-2012.-С.269-274.

10. Узденова, А.Б. Результаты обследования устья реки Ырхыкол на селепроявление /А.Б. Узденова, М.М. Гяургиева //Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в науке о Земле и горном деле». Нальчик.-2012.-С.250-253.

Сдано в набор 23.04.2013г. Подписано в печать 24.04.2013г. Гарнитура Тайме. Печать трафаретная. Формат 60x84 '/16. Бумага писчая. Усл. п.л. 1,5. Тираж 100.

Типография ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова»

360030, г. Нальчик, ул. Тарчокова, 1а

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Гяургиева, Марьяна Мартиновна, Нальчик

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОГРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕССКОЙ РЕСПУБЛИКИ ПО ПОРАЖЕННОСТИ СЕЛЯМИ РАЗЛИЧНОГО

ГЕНЕЗИСА (ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ) Специальность 25.00.23 - Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

На правах рукописи

04201358289

Гяургиева Марьяна Мартиновна

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель: к.г.н., доцент Кондратьева Н.В.

Нальчик, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................5

Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ............................

1.1. Геологическое строение....................................................................................................13

1.2. Рельеф..................................................................................................................................................18

1.3. Климат................................................................................................................................................20

1.4. Атмосферные осадки..................................................................................................................23

1.5. Гидрография..............................................................................................................................25

1.6. Горные озера................................................................................................................................36

1.7. Современное оледенение....................................................................................................38

1.8. Почвенно-растительный покров................................................................................43

Глава 2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ....................................................49

2.1 Основные термины и определения............................................................................49

2.2 Факторы формирования селей........................................................................................58

2.3 Объекты и методы исследования................................................................................63

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ СЕЛЕВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В

КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕССКОЙ РЕСПУБЛИКЕ................................................?3

3.1. Морфометрические особенности селевых бассейнов..............................73

3.2. Режим селевой деятельности на территории Карачаево-Черкесской республики..........................................................

Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ОБЪЕМА ТВЕРДЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕЛЯ СТАТИСТИЧЕСКИМИ 9? МЕТОДАМИ ДЛЯ ВЫСОКОГОРНОЙ И СРЕДНЕГОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА...............................

4.1 .Разработка методики определения максимального объема

твердых отложении селя.......................................................

4.1.1 Определение связи максимального объема твердых

отложений селя с морфометрическими характеристиками ^ ^

бассейна.............................................................................

4.2. Проверка точности эмпирических уравнений зависимости максимального объема твердых отложений селя от ^ морфометрических параметров на независимом материале............

4.3. Методика определения максимального объема твердых отложений селя высокогорной и среднегорной территории

120

Западного Кавказа...............................................................

Глава 5. РАЙОНИРОВАНИЕ ВЫСОКОГОРНОЙ И СРЕДНЕГОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ КЧР ПО

123

ПОРАЖЕННОСТИ СЕЛЯМИ РАЗЛИЧНОГО ГЕНЕЗИСА......

5.1 Использование геоинформационных технологий в

123

исследовании селевой активности...........................................

5.2 Районирование высокогорной и среднегорной территории Карачаево-Черкесской республики по генезису селеформирования

и по пораженности селями различного генезиса........................... ^ ^

5.2.1 Районирование высокогорной и среднегорной территории КЧР по генезису селеформирования в зависимости от высоты

истока реки................................................................................................................................................_

5.2.2 Районирование высокогорной и среднегорной территории

133

КЧР по пораженности селями различного генезиса............................

Заключение....................................................................... 141

Литература........................................................................ 144

ВВЕДЕНИЕ

Селевые потоки являются одним из грозных предостережений и напоминаний о разрушительных силах природы, что обусловливает необходимость их изучения. По ежегодно наносимому ущербу селевые потоки находятся в первой десятке перечня наиболее катастрофических природных явлений.

Селевые потоки представляют собой серьезную опасность для всех объектов хозяйственной деятельности человека, находящихся в зоне их следования. При выборе горных участков для освоения часто не учитывается влияние селевого потока на тот или иной проектируемый объект, что порой бывает губительным не только для хозяйственного объекта, но и для человека. Поэтому, при разработке различных противоселевых мероприятий следует учитывать селевую опасность бассейна. Селевая опасность - угроза потерь жизни людей и материальных ценностей вследствие схода селя. Оценку степени селевой опасности целесообразно производить на основе двух показателей - степени селевой активности и степени освоенности территории или значимости объектов, расположенных в зоне возможной селевой угрозы в стоимостном выражении. Селевая активность -интенсивность развития селевого процесса во времени и в пространстве. Для оценки селевой активности во времени в пределах одного селевого бассейна используют показатели повторяемости и объема селевых выносов. При определении селевой активности нужно определить суммарный объем всех селевых выносов за длительный (50-100 лет) промежуток времени, что практически очень трудно сделать. Чаще всего селевые бассейны находятся в трудно доступной и малонаселенной местности, где не ведутся постоянные наблюдения за каждым селепроявлением, и определить частоту схода селей является затруднительным. Поэтому чаще всего селевую активность определяют по максимальному объему твердых отложений селя (отложенный твердый материал на конусах выноса селя и на террасах вдоль русел - следы

прохождения селя). Максимальный объем твердых отложений - это одна из основных характеристик селевой активности. Селевая опасность (активность) - интегральный показатель, включающий характеристики распространенности и максимального объема выносов обломочного материала. Активность селей является главным критерием в оценке селевой опасности горных территорий. Нормальная хозяйственная деятельность и дальнейшее освоение горных территорий будут затруднены без правильной оценки поражённости горных бассейнов селевыми явлениями, настоящей и будущей их активности, по которым определяется степень селеопасности.

Распространение и характер селевых процессов на Северном Кавказе позволяют отнести территорию региона к числу наиболее селеопасных в нашей стране. Наиболее поражены селями горные районы Центрального Кавказа (Кабардино-Балкарская Республика и Республика Северная Осетия -Алания), а также Дагестана, в меньшей степени - Западного Кавказа (Карачаево-Черкесская Республика, район Красной Поляны в Краснодарском крае).

Исследования селевой опасности различных речных бассейнов на

территории КЧР проводились специалистами ФГБУ «ВГИ», МГУ, Ростовского ЦГМС-Р: Абазалиев, 1973; Алексеенко, Афанасьев, 2004; Волобуева, 2008; Ефремов, Чернявский, 2008; Заруднев, Салпагаров, Хома, 2007; Разумов, 2003; Хаджиев, Кондратьева, и др., 2004; Маккавеев, 1972; Останцов, 1987; Сейнова, 1984; Стрешнева, 1976; Строганов и др., 1976; Третьяков, Хворостов, 1987; Черноморец, 2000. И хотя для территории КЧР накоплен достаточно большой объем фактического материала об отдельных сторонах селевых проявлений, однако полученная информация недостаточна для формирования целостного представления о селевой опасности в регионе в целом. Так как подавляющее большинство выявленных селевых бассейнов на территории Карачаево-Черкесской республики находятся в труднодоступных и малоосвоенных районах, исследование их на территории КЧР до сих пор носит лишь эпизодический характер, и до настоящего времени полномасштабных работ по оценке опасности (активности) речных бассейнов КЧР не проводилось. К тому же, являясь сложными динамическими системами, сели требуют постоянного уточнения карт территорий их развития. Для территории Северного Кавказа к настоящему времени селевая активность определена только на территории Кабардино-Балкарской республики (Кондратьева Н.В., 2007). Знание этого параметра для интенсивно осваиваемой под рекреационные комплексы территории КЧР имеет важное практическое значение.

Цель диссертационной работы.

Задачи:

• на основе картографического материала, с помощью ГИС программ, определить морфометрические параметры селевых бассейнов республики;

Защищаемые положения.

1. Результаты районирования территории КЧР по генезису селей в зависимости от абсолютной высоты истока и по пораженности селями

различного генезиса.

5. Методика определения максимального объема твердых отложений селя на территории Западного Кавказа.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

Исходные материалы и объекты исследования.

В качестве объекта исследования выбрана территория Карачаево-Черкесской республики.

В диссертационной работе использованы данные исследований Ростовского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей

среды с региональными функциями («РОСТОВСКИЙ ЦГМС-Р»), федерального государственного бюджетного учреждения «Высокогорный геофизический институт» (ФГБУ «ВГИ»), а также данные, содержащиеся в литературных источниках, архивных и справочных материалах. Также основой работы явились материалы полевых обследований территории КЧР, выполненных в рамках НИР, в которых участвовал автор в качестве исполнителя.

Созданные карты могут использоваться для прогнозной оценки селевой деятельности различного генезиса, адаптированноой к конкретной части территории КЧР.

глобальных изменений» (г. Владикавказ, 2010), на конференции молодых ученых «Наука и устойчивое развитие» (г. Нальчик, 2010), на совещании Росгидромета «Гидрометеорологические проблемы освоения горных территорий Северного Кавказа в связи с изменением климата» (п. Домбай, 2011), на конференции молодых ученых, посвященной 55-летию института прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (Москва, 2011), на Всероссийской научно-практической конференции «Новые технологии в науке о Земле и горном деле» (г. Новый Афон, 2012).

Работа удостоена гранта Министерства образования и науки Российской Федерации (Государственный контракт № 14.740.11.1213 "Районирование территории Западного Кавказа по селевой активности" (шифр "2011-1.3.2151-006") от 14 июня 2011 года в рамках мероприятия 1.3.2 "Проведение научных исследований целевыми аспирантами.", мероприятия 1.3 "Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук и целевыми аспирантами в научно-образовательных центрах", направления 1 "Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий" федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы).

Автор диссертации принял участие, в составе группы от ФГБУ «ВГИ», в работах по обеспечению лавинно-селевой безопасности на Красной Поляне (Адлерский район) (февраль 2012, 2013 гг.) (Поручение Правительства РФ от 6.04.2010 г. № ДК-П9-2144), где были собраны полевые данные о селепроявлениях на территории краснополянской котловины, которые были использованы в настоящей работе.

Объем и структура работы.

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПР

Информация о работе

Гяургиева, Марьяна Мартиновна
кандидата географических наук
Нальчик, 2013
ВАК 25.00.23

Диссертация

Районирование территории Карачаево-Черкесской Республики по пораженности селями различного генезиса (Западный Кавказ) - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы