Понятие о селевых потоках
Селевой поток — это внезапно возникающий в горах кратковременный, обильно насыщенный наносами поток. Он проходит по руслам горных рек. Нарастание расходов в реке происходит в течение нескольких минут, а часто селевой поток движется внезапно, как и прорывная волна, с четко выраженным передним валом, обладающим огромной разрушительной силой. Его движение сопровождается сильнейшим шумом. Селевые потоки образуются не на всех горных, а только на селеносных реках.
Несмотря на приведенные общие признаки, селевые потоки по природе образования и характеристикам сильно отличаются друг от друга, что следует учитывать при разработке проектов противоселевых сооружений. Селевой поток на малой реке — явление с повторяемостью один раз в 5... 15 лет. На средних реках селевые потоки наблюдаются чаще, так как они приходят то с одного, то с другого притока.
Наиболее изучен селевой поток, формирующийся по причине обильного теплового ливня, который вызывает таяние низкогорных снегов, а иногда и прорывы ледниковых озер. Такой поток, насыщенный наносами на склонах, мчится по руслу горной реки и вовлекает в движение донные отложения рекн, а также многочисленные конусы осыпей, упирающихся основанием в пойму реки. Пройдя путь, достигающий иногда и десятки километров, он насыщается наносами до 300 кг в 1 м3 (объемная плотность потока около 1200 кг/м3). Однако по этой схеме поток не может насытиться больше, чем 1200 кг/м3, так как при насыщении увеличивается вязкость, а она уменьшает его размывающую способность.
Это обычно несвязные потоки, в которых проявляется характерная кинематика турбулентного потока. В зависимости от количества мелких иа носов, придающих вязкость, они могут иметь разный облик, но главный их признак состоит в том, что наносы перемещаются водным потоком.
Граница, отделяющая несвязный селевой поток от обычного ливневого, очень условна. Она определяется насыщением потока наносами— 100...150 кг/м3. В качестве уточняющих факторов должны быть использованы частота и внезапность появления потока с большим расходом, а также характер отложений наносов на конусе выноса.
Природа образования грязевых связных селевых потоков иная. Причиной их образования служат затяжные моросящие дожди. Рыхлые грунты, лежащие на крутых склонах горных ущелий и долин, насыщаются водой, которая фильтрует в них с градиентом, близким к единице.
Интенсивность осадков может превысить отток воды, тогда весь воздух из этих рыхлых пород будет вытеснен, возникнет эффект взвешивания частиц грунта в воде. Грунт, в котором благодаря сильному промачиванию уменьшился угол внутреннего трения и произошло взвешивание его в воде, приходит в движение по круто наклоненной подстилающей поверхности склона горы из связного грунта. Сползающая селевая масса, состоящая из разнозернистых частиц грунта и воды, напоминает по внешнему виду бетонную смесь и обладает такими же свойствами текучести. Имея большую объемную плотность, она устремляется вниз по руслу горной речки. Объемная плотность таких потоков может достигать 2,5 т/м3. Это особая форма твердого стока в условиях гор (М. С. Гагошидзе); движение горной массы вниз обусловлено в данном случае не движением воды, подвижностью смесн из частиц грунта и воды как квазиоднородной тяжелой жидкости. Такой вязкий поток перемещается с огромной скоростью (до 5...7 м/с) не в виде обычного течения жидкости, а путем скольжения по дну горной речки при незначительном внутреннем перемещении отдельных масс. Он взвешивает и перемещает огромные Глыбы скальной породы, обломки конструкций мостов и другие громоздкие тела.
Для всех селевых потоков характерны стремительность нарастания расходов, огромная концентрация грунта и заметно увеличенная скорость течения (по сравнению с водным потоком ). При значительном разбавлении водой старших рек признаки селевого потока исчезают.
Вред, причиняемый селевыми потоками, весьма велик. В узком русле они имеют значительную глубину, подвижность и стремительно продвигаются, разрушая все препятствия на своем пути. При выходе из гор глубина резко уменьшается, вода «отходит», твердая составляющая потока теряет подвижность и «застывает».
Характерная особенность селевых выносов — неупорядоченная смесь отложений самой различной крупности — от илистых частиц глинозема до крупных обломков скалы. Обширные площади полей с плодородной почвой оказываются покрытыми «глинобетонными» отложениями, объем которых исчисляется сотнями тысяч и миллионами кубометров. Они заваливают также речные гидротехнические сооружения, дороги и даже населенные пункты.
Уменьшение возможности формирования и вредных последствий прохождения селевых потоков достигается проведением организационных, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий.
Один из существенных исходных элементов проектирования этих мероприятий— прогноз объема и наибольшего расхода селевого потока, а также его характера (по консистенции).