CC BY
9НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №1 2014
ЭеЖ 551.581
Геогр. гылымд. канд. М.М. Молдахметов *
Геогр. гылымд. канд. Л.К. Махмудова
Геогр. гылымд. канд. А.К. Мусина
КЛИМАТТЬЩ ЭЗГЕРМЕЛЫ1П ЖАГДАЙЫНДА СЕЛ ТАСЦЫНДАРЫНЬЩ ЕСЕПТ1К ПАРАМЕТРЛЕР1Н АЩЫНДАУДА ЖАСАНДЫ ЖОЛМЕН СЕЛ ЦАЛЫПТАСТЫРУ ЭКСПЕРИМЕНТТЕР1НЩ МАЦЫЗДЫЛЫГЫ ЖАЙЫНДА
КЛИМАТТЬЩ вЗГЕРМЕШтП, СЕЛ ТАСКЫ1НДАРЫ, СЕЛ ЦАЛЫПТАСТЫРУ ЭКСПЕРИМЕНТТЕР1, ЕСЕПТ1К
ПАРАМЕТРЛЕР
Мацалада вткен гасырдыц ектшг жартысынан бастап ЖYргiзiлген сел тасцындарын жасанды жолмен цалыптастыру эксперименттер1 сараланып, осындай эксперименттердщ климаттыц взгермелiлiгi жагдайындагы мацыздылыгы келтiрiлген.
Тэжiрибелiк зерттеулер ба;ылау жумыстарымен ;атар, жаратылыстану гылымыньщ теориялы; дамуыныц негiзiн ;^райды. Тэж1рибенщ стационарлы; ба;ылаудан ерекшелiгi - тэжiрибе кезiнде ба;ылаушы процестщ табиги жYрiсiне араласа алады, ал мониторинг жYргiзу кезiнде процесс табиги жагдайда етш, ба;ылаушы оны езгерте алмайды. Дегенмен, мониторинг белгш бiр ма;сат;а, ба;ылау тэсiлiне ие на;ты уйымдастырылган процесс.
Тэж1рибелш эдiс гылыми таным процешнде кещнен ;олданылады. Тэж1рибе зерттелiп отырган процеске белсендi эсер ету ар;ылы ;арапайым ба;ылауды толы;тыра отырып, шынды;;а анагурлым жа;ын фактiлердi, ^былыстар арасындагы эмпирикалы; тэуелдiлiктердi ай;ындауга жэне теориялы; угымдар мен ба;ылаулар арасында байланыс орнатуга мYмкiндiк бередi. еткен гасырдыц екiншi жартысынан бастап, тэжiрибелiк эдютер кеп жагдайда iргелi гылыми зерттеулерде де, ;олданбалы зерттеулерде де пайдаланыла бастады. Тэжiрибе гылыми зерттеу кезвде ;андай да бiр мэселенi белсендо, эрi ма;сатты турде зерттеуге мYмкiндiк бередi.
Сел ;убылыстарынан ;органудыц тиiмдi тэсiлдерiн жаса;тау Yшiн, сел ;убылысыныц табигатын барынша толы; ашып, оныц есептiк
* КазНУ им. аль-Фараби, г. Алматы 96
пaрaметрлершщ жеткшкп децгейде сенiмдi aныктaлyынa кол жеткiзy кaжет. Тayлы жэне тayaлды ayдaндaр кзркынды игерiлген жaFдaйдa селден KорFaнy шaрaлaрыньщ мэнi aртa тYседi. Б^л мэселенщ шешiмi, ец aлдымен, сел кaлыптaсy процестерi жaйлы бшм децгешнщ aртyы жэне сел тaскындaры сипaттaмaлaрын есептеy эдютершщ жетiлдiрiлy дэрежес aркылы aныктaлaды.
Сел кaлыптaстырy ошaктaрыныц aдaм жетyi киын жерлерде орнaлaсyы, сел тaскыныньщ кенеттен тyындayы, кыс^ ya^rc aрaлыFындa eтетiндiгi, сирек кaйтaлaнaтындыFы, эртYрлi тaбиFи жaFдaйлaрдa эртYрлi формaдa жэне мeлшерде кeрiнiс берyi сел тaскындaры жeнiндегi бшмнщ жинaктaлyын киындaтaды. Сондыкган, зерттеyшiлер сел тaскыныньщ ситты мен типiн тек Kara кaлыптaскaн шeriндiлердщ к¥Paмы жэне тaскынныц aрнa мен 6a^a дa нысaндaрFa эсер етy нэтижесi бойыншa aныктaй aлaды. М^дай мэлiметтерге CYЙене отырып жaсaлFaн Kорытындылaрдыц сaндык сипaтынa кaрaFaндa, сaпaлык сипaты aйкын болaды. Себебi кейде бiр сaрaпшы жaсaFaн корытынды екiншi бiр сaрaпшыныц жaсaFaн т^жырымыга ^йшы келiп жaтaды. Сел тaскындaрыныц кaлдырFaн iздерiн зертеy бaрысындa aлынFaн такты нэтижелер сел процестерi жaйлы эртYрлi гипотезa жaсayFa негiз болFaнымен, к¥былыстыц гакты теориясын жaсayFa жеткiлiксiз. Ал сенiмдi мэлiметтер тек эксперимент негiзiнде Faнa aлынaды, OFaн eткен Faсырдыц 70 жылдaры Ю.Б. Виногрaдовтьщ бaсшылыFымен жYзеге aсырылFaн жaсaнды жолмен сел кaлыптaстырy эксперименттерi дэлел болa aлaды [3, б, 7, S, 9].
Сел тaскындaрын жaсaнды жолмен кaлыптaстырy экспериментерi селдщ кaлыптaсy мехaнизмiн зерттеyге, тaскынньщ гидрaвликaлык пaрaметрлерi aрaсындaFы тэyелдiлiктi aйкындayFa, олaрдыц инженерлiк имaрaттaрFa эсер етy сипaтын amiKrayFa жэне 6a^a дa бiркaтaр мэселелер бойыншa тaнымдык тYсiнiк кaлыптaстырyFa мYмкiндiк бердi.
Эткен Faсырдыц 40 жж. соцыга кaрaй зерттеyшiлердiц сел тaскынын «пробиркaдa e^yre» болмaйтындыFынa кeздерi жеттi. Сол кезенде негiзделген сел кaлыптaсyыньщ «гидрологиялык» т¥жырымдaмaсы сел тaбиFaтынa ^тысты кeптеген C¥рaктaрFa жayaп бере aлмaды. Ал су тaскындaрыныц негiзгi сипaттaмaлaрын amiKrayFa aрнaлFaн есептiк формyлaлaрды сел тaскынын есеи-г^ге колдaнyдыц негiзсiз екендiгi дэлелдендi [2].
97
Эткен Faсырдыц II жaртысындa Ka3aK гидрометеорологиялык Fылыми-зерттеy институтыныц (Ka3rMF3K) кызметкерлерi Алмaты мaцындaFы Шынб¥лaк жылFaсыныц aрнaсындa колдa бaр формyлaлaрдыц тaскын жылдaмдыFын есептеуге жaрaмдылыFын тэжiрибе жYзiнде тексерiп гару Yшiн, кыс^ ya^i^a eтетiн су тaскындaрын жaсaнды жолмен кaлыптaстырды. Су жiберy кeлемi 400 м3, aл су тaскыныньщ ец жоFaры eriMi 10 м3/с aспaды. Арнaныц тэжiрибелiк yчaскедегi ецiстiгiнiц жеткiлiксiздiгi (0,1б) жэне тYпкi тay жыныстaрыныц жер бетше шыFып жaтyы су тaскыныньщ Karra мaтериaлдaрмен (тыFыздыFы 1100...1200 кг/м3) толысу дэрежесiн тeмендеттi [4]. Дегенмен, селдщ жYрiп eтyi мен оныц iздерiн зертеуге бaFыттaлFaн бaкылayлaр нэтижесiнде aлынFaн мэлiметтердi тaлдay KaзГMFЗИ селтaнyшылaрынa !ле АлaтayындaFы сел к¥былыстaрыныц тaбиFaтынa деген кeзкaрaстaрды кaйтa кaрaстырyды тaлaп ететш селдердiц кaлыптaсyы мен динaмикaсы жaйлы бiркaтaр корытынды жaсayFa мYмкiндiк бердь Mысaлы, селдiц кaлыптaсyы кезiнде беткейлерде орнaлaскaн бос сыныкты мaтериaлдaрFa кaрaFaндa aрнaлык шeгiндiлердiц бaсым болaтындыFы б^рын кaлыптaскaн пiкiрге кaрaмa-кaйшы келетiн кaFидaт ^сынылып, негiзделдi. Сел тaскындaры мен осы селдi кaлыптaстырaтын су eтiмдерiнiц мэлiметтерiн сaлыстырa отырып тaлдay бaрысындa сел мaссaсыныц тыFыздыFы aнaF¥рлым жоFaры (есептеулерде кaбылдaнaтыннaн бaскa) болaтындыFы жeнiнде, сондaй-aк тaскынFa iлесетiн бос сыныкты мaтериaлдaрдыц ылFaлдылыFын ескерyдiц кaжеттiлiгi жeнiнде корытынды жaсaлды. Сел тaскыныныц eriMrn есептеуге aрнaлFaн формyлaлaр ^сынылды [5].
Сонымен, aлFaш рет жYргiзiлген эксперименттер сел тaскындaрын тaбиFи aрнaлaрдa жaсaнды жолмен кaлыптaстырyFa болaтындыFын дэлелдеп Rara коймaй, сонымен кaтaр олaрды жYргiзy бiлiктiлiк дaFдылaрын мецгеруге жэне бiркaтaр прaктикaлык мэселелердi шешуге мYмкiндiк беретшш нaктылaды. Тэжрибе бaрысындa жaсaктaлFaн селеметриялык aспaптaр сынaлды, тaскынныц гидрaвликaлык пaрaметрлерiнiц мэндерi aлынды, кедiр-б¥дырлык коэффициентi aныктaлды. Тэжiрибе нэтижелерi сел тaскынын олaрдыц кaлдырFaн iздерi бойыншa зерттеу эдюш жaсaктay кезiнде пaйдaлaнылды [10].
ЖaсaлFaн тэжiрибелердiц кемшiлiгi ретiнде жaсaнды сел жYргiзiлген yчaскенiц ецiстiгi жеткiлiксiз болFaндыFын, сел процесiнiц кецiстiктiк жэне yaкыттык дaмyыныц шектеyлiлiгiн, «сел ошaктaрыныц» жaсaндылыFын aтayFa болaды [4].
9S
Сел тас;ындары жасанды жолмен ;алыптастырылFан Шымбула; полигонындаFы тэж1рибелер тек ;уаты аз селдш су тас;ындарын тyындатyFа мYмкiндiк бердi. Лайлы-тасты сел тас;ындарын жасанды жолмен ;алыптастыру Yшiн, кeлемi ондаFан мыц м3 ;урайтын су ;оймасыныц, тэж1рибе жасаyшыларFа алдын-ала жобаланFан су eтiмдерiн жiберiп турyFа мYмкiндiк беретш су жiберy жYЙесiнiц болуы шарт жэне сел ;алыптастырушы грунттардыц ;орына бай сел оша;тары бар жаца полигон iздестiрy ;ажет болды [10]. Селдi жасанды жолмен табиFи сел ошаFында ;алыптастырyFа мYмкiндiк беретiн кец ау;ымды тэжiрибе ;ажет болды. K^3rMF3H сел тас;ындары бeлiмiнiц мамандары 1969... 1970 жж. аэрофотосyреттердi бажайлау кезiнде мундай оша;тыц Алматы ;аласынан батыс;а ;арай 60 км жердегi ШамалFан eзенiнiц бастауы мацында 2644...2900 м бшкпк аралыFында орналас^анды^ын аны;тады. Осы iрi сел жырFысыныц параметрлерi келесi шамалармен сипатталады: бас оша; узынды^ы - 930 м, жоFарFы жиегi бойынша алынFан орташа енi - 95 м, орташа терендiгi - 45 м. ЖырFыныц жоFарFы жаFындаFы ^не морена кертпешiнде бос кeл ;азаншуц;ыры ай;ын бай;алады. Осы сел ошаFыныц ;алыптасуына жэне ;уатты сел тас;ыныныц жYрiп eтyiне аталFан галдщ а;тарылуы септiгiн тигiзyi мYмкiн [2]. 1972 ж. 2900 м бшкпкте орналас;ан кeне мореналы; кeлтэрiздi ойысты туйы;тайтын бeгет салынды. Бeгеттiц су аFызFыш бeлiгiнiц ;урамында сел ошаFына eтiмi S0...100 м3/с ;урайтын суды ж1берш туруды ;амтамасыз ететiн дроссельдiк типтеп екi ярусты жап;ыш жYЙесi болды. ШамалFан полигонында 1972 ж. тамыз айында ец алFаш;ы тэж1рибе erri. Жэне 197S ж. дейiн селтанушылар сел жeнiнде бурыныра; ;алыптас;ан бiлiмдi тэжiрибе жYзiнде на;тылау ма;сатында, тас;ынныц ;алыптасу механизмi мен кинематикасы жeнiндегi жаца гипотезаларды тексеру Yшiн, жаца селеметриялы; аспаптарды жэне ;ула;тандыру жYЙесiн сынау Yшiн таFы да тeрт рет жиналFан болатын.
Тэж1рибе кезiнде сел тас;ыныныц ;атты жэне суйы; ;ураушыларыныц ;атынасына баса назар аударылды. Ол Yшiн полигондаFы сел жырFысыныц, арнасыныц жэне ысырынды алацныц сипатты yчаскелерiнде 104 геодезиялы; кeлденец ;имадан туратын жYЙе жасалды. Кeлденец ;ималардыц арасындаFы орташа ;ашы;ты; жырFыларда 30 м, ал ысырынды алацдарында 100 м аралы;ты ;амтыды. Кeлденец ;ималарды нивелирлеу деректерi бойынша сел тас;ыны жYрiп eткенге дейiнгi жэне кешнп эрбiр жекелеген yчаскедегi тас;ыюта шккен немесе шeккен селдiц ;атты ;ураушыларыныц мeлшерi баFаланды. Су
99
к^раушысыныц кeлемi су коймасынан жiберiлген су епмшщ жэне грунттардыц ылгалдылыгыныц мэндерi аркылы аныкталды. Сел таскыныныц к¥рамындагы арналык су кeлемi жалпы су келемшщ 1 % кем болгандыктан, оныц кeлемi ескерiлмедi.
Ал 1972 жэне 1973 жж. жYргiзiлген тэжрибелерде таскынныц с^йык жэне катты фазаларыныц кeлемi жeнiндегi мэлiметтер бойынша есептелген сел жYрген кездегi сел коспасыныц орташа тыгыздыгы, сэйкесiнше, 2070 жэне 2040 кг/м3 к¥рады [10]. Таскынныц жекелеген жалдарында сел коспасыныц тыгыздыгы орташа мэннен айтарлыктай жогары болды.
1978 ж. жYргiзiлген тэж1рибеде сел коспасыныц орташа тыгыздыгы 2000 кг/м3 кем болды, ал селдщ басы eткен кешнп коспаныц тыгыздыгы 2300 кг/м3 жуык болды. Осы мэлiметтердiц нэтижесiнде арна калыптастырушы мэннен асып тYсетiн eтiмге ие су агыныныц ецiстiгi 0,3 кем болмайтын сел жыргыныц бос жыныстарымен эрекеттесуi тыгыздыгы жогары сел коспасыныц калыптасуына алып келетiндiгi дэлелдендi. Тэжiрибе мэлiметтерiн талдау барысында KaзГМFЗИ мамандары мынадай т^жырым жасады: «Осы ауданныц геоморфологиялык жагдайы мен тау жыныстарыныц физикалык механикалык касиеттерi 1ле Алатауыныц солтYCтiк беткешнщ барлык орталык бeлiгiне тэн болгандыктан, тэж1рибе нэтижелерi 1ле Алатауы жагдайында жацбырлы жэне актарылушы су таскындары таскын к¥рамындагы мeлшерi 40 % аспайтын катты материалдардыц сумен тасымалдану процесi тYрiндегi тек турбуленттi (III БYкiлодактык сел конференциясыныц терминологиясы бойынша) деп аталатын селдердi калыптастыра алады деген кец таралган пiкiрдi жокка шыгарады...».
Шамалган полигонындагы тэж1рибелер селеметриялык аспаптар мен к¥рылгыларды жэне сел каутн к¥лактандырудыц эртYрлi жYЙелерiн сынактан eткiзуге мYмкiндiк жасады.
Тэжiрибелiк зерттеулер сел к¥былыстары жайлы бiлiмдi айтарлыктай молайтып, эртYрлi эдiстемелiк к¥жаттар, сел процесшщ теориялык мэселелерi, селден коргану шаралары жайлы н^скаулыктар жасактаудыц негiзi болды.
Кейiнiрек сел таскындарын жасанды жолмен калыптастыру эксперименттерi 1991 жэне 2003 жж. «К^азселденкоргау» ММ басшылыгымен аталган Шамалган eзенi алабында ею рет жYзеге асырылды. Б^л зерттеу тэжiрибелерiнiц максаты да алдыцгы жYргiзiлген
100
тэжiрибелердегiдей сел табигатын ай;ындаумен ;атар, сел тас;ындарыныц есептiк сипаттамаларын алуга арналды жэне де осы есептiк сипаттамаларды сел жYрiп жат;ан уа;ытта пркеуге арналган арнайы ;^рылгыларды сына;тан етюзуге багытталды.
Климаттыц галамды; езгеруiне байланысты 20 г. соцгы онжылдыгы мен 21 г. бiрiншi онжылдыгында Каза;станныц шыгыс, ощуспк-шы^ыс жэне ощуспк таулы аудандарында сел эрекетплшшц артатындыгы жайлы болжамдар бiр;атар эдебиет кездерiнде жарияланып жYP [1, 11]. еткен Fасырда Каза;станныц таулы аудандарында салынFан селден ;орFану имараттары климаттыц стационарлыFына непзделш, жобаланды. Ал, климаттыц Fаламды; езгермелшп селден ;орFану имараттарын жобалауFа, т¥рFызуFа жэне пайдалануFа гидролгиялы; т¥рFыдан непз болатын есептiк параметрлердi ;айта ;арастыруды ;ажет етiп отыр. Сол себепт сел тас;ындарын жасанды жолмен ;алыптастыру эксперименттерiн кезектi уа;ытын кейiнге ысырмай, дер кезiнде жYргiзiп отыру ;ажет.
ЭДЕБИЕТТЕР Т1З1М1
1. Баймагамбетов Б.О., Яфязова Р.К. К адаптации стратегии защиты от селей в условиях глобального потепления. // Вестник КазНТУ. - 2008. - №5(68). - С. 21-25.
2. Баймолдаев Т.А., Виноходов В.Н. «Казселезащита» - оперативные меры до и после стихии. - Алматы: Изд-во «Бастау», 2007. - 284 с.
3. Виноградов Ю.Б. Искусственное воспроизведение селевых потоков на экспериментальном полигоне в бассейне р. Чемолган. // Селевые потоки. - 1976. - № 1. - С. 3-6.
4. Виноградов Ю.Б. Этюды о селевых потоках. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 143 с.
5. Киренская Т. Л., Мочалов В.П., Раушенбах И.О. Исследование селевых потоков в КазНИИ // Труды КазНИИ Госкомгидромета. - 1982. -Вып. 81. - С. 70-83.
6. Киренская Т.Л., Степанова Т.С., Балабаев Ф.Г. «Чемолган-78» // Селевые потоки. - 1978 - № 3. - С. 86-92.
7. Степанова Т.С., Хонин Р.В., Кржечковская Н.И, Хайдаров А.Х. Результаты эксперимента по воспроизведению селевого потока в бассейне р. Чемолган в 1976 г. // Селевые потоки. - 1978. - № 3. - С. 86-92.
101
8. Хонин Р.В., Керемкулов В.А., Мочалов В.П. Третий эксперимент по искусственному воспроизведению грязекаменного протока. // Селевые потоки. - 1977. - №2. - С. 57-63.
9. Хонин Р.В., Мочалов В.П., Земс А.Э. Экспериментальный полигон в бассейне р. Чемолган и история его создания. // Селевые потоки. -1976. - №1. - С. 7-24.
10. Цукерман И.Г. Экспериментальные исследования селей // Труды Каз-НИИ Госкомгидромета. - 1982. - Вып. 81. - С. 84-97.
11. Яфязова Р.К. Глобальное потепление климата и селевая активность. Проблемы адаптации. // Гидрометеорология и экология. - 2001. - №3-4. - С. 97-106.
Поступила 16.01.2014
Канд. геогр. наук М.М. Молдахметов Канд. геогр. наук Л.К. Махмудова Канд. геогр. наук А.К. Мусина
О ЗНАЧИМОСТИ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ СЕЛЕВЫХ ПОТОКОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ В УСЛОВИЯХ НЕСТАЦИОНАРНОСТИ КЛИМАТА
В статье проанализированы экспериментальные исследования воспроизведения искусственных селевых потоков, начиная со второй половины прошлого столетия, и значимость проведения таких экспериментов в условиях нестационарности климата.
102
