CC BY
64
УДК: 551.311.8 (470.62)
А.Л. Шныпарков1, П.К. Колтерманн2, Ю.Г. Селиверстов3, С.А. Сократов4, В.Ф. Перов5 СЕЛЕВОЙ РИСК НА ЧЕРНОМОРСКОМ ПОБЕРЕЖЬЕ КАВКАЗА6
На основании полевых исследований 2011 г. на Черноморском побережье Кавказа от г. Новороссийск до г. Адлер выделено 118 бассейнов водотоков, в которых возможно формирование селевых явлений. Для оценки селевого риска использованы следующие показатели: вероятность гибели человека в результате воздействия селевого потока в течение года на конкретной территории — индивидуальный селевой риск; вероятное число жертв от селевых потоков за год на конкретной территории — коллективный риск. Представленные в виде карты результаты показывают, что ни в одном из бассейнов уровень индивидуального селевого риска не превышает допустимого. Количественная характеристика этого показателя значительно разнится от бассейна к бассейну. Коллективный селевой риск для территории в целом оказался равен 0,86 человека в год, т.е. в среднем от селевых потоков здесь гибнет менее 1 человека за год.
Ключевые слова: селевые потоки, селевые паводки, картографирование, селевой риск.
Введение. Согласно оценке В.Ф. Перова [1], Черноморское побережье Кавказа характеризуется слабой степенью селевой опасности и лишь в высокогорных зонах селевая опасность характеризуется средней степенью.
При этом в XX — начале XXI в. на Черноморском побережье Кавказа неоднократно происходили катастрофические селевые процессы со значительными разрушениями и человеческими жертвами, первые упоминания о которых относятся к концу XIX в. [4]. Наиболее часто селевые явления отмечались в районе городов Новороссийск, Туапсе, пос. Лазаревское, а также в бассейне р. Мзымта.
В таблице представлены наиболее катастрофические чрезвычайные ситуации, произошедшие на Черноморском побережье Кавказа, связанные с прохождением селевых потоков.
Интерес к количественной оценке селевого риска в этом регионе определяется активизировавшимся в последние годы его освоением, особенно в связи со строительством олимпийских объектов. Активизация селевой деятельности в настоящее время создает угрозу федеральной автомобильной дороге М-4, автодорогам республиканского и местного значения, железной дороге на участке от верховьев р. Туапсе до Адлера и по долине р. Мзымта, а также многочисленным зданиям и сооружениям в долинах рек.
Постановка проблемы. Участившиеся случаи схода селевых потоков в последние годы на Черноморском побережье Кавказа вынуждают не только качественно, но и количественно оценивать степень селевой опас-
ности. Для количественной оценки селевой опасности используется понятие о риске как вероятности нежелательных последствий в результате воздействия селевых потоков на население и хозяйство. Основные показатели при оценке риска социальные и экономические. К социальным показателям риска относятся коллективный и индивидуальный риск, а к экономическим — экономические потери и ущерб в разных вариациях. Индивидуальный риск выражается в вероятности гибели человека в год, а коллективный — в числе жертв в год.
Селевой риск на Черноморском побережье Кавказа оценивался в социальных показателях: индивидуальный селевой риск — вероятность гибели конкретного человека из всей совокупности людей, проживающих на оцениваемой территории, в результате воздействия селевого потока в течение года на конкретной территории, а коллективный риск — вероятное число жертв от селевых потоков за год на конкретной территории.
Для целей управления риском (снижение материальных и людских потерь) применяют такие его уровни, как приемлемый, допустимый и неприемлемый. Выбор уровня приемлемого риска — важная политическая, экономическая и управленческая проблема [8]. Величина принятого уровня приемлемого риска отражает отношение государства к обеспечению безопасности его населения.
В настоящее время в некоторых европейских странах законодательно приняты уровни приемлемого риска. В России законодательно уровни неприемле-
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория оценки природного риска, научно-исследовательская лаборатория снежных лавин и селей, вед. науч. с.; e-mail: malyn2006@yandex.ru
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория оценки природного риска, профессор; e-mail: peter.koltermann@gmail.com
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория оценки природного риска, научно-исследовательская лаборатория снежных лавин и селей, науч. с.; e-mail: yus5@yandex.ru
4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, лаборатория оценки природного риска, научно-исследовательская лаборатория снежных лавин и селей, ст. науч. с.; e-mail: sergey@mac.com
5 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, научно-исследовательская лаборатория снежных лавин и селей, вед. науч. с.; e-mail: vperov31@bk.ru
6 Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Правительства Российской Федерации (№ 11.G34.31.0007) и Госконтракта Минобранауки РФ (№ 14.515.11.0009).
Наиболее катастрофические случаи прохождения селевых потоков на Черноморском побережье Кавказа
Место схода селей Дата схода селей Нанесенный ущерб
Район Новороссийска, балки Старошоссейная, Кольцовская, Краснозеленых, Нефтяная 02.09.1929 Селевыми отложениями засыпаны основные магистрали
Район Новороссийска, балки на южном склоне Мархотского хребта 28.07.1931 Поврежден элеватор, нарушено водоснабжение, повреждены ж/д пути, нарушено ж/д сообщение. Селевыми отложениями засыпаны основные магистрали
Краснодарский край, г. Туапсе, р. Туапсе Август 1945 Выход водяного смерча на сушу, разрушено много домов, сорваны мосты, повреждены гидротехнические сооружения. Были жертвы
Краснодарский край, г. Туапсе, р. Туапсе 01.08.1991 Пропали без вести 11 человек. Разрушено полотно ж/д, водопровод, газопровод, ЛЭП. Ширина потока достигала нескольких десятков метров, а высота подъема воды составляла 11—12 м
Долина р. Цемесс, г. Новороссийск, Широкая балка 07—09.08.2002 Затоплены центральные улицы города, смыт мост, разрушены многие дома и пансионаты на побережье
Краснодарский край, перегон Сочи—Ту-апсе 07.08.2002 Из-за сильных дождей между станциями Якорная щель и Чеми-токвадже на перегоне Сочи—Туапсе сошел селевой поток, который разрушил 300 м ж/д полотна и повредил 4 опоры ЛЭП
Туапсинский район, на железнодорожном перегоне Туапсе—Сочи Северо-Кавказской железной дороги в районе станции Водопадный 21.06.2005 В 03:15 по московскому времени из-за длительных и обильных дождей произошел сход селевых масс с горного массива на железнодорожное полотно в момент прохождения грузового поезда. В результате сошли 18 грузовых вагонов, 3 из которых сброшены селем в море
Краснодарский край, Туапсинский район, участок железной дороги Шепси—Водо-падный 06.05.2011 Жертв и пострадавших в результате стихийного бедствия не было. Движение на перегоне было закрыто. На несколько часов задержано движение пассажирских поездов № 301 Минск—Адлер, № 101, 103 Москва—Адлер
Краснодарский край, Красная Поляна, п. Эсто-Садок, руч. Рудничный 21.07.2011 Занесена насосная станция. Жертв нет
Краснодарский край, Красная Поляна, верховья р. Мзымта 17.04.2012 Сошедший селевой поток разрушил строящуюся автодорогу. Погиб 1 человек
мого, допустимого и приемлемого риска пока не установлены, но специалисты (в том числе МЧС РФ) предлагают принять значение неприемлемого уровня риска В.ы > 1-10-4, допустимого от 1-10-5 до 1-10-6, а приемлемого < 1-10-7. Принятие более низких уровней приемлемого риска в настоящее время затруднено тем, что в таком случае необходимо бы было направить значительные средства на снижение существующего уровня риска.
Материалы и методы исследований. Оценку индивидуального и коллективного селевого риска выполняли на основе полевых обследований, проведенных сотрудниками лаборатории оценки природных рисков географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова в период с 20 по 29 октября 2011 г. За этот период обследован 121 бассейн с временными и постоянными водотоками на Черноморском побережье Кавказа от п. Абрау-Дюрсо до г. Адлер. В полевых условиях по следам прошедших селевых потоков выявлены селевые бассейны, тип и вид селевых потоков, геоморфологические, геологические, метеорологические условия формирования селевых потоков, режим селевой деятельности. Уточнялись территории, занятые
поселениями в селевых бассейнах, количественные морфометрические характеристики селевых бассейнов. Для оценки численности населения использованы данные переписи населения.
Условия формирования селевых потоков в регионе. Условия формирования селевых потоков на Черноморском побережье Кавказа, а также активность и интенсивность селевой деятельности определяются климатическими, литологическими и геоботаническими условиями.
Климатические условия Черноморского побережья Кавказа характеризуются довольно высокой среднегодовой температурой воздуха — от 12,6 °С (метеостанция (м/с) Новороссийск) до 14,2 °С (м/с Адлер). Продолжительный период с положительной температурой воздуха формирует благоприятные условия для длительного селеопасного периода. В низкогорье формирование селевых потоков возможно в течение 10—11 месяцев в году, в среднегорье — 7—9 месяцев, а в высокогорье — до 6—7 месяцев. Продолжительность основного селеопасного периода (период, когда формируется до 90% всех селевых потоков) составляет 9, 5 и 4 месяца соответственно. Множество оттепелей
в течение зимнего периода на фоне высокой температуры воздуха с высокой вероятностью выпадения жидких осадков на снежный покров в среднегорье и высокогорье создает благоприятные условия для образования водоснежных потоков или снеговых селей.
Ведущую роль в формировании селевых процессов играют жидкие осадки. На Черноморском побережье Кавказа отмечается увеличение количества осадков, в том числе в жидком виде, вдоль побережья от г. Новороссийск (724 мм) до г. Адлер (1377 мм), а также их увеличение с высотой (м/с Ачишхо, 3242 мм). Максимум осадков приходится на зимний период, с ноября по март, когда в отдельных районах выпадает до 60—70% годовой нормы. В течение года неоднократно отмечается выпадение обильных осадков с высокой интенсивностью. На побережье ежегодно выпадают ливни с интенсивностью более 30 мм/сут, а в высокогорье — с интенсивностью >100 мм/сут. Экстремально высокая интенсивность осадков отмечается обычно в июне—августе, что связано с выходом водяных смерчей на сушу, которые играют немаловажную роль в формировании селевых явлений на Черноморском побережье Кавказа [2, 10].
В литологическом плане Черноморское побережье Кавказа можно разделить на две части. Северо-западная часть от Анапы до Туапсе сложена флишевыми и субфлишевыми карбонатными и терригенно-кар-бонатными меловыми и палеогеновыми отложениями. Здесь породы интенсивно дислоцированы, смяты в сложные, мелкие, часто изоклинальные складки, осложненные разрывами и мелкими надвигами [9]. Юго-восточная часть побережья от Туапсе до Адлера сложена субплатформенными отложениями мела, палеогена и неогена. В юго-восточной части территории слоистые отложения известняков и песчано-глини-стых пород формируют обычно пологие складки [9]. Устойчивость горных пород к денудации и эрозии также различна в пределах Черноморского побережья Кавказа. Наибольшие площади комплексов пород с высоким эрозионным потенциалом распространены от Анапы до Новороссийска, затем от Криницы до Аше и от Головинки до границы России с Абхазией.
Активные тектонические процессы с высокой сейсмической активностью (до 9—10 баллов) также благоприятствуют селеобразованию. Наиболее опасны в сейсмическом отношении участки от Анапы до Новороссийска и от Сочи до границы с Абхазией, включая долину р. Мзымта.
Значительная залесенность склонов Черноморского побережья Кавказа (более 80%) играет существенную роль в ограничении формирования селевых явлений. Наиболее распространены дубовые леса с грабом, ясенем, буком, яблоней, грушей и другими породами деревьев. Сравнительно небольшими массивами представлены грабовые, буковые, сосновые, пихтовые, каштановые леса. Между Анапой и Архи-по-Осиповкой на месте вырубленных естественных лесов сформировались крупные участки кустарнико-
вой и горно-степной растительности. Значительная часть речных долин занята садовыми культурами.
В формировании селевых потоков огромную роль играет антропогенная деятельность, которая способствует интенсификации формирования селей. Особенно это касается территорий в районе г. Новороссийск и верховьев р. Мзымта, участков строительства олимпийских объектов, где нередко производились отвалы пород в русла рек при освоении карьерных разработок и строительстве зданий и сооружений. В районе городов Туапсе и Сочи активизация селевых явлений связана со сплошными рубками леса, которые, как правило, не сопровождаются необходимыми рекультивационными мероприятиями.
Селевая деятельность в регионе. В результате проведенных в 2011 г. полевых обследований выявлены три вида селевых явлений на Черноморском побережье Кавказа.
Классические грязекаменные селевые потоки формируются в высокогорной части, они возникают вследствие интенсивных коротких ливней, продолжительных обильных дождей и интенсивного таяния снега с выпадением жидких осадков. Грязекаменные селевые потоки обычно формируются в летне-осенний период (с июня по октябрь). Снеговые сели редки и формируются в марте—апреле, но возможны и в феврале. Повторяемость мелких грязекаменных потоков (до 1 тыс. м3) составляет 1 раз в 3—5 лет, более крупных грязекаменных селевых потоков (до 1 тыс. м3) — 1 раз в 15—20 лет, наконец, повторяемость селевых потоков объемом более 10 тыс. м3 — 1 раз в 50—100 лет.
Водокаменные и селевые паводки обычно отмечаются в средне- и низкогорье. Причинами их образования служат интенсивные ливни и выходы водяных смерчей на сушу. Наиболее часто они образуются также в летне-осенний период. Их повторяемость составляет 1 раз в 10 лет.
Помимо основных типов русловых селей в регионе распространены малые формы селевых явлений — склоновые и микросели. Микросели формируются обычно в районах, подверженных антропогенной деятельности (автодороги, железная дорога, новое строительство в высокогорье). Такие типы селей могут сходить ежегодно, объем их не превышает нескольких десятков кубометров.
Методика оценки селевого риска. К настоящему времени отечественных работ, посвященных оценке селевого риска, крайне мало. В работе А.Л. Шныпар-кова и др. [11] впервые выполнена оценка индивидуального и коллективного селевого риска для всей территории России в мелком масштабе. В публикации А.Ю. Баринова [2] сделана попытка оценки селевого риска также для территории Черноморского побережья Кавказа от Анапы до Туапсе, в качестве показателя оценки риска использована его степень, определяемая шириной селевого русла и высотой уровня селя.
Оценка индивидуального и коллективного селевого риска выполнена нами на основе формулы В.А. Ел-
кина [7], предложенной им для расчета индивидуального и коллективного рисков, связанных с карстовыми явлениями. Эта методика оценки риска была адаптирована для оценки индивидуального и коллективного лавинного риска в мелком масштабе [12, 13]. Для среднего масштаба, в котором оцениваются индивидуальный и коллективный селевые риски на Черноморском побережье Кавказа, дополнительно учитывается заселенная площадь, а также коэффициент летального исхода. Формулы расчета индивидуального и коллективного рисков учитывают их зависимость от геофизических показателей селевой деятельности (повторяемость, пораженность территории) и от социальных факторов (уязвимость населения в пространстве и времени, плотность и численность населения, заселенная площадь и коэффициент летального исхода).
Коллективный риск оценивается по формуле
Rco, = Pmf • V • V •d • K • F
где RcgJ — коллективный селевой риск, жертв/год; Pmf — повторяемость селей, число в год; Vs — уязвимость населения в пространстве; Vt — уязвимость населения во времени; d — плотность населения на оцениваемой территории, чел/км2; Щ — коэффициент летального исхода от селевых явлений; F — заселенная площадь в пределах селеопасной территории.
Уязвимость населения в пространстве зависит от пораженности населения:
V = S
где Sa — площадь селеопасной территории в пределах изучаемого бассейна, St — общая площадь бассейна.
Уязвимость населения во времени зависит от возможного периода нахождения человека в опасной зоне в течение суток и в течение года:
V = (td/24) (ty/365),
где td — время нахождения человека в селеопасной зоне в течение суток, ty — время нахождения человека в селеопасной зоне в течение года. Значение показателя ty соответствует продолжительности основного селеопасного периода, в течение которого сходит около 90% всех селевых потоков.
Расчет индивидуального селевого риска выполнен по формуле:
Rind = RcgJ/D,
где Rind — индивидуальный селевой риск, год-1; D — численность населения на рассматриваемой территории, человек.
Оценка селевого риска выполнена в масштабе 1:200 000. На основе полевых обследований Черноморского побережья Кавказа от г. Новороссийск до г. Адлер на карте выделено 118 бассейнов водотоков, в которых возможно формирование селевых явлений. Для каждого бассейна рассчитаны его морфометри-ческие параметры (площадь, уклон, пораженность селевыми потоками), характеристика селевой деятель-
ности (повторяемость), оценка численности населения, его плотности и заселенности, которые сведены в единую базу данных.
Повторяемость селевых потоков определена по научным публикациям, характеризующим этот показатель селевой деятельности на региональном уровне. Показатели продолжительности основного селеопас-ного периода взяты из работы [3], численность населения и его плотность — из данных Всероссийской переписи населения 2002 г. [6]. Площадь заселенной территории оценивалась авторами во время проведения полевых работ.
Оценку коллективного и индивидуального селевого риска и построение карты индивидуального селевого риска проводили для каждого из 118 бассейнов с помощью программного продукта ArcGIS. Затем выделялись районы с равными значениями индивидуального селевого риска по двум градациям: Яш от 1-10-5 до 1-10-7 и < 1-10-7, которые соответствуют допустимому и приемлемому уровням индивидуального риска [5].
Результаты исследований и их обсуждение. На Черноморском побережье Кавказа возможны селевые явления трех типов — грязекаменные, водокаменные и селевые паводки. Последние распространены практически повсеместно. Характерно также формирование микроселей антропогенного происхождения. Основные причины образования селевых явлений — интенсивные ливни и выходы водяных смерчей на сушу. Существенная роль в образовании селевых явлений в этом районе наряду с интенсивными ливнями принадлежит антропогенному воздействию.
Результаты оценки индивидуального селевого риска показали, что крупные бассейны в регионе (рисунок, а, б, в), за исключением р. Туапсе, характеризуются приемлемым уровнем индивидуального риска. Бассейны с допустимым уровнем риска сосредоточены на участках западнее г. Новороссийск, включая бассейны Абрау-Дюрсо и Широкой балки, в которых отмечены селевые потоки в районе населенных пунктов Кабардинка и Геленджик. К бассейнам с допустимым уровнем селевого риска относятся русла рек Джанхот, Хотецай, Бетта. Далее к юго-востоку полосой от р. Бжид до р. Шуюк практически все бассейны характеризуются допустимым уровнем индивидуального селевого риска. Следующий участок бассейнов с допустимым уровнем риска простирается от р. Куап-се до бассейна р. Битха, исключая бассейны р. Шахе, Глубокая, балку Фоткина, р. Осохой. Далее на юг допустимый уровень индивидуального селевого риска отмечается от р. Сочи до р. Херота, исключая бассейн р. Агура. Долины рек Мзымта и Псоу в их нижнем течении характеризуются приемлемым уровнем индивидуального селевого риска.
Уровень индивидуального селевого риска на всем побережье Черного моря в пределах России не превышает допустимого и в среднем для всего побережья составляет 3,3-10-6. Около 55% из 118 выделенных
ЗЭЧСЕ да<УЕ <0-Э№Е
Индивидуальный селевой риск на Черноморском побережье Кавказа: а — северная часть, б — центральная часть, в — южная часть
бассейнов Черноморского побережья Кавказа характеризуются допустимым и около 45% — приемлемым уровнем индивидуального селевого риска.
Результаты оценки коллективного селевого риска показали, что на территории Черноморского побережья Кавказа коллективный селевой риск составляет 0,86 человека в год, т.е. в среднем за год от селевых потоков гибнет менее 1 человека.
Выводы:
— наиболее селеопасны на Черноморском побережье Кавказа — территории в районе гг. Новороссийск, Геленджик и Туапсе;
— в наибольшей степени селевым потокам подвержены автомобильные и железные дороги, а также
ряд населенных пунктов, расположенных рядом с руслами временных и постоянных водотоков;
— уровень индивидуального селевого риска на всем побережье Кавказа не превышает допустимого значения;
— для снижения индивидуального селевого риска достаточно применения организационно-хозяйственных мероприятий, и лишь вдоль железной и автомобильных дорог в отдельных случаях необходимо применение инженерных мер защиты от селевых потоков;
— предложенная методика оценки индивидуального селевого риска показала достоверные результаты, так как "реализованный" индивидуальный селевой риск ниже, чем расчетный для Черноморского побережья Кавказа [11].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций Российской Федерации. Южный федеральный округ. М.: Дизайн. Информация. Картография, 2007. 382 с.
2. Баринов А.Ю. Геоморфологическая оценка ливневой селеопасности Черноморского побережья России: Авто-реф. канд. дисс. М., 2009.
3. Белая Н.Л. Режим селевых явлений земного шара как объект моделирования на базе климатической информации // Мат-лы гляциологических исследований. 2004. Вып. 96. С. 152—158.
4. Воейков А.И., Пастернацкий О.И., Сергеев М.В. Черноморское побережье. СПб.: Типография П.П. Сойкина, 1898. 250 с.
5. Воробьев Ю.Л. Безопасность жизнедеятельности (некоторые аспекты государственный политики) / МЧС России. М.: Деловой экспресс, 2005. 376 с.
6. Всероссийская перепись населения 2002 г. URL: http://www.perepis2002.ru (дата обращения: 28.01.2012).
7. Елкин В.А. Региональная оценка карстовой опасности и риска (на примере Республики Татарстан): Автореф. канд. дисс. М., 2004.
8. Мягков С.М., Шныпарков А.Л. Научные принципы и методы управления риском // Природно-антропогенные процессы и экологический риск: Природа, общество, окружающая среда. Т. 4. М.: Издательский дом "Городец", 2004. С. 365—372.
9. Чернявский А.С., Ефремов Ю.В. Закономерности распространения селевых процессов на Черноморском побережье Кавказа // Геоморфология. 2010. № 2. С. 60—69.
10. Шишкина Л.А. Гидрометеорологический очерк района Туапсе // Туапсе и Туапсинский район: История, природа, экономика и краеведение / Географическое общество СССР, Туапсинское отделение. Краснодар: Краснодарское кн. изд-во, 1967. С. 78—93.
11. Шныпарков А.Л., Грязнова В.В., Данилина А.В., Мартынов А.В. Селевой риск в России // Проблемы снижения природных опасностей и рисков: Мат-лы Междунар. науч.-практ. конф. "ГЕ0РИСК-2009". Т. 2. М.: РУДН, 2009. С. 39—44.
12. SeJiverstov Yu.G, GJazovskaya T.G., Shnyparkov A.L. et al. Assessment and mapping of snow avalanche risk in Russia // Annals of Glaciology. 2008. Vol. 49. P. 205—209.
13. Shnyparkov A.L., Fuchs S., Sokratov S.A. et al. Theory and practice of individual snow avalanche risk assessment in the Russian Arctic // Geography. Environment. Sustainability. 2012. Vol. 5, N 3. С. 64—81.
Поступила в редакцию 07.06.2012
A.L. Shnyparkov, P.K. Koltermann, Yu.G. Seliverstov, S.A. Sokratov, V.F. Perov RISK OF MUDFLOWS AT THE CAUCASIAN COAST OF THE BLACK SEA
Basins of 118 watercourses where formation of mudflows is possible were identified at the Caucasian coast of the Black Sea between Novorossiysk and Adler cities. The following parameters were used for mudflow risk evaluation: probability of death as a result of mudflow event during a year at a particular territory (individual mudflow risk) and possible number of mudflow victims per 1 year at a particular territory (collective risk). The results are presented on the map and show that the individual risk doesn't exceed the acceptable level within any basin. The values of this parameter differ greatly from one basin to another. The collective mudflow risk for the territory under study is 0.86 persons per year, i.e. on the average less than 1 person is annually killed by mudflows there.
Key words: mudflows, mountain mudflows, mapping, mudflow risk.
