CC BY
29
УДК 624.131.31(477.7).551.583
DOI 10.29003/m2508.0514-7468.2020_43_4/437-450
ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА РАЗВИТИЕ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА
И.В. Мальнева, Н.К. Кононова , М.М. Хаджиев
Дана оценка масштабов техногенного воздействия на развитие опасных геологических процессов в горных районах Северного Кавказа в XXI веке. Отмечено, что влияние техногенного воздействия обусловлено устойчивостью пород, слагающих территорию Краснодарского края, Кабардино-Балкарии, Северной Осетии. Приведены примеры наиболее проблемных территорий Северного Кавказа. Активность опасных геологических процессов в значительной степени определяется при взаимодействии климатических условий, обуславливающих их развитие, и техногенеза. Для оценки климатических изменений и крупнейших катастроф использована типизация циркуляции атмосферы северного полушария, разработанная под руководством Б.Л. Дзердзеевского. Рассмотрены крупнейшие катастрофы, при которых произошла активизация оползней и селей, и взаимодействие при этих катастрофах природных и техногенных факторов, а также возможность их прогнозирования. Наибольшее значение приобретают оперативные прогнозы, которые позволят за несколько дней и даже часов предупредить о возможной опасности.
Ключевые слова: геологическая среда, техногенное воздействие, сели, оползни, элементарный циркуляционный механизм, катастрофа, прогноз.
Ссылка для цитирования: Мальнева И.В., Кононова Н.К., Хаджиев М.М. Техногенное воздействие на развитие опасных геологических процессов на территории Северного Кавказа // Жизнь Земли. Т. 43, № 4. С. 437-450. DOI: 10.29003/ m2508.0514-7468.2020_43_4/437-450.
Поступила 16.02.2021 /Принята к публикации 27.10.2021
THE ROLE OF TECHNOGENIC IMPACT IN THE DEVELOPMENT OF DANGEROUS GEOLOGICAL PROCESSES IN THE MOUNTAIN REGIONS OF THE NORTHERN CAUCASUS
I.V. Malneva1, PhD, N.K. Kononova2, PhD, M.M. Hadzhiev1 1 High-Mountain Geophysical Institute (HMGI), Nalchik 2 Institute of Geography RAS, Moscow
The article presents an assessment of technogenic impact on the development of hazardous geological processes in the mountainous regions of the Northern Caucasus in the current century. Technogenic impact is determined by the stability of rock formations that make up the Krasnodar Territory, Kabardino-Balkaria, and North Ossetia relative to the impacts of other forces. It is also noted that the activity of hazardous geological processes is largely determined by the interaction of climatic conditions, which determine their speed, and technogenesis. Examples of problematic territories of the North Caucasus are given. To assess climatic changes and major catastrophes, a typology of atmospheric circulation in the Northern Hemisphere was developed under the leadership of B.L. Dze-rdzeevsky. Typification materials from the period between 1899 and 2018 are posted
* Мальнева Ирина Васильевна - к.г-м.н., с.н.с. Высокогорного геофизического института, Нальчик, malnir@mail.ru; Кононова Нина Константиновна - к.г.н., Институт географии РАН; Хаджиев Мухтар Мах-мутович - к.г.н., с.н.с. Высокогорного геофизического института, Нальчик, rcnkbr@mail.ru.
Жизнь Земли 43(4) 2021 437-450 4 37
in the public domain, at www.atmospheric-circulation.ru. The largest catastrophes, in which landslides and mudflows became more active, and the interaction of natural and man-made factors in these disasters are considered.
Hazardous geological processes can disrupt the sustainable development of individual regions with their negative impact on the environment. The assessment of their danger is therefore of special current relevance. The article considers the possibility of predicting catastrophes associated with these processes. Long-term forecasts of landslides, mudflows and other processes continue to be important. The methodology of such forecasting was previously developed in sufficient detail. The greatest importance is assigned to operational forecasts that will make it possible to warn of possible danger hours or even days ahead.
Keywords: geological environment, technogenic impact, mudflows, landslides, elementary circulation mechanism, disaster, forecast.
For citation: Malneva, Irina V., Kononova, Nina K., Hadzhiev, Mukhtar M., "The Role of Technogenic Impact in the Development of Dangerous Geological Processes in the Mountain Regions of the Northern Caucasus", Zhizn Zemli [Life of the Earth], 2021, 43 (4), 437-450 (in Russ., abstract in Engl.). DOI: 10.29003/m2508.0514-7468.2020_43_4/437-450.
Введение. Наиболее опасные природные катастрофы на территории России и в других странах в настоящее время связаны с двумя глобальными процессами: глобальными климатическими изменениями на Земле и техногенезом, вызванным ростом индустриализации общества, увеличением потребления природных ресурсов [16]. Опасные геологические процессы могут нарушать устойчивое развитие отдельных регионов, оказывая негативное воздействие на окружающую среду, поэтому оценка опасности их проявления особенно актуальна. К сожалению, в связи с экономическими трудностями наблюдения за режимом опасных экзогенных геологических процессов после 1991 г. практически прекратились. Вместе с тем в последние десятилетия ущерб от природных катастроф стремительно растёт. Поэтому в настоящее время большое значение придаётся проблемам гражданской защиты, безопасности населения и народно-хозяйственных объектов. Естественно, необходимо прогнозирование этих катастроф. По-прежнему имеют значение долговременные прогнозы оползней, селей и других процессов, методика составления которых ранее была достаточно подробно разработана [15], но наибольшее значение приобретают оперативные прогнозы, которые позволят за несколько дней и даже часов предупредить о возможной опасности.
Среди горных регионов России Северный Кавказ наиболее подвержен подобным процессам. В XXI веке экстремальным был 2002 г. Он отличался катастрофическими проявлениями опасных природных процессов по всей территории Северного Кавказа, прежде всего, в низкогорье и предгорьях. Особенно большой ущерб принесли зимой и летом катастрофические паводки и связанные с ними экзогенные процессы - подтопление территорий, оползни, сели, а в сентябре произошла катастрофическая подвижка ледника Колка, последствия которой будут проявляться в течение многих лет.
Прогноз естественной и техногенной активизации опасных геологических процессов может производиться только на основании оценки основных факторов, их обуславливающих, по отношению к тому или иному виду воздействия, определяющего активность данных процессов.
Методы и материалы. В работе использованы данные Росгидромета, материалы Южного регионального Центра ГМСН, в частности, информационных отчётов о результатах геологических работ по территории Большого Сочи, материалы ОАО «Рос-стройизыскания» по инженерно-геологическому изучению района Б. Сочи.
Также использован Календарь последовательной смены элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ) в атмосфере Северного полушария по типизации Б.Л. Дзердзеевского [3, 6].
Общие положения. Горные регионы Северного Кавказа значительно различаются по характеру и интенсивности хозяйственного освоения, особенностям воздействия основных изменяющихся факторов на развитие опасных геологических процессов, однако имеют много общего по степени устойчивости пород по отношению к тому или иному виду природного и техногенного воздействия. Преобладают пара-генетические комплексы, для которых характерно преимущественное развитие селей, оползней, эрозии, а также осыпей, лавин, обвалов. На специальной инженерно-геологической карте России степень опасности территории часто определяется как 5С1Эр, 4С3О, 2С1О и др. (С - сели, О - оползни, Эр - эрозия.). При этом 5 - это чрезвычайно опасные территории, 4 - весьма опасные (рис. 1, 2) [10]. В некоторых регионах Северного Кавказа, например, в Северной Осетии или на черноморском побережье Краснодарского края, как техногенное, так и природное воздействия происходят достаточно сильно. Естественно, эти особенности геологической среды нужно учитывать при любом строительстве. В зависимости от состава пород, подвергающихся техногенному воздействию, они обладают различными прочностными свойствами, водопрочностью, что определяет их устойчивость по отношению к различным видам воздействия и, в конечном счёте, возникновение тех или иных техногенно обусловленных процессов. Степень устойчивости пород стратиграфо-генетических комплексов (СГК) различных формаций по отношению к определённому виду воздействия и к комплексному техногенному воздействию определяется на основании сведений об активизации процессов, обусловленной техногенным фактором. Различают СГК устойчивые - опасные геоло-
Рис. 1. Фрагмент карты оценки интенсивности проявления современных геологических процессов и геологических опасностей освоения территории для Северного Кавказа.
Fig. 1. Fragment of a map for assessing the intensity of contemporary geological processes and the geological hazards of territorial development.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Степень интенсивности проявления ЭГП
Пораженность территорий отдельными видами ЭГП от 5 до 25%
Пораженмость территорий отдельными видами ЭГП более 25%
Категории оценки степени опасности
отсутствие опасности; 3 - умеренно опасная;
1 - незначительно опасная; [ 4 - весьма опасная
2 - малоопасная; [ I 5 - чрезвычайно опасная.
Ж
Территории с преобладанием опасности оползневой (а), селеоой (б), эрозионной (в). Окраска - о соответствии с категорией наибольшей степени опасности
5С201Эр
Формула опасности проявлений процессов в пределах районов с различными типами сочетания опасностей селей (С), оползней (О), эрозии овражной (Эо), эрозии речной (Эр)
Рис. 2. Условные обозначения к фрагменту карты оценки интенсивности проявления современных геологических процессов и геологических опасностей освоения территории для Северного Кавказа.
Fig. 2. Legend for the fragment of a map for assessing the intensity of contemporary geological processes and the geological hazards of territorial development in the North Caucasus.
гические процессы не возникают при техногенных воздействиях любой силы, относительно устойчивые - опасные геологические процессы возникают только при очень сильном воздействии, недостаточно устойчивые - опасные геологические процессы возникают при сильном и среднем техногенном воздействии, неустойчивые - опасные геологические процессы возникают при сильном, среднем и слабом техногенном воздействии [10]. Степень устойчивости пород целесообразно определять в баллах.
В условиях низкой естественной устойчивости территории при её освоении происходит активное развитие как собственно техногенных проявлений экзогенных процессов, так и парагенезов техногенных и ассоциированных с ними природных процессов [9]. В результате объёмы последних зачастую существенно превышают объёмы техногенных, инициировавших данное проявление. Особенно это относится к селям и ассоциированным с ними эрозионным процессам, которые в той или иной степени проявляются на всей территории Северного Кавказа при освоении территории. Активность техногенно обусловленных геологических процессов минимум на порядок превышает активность аналогичных процессов в естественном состоянии.
Северный Кавказ всегда характеризовался природными катастрофами, но в настоящее время в связи с интенсивным освоением территории и многими другими событиями наиболее опасны природно-техногенные процессы. Прежде всего, это горные регионы, которые отличаются по степени настоящего и будущего хозяйственного освоения как направлением, так и интенсивностью. По интенсивности развития и активности проявления опасных геологических процессов они являются уникальными для России, что обусловлено рядом особенностей геологического строения, рельефа и климата.
В настоящее время более интенсивной техногенной нагрузке, определённой высокой концентрацией источников и видов техногенного воздействия, подвергаются территории, освоенные под гражданское, промышленное и курортное строительство. В Кабардино-Балкарии, и особенно в Северной Осетии, значительные проблемы создаются при работе предприятий горнодобывающей промышленности.
Ниже приведены конкретные примеры нарушения устойчивости геологической среды и возникновения опасных геологических процессов при освоении территории на примере отдельных районов Краснодарского края, Кабардино-Балкарии, Северной Осетии.
Особенности проявления опасных геологических процессов в различных регионах Северного Кавказа. Активизация процессов на территории Краснодарского края является наиболее ярким примером взаимодействия природных и техногенных факторов. Большая часть пород на территории края относится к неустойчивым, где возникновение и активизация опасных геологических процессов возможны даже при слабом воздействии. Наименее устойчивыми являются недостаточно прочные, сильно дислоцированные породы (аргиллиты нижней и средней юры), характеризующиеся развитием комплекса опасных геологических процессов (сели, оползни, эрозия, обвалы, осыпи).
Ранее неоднократно давалась оценка опасности катастрофических экзогенных геологических процессов на территории Б. Сочи и Красной Поляны, которая значительно увеличилась в последние десять лет в связи со строительством олимпийских объектов и, соответственно, чрезвычайно высоким воздействием на геологическую среду [9, 12].
Основными видами воздействий являлись несанкционированное складирование отвалов грунта на склонах, подрезка склонов при строительстве объектов олимпийской инфраструктуры, неконтролируемое перераспределение поверхностного и подземного стока, пригрузка головных частей существующих оползней. В результате анализа активности опасных геологических процессов за 2011-17 гг., особенно 2013 г., можно отметить, что были периоды более опасные и менее опасные, но в той или иной степени проявление этих процессов, в первую очередь, оползней, наблюдалось всегда. Это связано как с погодными условиями в данном районе, так и с влиянием техногенного фактора.
Значительная активизация оползней произошла в с. Барановка Хостинского района 26-31 января 2012 г. Активизация продолжалась и в феврале, и в марте вследствие затяжных дождей и таяния снега с инфильтрацией в покровные отложения и утечек из канализационных систем (рис. 3).
Рис. 3. Последствия активизации оползней в с. Барановка. Fig. 3. Consequences of the activation of landslides in the village of Baranovka.
Все проявления экзогенных процессов, зафиксированные в январе, связаны с дополнительным воздействием техногенного фактора. Так, управляющая компания ООО «Тоннельдорстрой» производила работы по отвалу грунта на вершине горы Моисей у села Барановка. После пригрузки существующего оползня этими отвалами язык оползня приблизился вплотную к строениям на дачных участках.
Анализ причин возникновения чрезвычайной ситуации позволяет отметить, что увеличение активности оползневого процесса было бы в любом случае - и при указанных погодных условиях без активного техногенного воздействия, и при техногенном воздействии, но при более благоприятных погодных условиях. Однако активизация оползней не принесла бы столько разрушений. Следовательно, во избежание повторения подобной ситуации нельзя допускать одновременного негативного воздействия этих факторов и не проводить подобные работы при неблагоприятных погодных условиях.
Реально оползни-потоки различных масштабов формируются практически на всех отвалах, размещённых на склонах (финишная зона ГЛК «Роза-Хутор», автодорога к биатлонному стадиону, руч. Правый и Левый Сланцевый и др.). Их смещение пока не привело к катастрофическим последствиям, но это исключительно вопрос времени. Оплывины площадью до первых десятков квадратных метров образуются практически на всех участках подрезки склонов при выпадении экстремальных жидких осадков и в период активного снеготаяния.
В 2013 г. увеличение активности проявления оползней и селей произошло в январе и марте. Особенно велика активность селей в марте на территории горного кластера, в значительной степени обусловленная чрезвычайно неустойчивым характером погоды. Наибольшая активность селей отмечена 13-14 и 27-29 марта.
Погодные условия в марте способствовали интенсивному таянию снега в горах. Снеготаяние и дожди вызвали переувлажнение пород на склонах, их неустойчивость. Особенно неустойчивы были отвалы строительных объектов, которые стали потенциальными запасами твёрдой составляющей селей. 13 марта сошли селевые потоки на левобережье реки Мзымта, на участке от ручья Ржаной до реки Пслух. Селевые массы перекрыли технологическую дорогу, затем их сход продолжался. При этом важна не только сумма выпавших за определённый период осадков, но и режим их выпадения. Режим выпадения осадков определяется характером погоды, который количественно выражается проявлением тех или иных типов атмосферной циркуляции.
Значительная активность селей отмечена в сентябре 2013 г. (рис. 4). После исключительно жаркой погоды в августе и аномальных ливней в сентябре оползни и сели прошли по всей территории горных районов Краснодарского края.
Очень опасным был 2017 г. (сели прошли 4 и 30 мая и 1 сентября), а также 2019 г. (в июне).
Таким образом, и в настоящее время повышенная опасность проявления катастрофических геологических процессов существует, что необходимо учитывать при планировании и строительстве различных сооружений.
В пределах Центрального Кавказа наиболее опасна при освоении территории зона среднегорья. Практически повсеместно на территории распространения пород, залегающих в виде полосы севернее границы между Предкавказьем и мегантиклино-рием Большого Кавказа (Северо-Юрская депрессия), поражённость оползнями составляет от 20-30% до 40-50% и более. Довольно высокими значениями интенсивности проявления оползней характеризуется территория распространения терригенных нижне-среднеюрских отложений. Результаты нарушения геологической среды, воз-442
Рис. 4. Размыв насыпи ручьём Мостовой после селя 27.09.2013.
Fig. 4. Erosion of the embankment by the Mostovoy Stream after the mudflow on September 27,
2013.
никновения опасных природных процессов хорошо видны на территории одного из наиболее опасных объектов при освоении территории Центрального Кавказа - крупнейшего, практически закрытого комбината по добыче и переработке вольфрамо-мо-либденовых руд. Горно-обогатительный комбинат расположен около г. Тырныауз в Кабардино-Балкарии, а хвостохранилище - в бассейне р. Гижгит. Хвостохранилище комбината является одним из объектов, потенциально опасных для формирования природных катастроф1. Это комплекс специальных сооружений и оборудования, предназначенный для хранения или захоронения отходов обогащения полезных ископаемых, именуемых хвостами. Хвостохранилище расположено на левом берегу р. Бак-сан в 1,5 км от посёлка Былым и в 11 км от г. Тырныауза на территории Эльбрусского района. В 2002 г. комбинат практически перестал существовать, а все сооружения, в т. ч. и хвостохранилище, остались. Обследование гидротехнических сооружений в долине р. Гижгит показало, что все основные объекты имеют существенные разрушения и не отвечают требованиям безопасности. В настоящее время это огромный источник опасности не только для данной территории, а для всего Северного Кавказа [1, 4].
Следует отметить, что при возведении плотины и различных объектов для направления отделяющейся от пульпы воды в русло р. Баксан не было учтено, что некоторые мелкие притоки р. Гижгит являются селеносными. Сели подпитываются за счёт материала подрезки склонов и эрозии русловой отмостки и могут сформировать вынос от 10 000 до 100 000 м3 грязекаменной массы [11].
Хвостохранилище в настоящее время переполнено, объём хвостов составляет более 110 млн м3. Жидкие отходы (хвосты), фильтруясь через земляную плотину и берега, загрязняют грунтовые воды и реки. В составе хвостов отмечается очень высокая концентрация ядовитых химических веществ, от 100 до 1000 раз превышающая ПДК в грунтах, жидких и сухих отходах хвостохранилища [1, 4].
В докладе МЧС отмечен наихудший сценарий развития чрезвычайной ситуации (ЧС):
1. Разрушения крепления, перекрытие тоннеля;
2. Заполнение пруда хвостохранилища водами р. Гижгит;
3. Прорыв дамбы хвостохранилища, образование селевого потока;
1 Подробнее об этой проблеме см. статью М.А. Анаева в настоящем номере журнала.
4. Перекрытие реки Баксан, затопление населённых пунктов в долинах рек Бак-сан и Терек.
Возможный прорыв плотины хвостохранилища неизбежно приведёт к формированию колоссального селевого потока. Последствия такой катастрофы могут быть во много раз больше, чем паводка 2002 г. [4, 8, 14].
Активность селей и связанных с ними оползней и эрозии и, соответственно, высокая вероятность природно-техногенной катастрофы, обусловлены инженерно-геологическими условиями развития этих процессов и основными быстроизменяющимися факторами, определяющими их активизацию. Основные факторы формирования селей и других склоновых процессов - прежде всего, гидрометеорологические условия: количество осадков за год, за летний период, за селеопасный сезон и т. д.
К сожалению, качественные метеорологические наблюдения на этой территории ведутся только на метеостанции Терскол, но она расположена более чем на 500 м выше р. Гижгит. Вместе с тем, необходимо знать параметры экстремальных ливней (по продолжительности и интенсивности), во время которых могут сформироваться максимальные селевые выносы. Очень большая опасность была и в мае 2014 г. при обильных осадках и наводнении в среднегорной и низкогорной территории Кабардино-Балкарии [11].
Инженерно-геологические условия развития и интенсивности проявления селей и других склоновых процессов здесь обусловлены геологическим строением территории, развитием определённых стратиграфо-генетических комплексов пород (СГК).
Следует отметить, что четвертичные отложения и отложения песчано-глинистой юрской формации, распространённые на данной территории, являются благоприятной средой для развития селевого процесса. Проявление селей на участках склонов, сложенных глинистыми породами, зависит от их увлажнённости, являющейся производной от атмосферных осадков. Необходимо знать степень увлажнённости пород на склоне, которая определяет их прочностные и деформационные свойства.
В свете изменения климата актуальность проблемы не исчезает, а становится более злободневной. Продолжительные осадки в виде грозовых дождей и ливней могут привести к активизации опасных склоновых процессов, оползневым и селевым проявлениям.
В связи со сложностью геологического строения и геоморфологических условий территория Северной Осетии отличается предельным разнообразием и широким развитием опасных геологических процессов, основными из которых являются выветривание, обвально-осыпные процессы, селевые потоки, оползни.
В геологическом строении территории принимают участие разнообразные осадочные, магматические и метаморфические породы - от докембрийских до современных. Мезозойские отложения в горной части Северной Осетии играют доминирующую роль. Нижняя и средняя юра широко представлены глинистыми и аспидными сланцами с прослоями песчаников. Они слагают большую часть Водораздельного и Главного хребтов, часть Южной депрессии. Над указанной толщей залегают породы среднеюрского возраста, в основании которых расположены сланцы, аргиллиты и песчаники, а выше -рыхлые глинистые сланцы [2]. Почти все указанные породы характеризуются низкой устойчивостью по отношению к природному и техногенному воздействию. Прочность пород прогрессивно снижается: в зависимости от режима увлажнения они во многих случаях размокают и набухают или даже становятся текучими [2].
В основном оползни приурочены к четвертичным отложениям, подстилаемым непрочными пластичными глинами неогена, палеогена, нижнего мела, а также глинистыми сланцами и аргиллитами средней и нижней юры. Быстроизменяющимся фактором,
определяющим режим оползней, являются атмосферные осадки (посредством подпитывания грунтовых вод и непосредственным увлажнением массива пород). Их действие сочетается с другими причинами нарушения устойчивости склонов (подрезка, пригруз-ка и т. п.). Примером проявления процессов может служить активизация оползневых склонов в основном в 2002 г. в районах поселков В. Мизур, В. Садон и др. [13].
Учитывая геологические условия территории, в горной Осетии особенно большое значение всегда имела добыча и переработка полиметаллических руд. Главные месторождения свинцово-цинковых руд сосредоточены в верховьях рек Фиагдона, Ардона и Уруха. Наибольшее значение имел Садонский рудоносный район. Здесь накоплено большое количество хвостов горной добычи и переработки. Хвосты почти 200-летней организованной добычи и переработки руд определяют главную опасность территории. В отходах присутствуют почти все элементы таблицы Менделеева, а больше всего свинца, олова и кадмия. Они постоянно хранятся, увеличиваясь со временем. Проблема защиты окружающей среды от многофакторного воздействия горного производства приобрела глобальный характер и носит черты катастрофы [2].
Например, хвосты до 1 января 1984 г. складировались в чаше временного хвостохранилища, расположенного в долине левого притока р. Ардон над г. Мизур. В 2002 г. две природные катастрофы уничтожили несколько населённых пунктов в Северной Осетии. Так, в июне сходом селя были разрушены шахтный посёлок городского типа Садон и поселок Галлон. Сход селя произошел 21 июня 2002 г. В результате обильных проливных дождей 20 и 21 июня 2002 г. в районе поселка Садон прошли мощные селевые потоки, как и на всей территории Северного Кавказа (рис. 5). В связи с продолжающимися оползневыми процессами восстановление посёлка Садон было признано нерентабельным.
Рис. 5. Остатки верхней станции канатной дороги для транспортировки руды в Мизур. 2002 г.
Fig. 5. Remains of the uppermost station of the cable car for transporting ore to Mizur, 2002.
В настоящее время в Северной Осетии началась работа по ликвидации негативного воздействия хвостохранилищ на окружающую среду в рамках нацпроекта «Экология» (2019 г.). В ходе работ будут возведены инженерные сооружения, которые надёж-
445
но защитят опасные объекты от паводкового воздействия и начнётся восстановление территорий.
Законсервировать опасные экологические объекты планируется также в Кабардино-Балкарии и в Чеченской Республике. В Тырныаузе это будут отходы металлургии, в Чечне - оставшиеся после нефтепереработки шламы. Там, как и в Осетии, с угрозой справятся, захоронив объекты. Другого выхода пока нет.
Влияние характера погоды на развитие опасных геологических процессов. Оценка всех известных случаев проявления как природных, так и техногенно обусловленных опасных геологических процессов в различных регионах Северного Кавказа с интенсивным техногенным воздействием позволяет отметить важнейшую роль погоды как быстроизменяющегося фактора этих процессов, которая количественно выражается тем или иным типом циркуляции атмосферы в Северном полушарии. Для количественной оценки характера погоды, как отмечено во многих публикациях, целесообразно использовать число дней с различными элементарными циркуляционными механизмами (ЭЦМ по типизации Б.Л. Дзердзеевского) [3, 5-7].
Для оценки процессоопасной погоды используется «Календарь последовательной смены ЭЦМ» с 1899 по 2018 г. [5]. Это позволяет составить достаточно длинные и представительные временные ряды, имеющие большое значение для установления закономерностей развития опасных геологических процессов, а также выявить ЭЦМ, при которых активизация этих процессов наиболее вероятна. Характер погоды может быть количественно выражен числом дней с теми или иными макроциркуляционны-ми процессами. Наиболее опасная погода везде на Северном Кавказе связана с ЭЦМ 13л, 12а, 9а [13].
При ЭЦМ 13л, обуславливающем опасные явления на большой территории, отмечается 4 выхода южных циклонов в Северном полушарии, из них один - на территорию Северного Кавказа. За короткое время прохождения циклона (1-2 дня) выпадают обильные осадки, имеющие обеспеченность менее 1%, часто в виде интенсивных ливней. Это приводит к активизации оползневого, селевого, эрозионного и др. процессов. Как правило, с ЭЦМ 13л связано повышение температуры воздуха.
В отличие от ЭЦМ 13л, макропроцесса летнего периода, ЭЦМ 12а развивается в основном в переходные сезоны. При нём наблюдается большая неустойчивость атмосферы, повышенная турбулентность и обострение атмосферных фронтов. При своеобразной «борьбе» северных и южных воздушных масс при ЭЦМ 12а в течение нескольких дней может происходить частая смена погоды, что в значительной степени способствует формированию селей и возникновению лавин [13].
Таким образом, при этих ЭЦМ формируются благоприятные условия для попеременного увлажнения-высушивания легко разрушаемых глинистых пород и обеспечиваются интенсивные ливни, когда происходит смыв продуктов разрушения. Активность обвалов, осыпей, оползней и связанных с ними в парагенетических комплексах селей обусловлена, прежде всего, теми ЭЦМ, вероятность выпадения осадков при которых не менее 60% (осадкообразующие ЭЦМ) и теми, которые приносят обильные осадки обеспеченностью 10% и менее, чаще всего - ливневые.
В начале XXI века существенно изменился характер циркуляции атмосферы, в основном за счёт дальнейшего увеличения продолжительности меридиональной северной циркуляции (по типизации Б.Л. Дзердзеевского) [4]. Сохраняется также повышенная интенсивность меридиональной южной циркуляции, а в результате - рост суммарной годовой продолжительности южных циклонов, приносящих южное тепло 446
и осадки в высокие широты при увеличении суммарной годовой продолжительности блокирующих процессов и длительного существования устойчивых антициклонов на континентах зимой и летом. В XXI веке в результате отмеченного увеличения одновременных выходов южных циклонов в разных секторах полушария увеличилась и повторяемость одновременных экстремальных осадков и наводнений в разных далеко расположенных друг от друга регионах. Соответственно, изменилась и активность экзогенных процессов, наиболее чувствительных к изменению погодных условий, прежде всего, оползней и селей. ЭЦМ 13 л, 13з, 12а, с которыми связано наиболее возмущённое состояние атмосферы, часто являются осадкообразующими. Они отличаются за последние годы повышенной продолжительностью.
В соответствии с тенденцией изменения циркуляционных условий в ближайшие годы сохранится высокая вероятность климатических экстремумов и, соответственно, увеличение активности опасных геологических процессов. При этом периоды увеличения количества осадков в летний период будут совпадать с тенденцией основных типов циркуляции. На рис. 6 и 7 представлены прогнозные данные количества осадков за летний период для опорных метеостанций среднегорных районов Краснодарского края и Северной Осетии. Можно отметить, что количество осадков летом в ближайшие годы будет несколько меньше, чем в последние годы, хотя в различных регионах ход изменения увлажнённости будет отличаться и при распределении количества осадков.
540 -
1965
1975
1985
1995
2005
2015
2025 Годы
—- 1 (Красная Поляна, прогнозные значения) — 2 (Красная Поляна, фактические значения)
Рис. 6. Прогноз количества осадков за июнь - август для опорных метеостанций Краснодарского края.
Fig. 6. Quantitative rainfall forecast for June-August for the reference meteorological stations of the Krasnodar Territory.
Анализ изменения циркуляционных условий в Северном полушарии позволяет отметить как важнейшую особенность погоды в начале XXI века чрезвычайную неустойчивость, возмущённость атмосферных процессов. В современный период значительно больше межширотный обмен воздушных масс. Главной особенностью погоды будет неустойчивость.
Метеорологически обусловленные опасные природные процессы могут повторяться практически ежегодно, даже несколько раз в году [7]. В ближайшие годы это положение сохранится. При продолжающемся на прежнем уровне техногенном воздействии степень активности оползней и селей может быть катастрофической. На рис. 8 показан многолетний ход суммы числа дней ЭЦМ, при которых циклоны мо-
650
600 ¡ 550
500
n H
sg.
450
o A
о к 400 h |
Ss 350
E9 gg. 300
3 250
P5
200
150
1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 Годы
—•— 1 (Владикавказ, прогнозные значения) - 3 (среднее значение)
—■— 2 (Владикавказ, фактические значения)
Рис. 7. Прогноз количества осадков за июнь - август для опорных метеостанций Северной Осетии.
Fig. 7. Quantitative rainfall forecast for June-August for the reference meteorological stations of the North Ossetia.
s
¡Г
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 Годы —•— 1 (прогнозные значения) ■ ■ 2 (фактические значения) —г— 3 (среднее значение)
Рис. 8. Отклонения от среднего значения числа дней групп ЭЦМ меридиональной северной и меридиональной южной циркуляций в Северном полушарии.
Fig. 8. Deviations of ECM groups from the average: 1 - zonal, 2 - north meridional, 3 - south meridional in the Northern Hemisphere.
гут приходить на Северный Кавказ. Статистический прогноз свидетельствует, что в ближайшие десятилетия число дней с этим показателем ожидается значительно выше среднего многолетнего значения. В данной ситуации опасности подвергается не только Тырныауз, а и многие другие горнодобывающие комбинаты на территории Северного Кавказа. Значительной опасности может быть подвержена территория Большого Сочи, особенно горного кластера, где в результате строительных работ при подготовке Олимпийских игр происходило интенсивное техногенное вмешательство в геологическую среду.
Заключение. Совокупность природных и техногенных факторов формирует реакцию природной системы и определяет степень благополучия территории. Для получения более достоверных результатов необходимы режимные наблюдения на территориях, где расположены хвостохранилища, за метеорологическими условиями, факторами формирования оползней, селей и других процессов. Особенно большое значение будут иметь прогнозы опасных геологических процессов, которые невозможно составить без режимных наблюдений за гидрометеорологическими, сейсмическими и др. условиями. При этом необходимы как долговременные прогнозы (на срок до 10-15 лет), так и краткосрочные, а также оперативные, которые требуется регулярно передавать в МЧС для обеспечения безопасности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анаев М.А., Хаджиев М.М., Мальнева И.В. Оценка рисков возникновения ЧС природного и техногенного характера на территории КБР, связанных с состоянием хвостохранилища ОАО «Тырныаузский горнообогатительный комбинат» // Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций: Докл. и выступления на XVI Всеросс. науч.-практич. конф. (27-28 сен. 2017 г., Москва, ФКУ МЧС РФ Центр «Антистихия»). М., 2017. С. 231-235.
2. Бурдзиева О.Г. Динамика трансформации природной среды горного региона под влиянием горнодобывающей промышленности (на примере республики Северная Осетия - Алания). Автореф. дисс. на соискание уч. ст. к.г.н. Астрахань, 2011. 26 с.
3. Дзердзеевский Б.Л. Циркуляционные механизмы в атмосфере северного полушария в ХХ веке // Материалы метеорологических исследований. Тр. Межвед. геофизического комитета при Президиуме АН СССР. М., 1968. 191 с.
4. Запорожченко Э.В., Докукин М.Д. Об угрозе разрушения Тырныаузского хвостохранилища на р. Гижгит в Кабардино-Балкарской Республике // Геориск. 2019. Т. XIII, № 1. С. 72-85.
5. Колебания циркуляции атмосферы Северного полушария в ХХ - начале XXI вв. (www. atmospheric-circulation.ru).
6. Кононова Н.К. Классификация циркуляционных механизмов Северного полушария по Б.Л. Дзердзеевскому / Отв. ред. А.Б. Шмакин. М.: Воентехиниздат, 2009. 372 с.
7. Кононова Н.К. Изменения циркуляции атмосферы Северного полушария в ХХ-XXI столетиях и их последствия для климата // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. № 1. С. 127-156.
8. Кононова Н.К., Мальнева И.В. Вероятность повторения на Северном Кавказе природных катастроф 2002 года // Мат. V Межд. конф. «Устойчивое развитие горных территорий», 21-23 сентября 2004 г., Владикавказ. Владикавказ: Терек, 2004. С. 214-218.
9. Крестин Б.М., Мальнева И.В. Активность оползневого и селевого процессов на территории Большого Сочи и её изменения в начале XXI века // Геоэкология. 2015. Вып. 1. С. 21-29.
10. Круподёров В.С., Крестин Б.М., Мальнева И.В., Дьяконова В.И. Карта геологических опасностей России. М. 1:2 500 000 // Разведка и охрана недр. 2011. № 9. С. 49-52.
11. Мальнева И.В., Сейнова И.Б. Изучение режима селей, формирующихся на отвалах горных выработок // Изучение режима экзогенных геологических процессов в районах интенсивного хозяйственного освоения: Сб. науч. тр. ВСЕГИНГЕО. М., 1988. С. 84-88.
12. Мальнева И.В., Крестин Б.М., Гонсировский Д.Г., Кононова Н.К. Оценка активизации опасных геологических процессов в районе Большого Сочи и Красной Поляны // Разведка и охрана недр. 2008. № 6. С. 29-33.
13. Мальнева И.В., Кононова Н.К. Активность селей на территории России и ближнего зарубежья в ХХ! веке // ГеоРиск. 2012. № 4. С. 48-54.
14. Мальнева И.В. Анаев М.А. Хаджиев М.М. Размещение хвостохранилищ горнообогатительных фабрик на территории Северного Кавказа и экологический мониторинг на этой территории // Двадцатые Сергеевские чтения «Обращение с отходами: задачи геоэкологии и инже-
нерной геологии». Мат. науч. конф. в рамках IX Междунар. форума «Экология» (22 мар. 2018 г., Москва, ИГ РАН). М., 2018. С. 239-244.
15. Мальнева И.В. Прогнозирование современных геологических процессов на территории России и стран СНГ в начале XXI века // Геоэкология. 2019. Вып. 1. С. 87-98.
16. Осипов В.И. Природные катастрофы: анализ развития и пути минимизации последствий // Проблемы анализа риска. 2015. Т. 12. С. 84-93.
REFERENCES
1. Anayev, M.A., Khadzhiyev, M.M. and Malneva, I.V., "Assessment of the risks of natural and man-made emergencies on the territory of the CBD related to the state of the tailings-storage facility of the Tyrnyauz Mining and Processing Plant", Problems of forecasting emergency situations, proceedings of the sixteenth all-Russian scientific and practical conference, September 27-28, 2017 (Moscow, 2017), 231-35 (in Russian).
2. Burdziyeva, O.G., Dynamics of transformation of the natural environment of a mountain region under the influence of the mining industry (on the example of the Republic of North Ossetia-Alania), abstract of a doctoral diss. (Astrakhan, 2011) (in Russian).
3. Dzerdzeyevskiy, B.L., "Circulation Mechanisms in the Atmosphere ofthe Northern Hemisphere in the Twentieth Century", in Proc. of the Interdepartmental Geophysical Committee under the Presidium of the USSR Academy of Sciences (Moscow, 1968) (in Russian).
4. Zaporozhchenko, E.V., Dokukin, M.D., "On the Threat of Destruction of the Tyrnyauz Tailings Dam on the Gizhgit River in the Kabardino-Balkar Republic", Georisk, 2019, 13 (1), 72-85 (in Russian).
5. "Fluctuations in Atmospheric Circulation of the Northern Hemisphere in the Twentieth and Early Twenty-First Centimes", www.atmospheric-circulation.ru (in Russian).
6. Kononova, N.K., Classification of Circulation Mechanisms ofthe Northern Hemisphere According to B.L. Dzerdzeevsky, ed. by A.B. Shmakin (Moscow: Voyentekhinizdat, 2009) (in Russian).
7. Kononova, N.K., "Changes in the Circulation of the Northern Hemisphere's Atmosphere in the Twentieth and Twenty-First Centuries, and Their Consequences for the Climate", Fundamental and applied climatology, 2015, 1, 127-56 (in Russian).
8. Kononova, N.K., Malneva, I.V., "The Probability of a Repeat of the Natural Disasters of 2002 in the North Caucasus", Proc. of the Fifth Inter. Conf. on the Sustainable Development of Mountain Territories (Vladikavkaz: Terek, 2004), 214-18 (in Russian).
9. Krestin, B.M., Malneva, I.V., "The Activity of Landslide and Mudflow Processes on the Territory of Greater Sochi and its Changes at the Beginning of the Twenty-First Century", Geoekologiya [Geoecology], 2015, 1, 21-29 (in Russian).
10. Krupoderov, V.S., Krestin, B.M., Malneva, I.V. and Dyakonova, V.I., "Map of Geological Hazards of Russia. M 1: 2 500 000", Exploration and protection of mineral resources, 2011, 9, 49-52 (in Russian).
11. Malneva, I.V., Seynova, I.B., "Study of the Regime of Mudflows Formed on the Dumps of Mine Workings", in Study of the Regime of Exogenous Geological Processes in Areas of Intensive Economic Development (Moscow, 1988), 84-88 (in Russian).
12.Malneva, I.V., Krestin, B.M., Gonsirovskiy, D.G., Kononova, N.K., "Assessment of the Activation of Dangerous Geological Processes in the Area of Greater Sochi and Krasnaya Polyana", Razvedka i ohrana nedr [Exploration and protection of mineral resources], 2008, 6, 29-33 (in Russian).
13. Malneva, I.V. and Kononova, N.K., "The Activity of Mudflows on the Territory of Russia and Neighboring Countries in the Twenty-First Century, GeoRisk, 2012, 4, 48-54 (in Russian).
14. Malneva, I.V., Anayev, M.A., Khadzhiyev, M.M., "Placement of Tailings Dumps of Mining and Processing Plants on the Territory of the North Caucasus and Environmental Monitoring on this Territory", Waste management: tasks of geoecology and engineering geology, mat. of sci. conf., (Moscow: IG RAN, 2018), 239-44 (in Russian).
15. Malneva, I.V., "Forecasting of Modern Geological Processes on the Territory of Russia and the CIS Countries at the Beginning of the Twenty-First Century", Geoekologiya [Geoecology], 2019, 1, 87-98 (in Russian).
16. Osipov, V.I., "Natural Disasters: An Analysis of Development and Ways to Minimize the Consequences", Problemy analiza riska [Problems of risk analysis], 2015, 12, 84-93 (in Russian).
