Опасные явления в гидросфере

К наиболее опасным явлениям в гидросфере относятся гигантские сейсмические волны – цунами. Они возникают в случае подводного или прибрежного землетрясения, или крупного обвала грунта. Внезапный подъем или провал значительных участков дна приводят к поднятию или обрушению многокилометрового столба воды на большой территории. В результате энергия землетрясения или подводного извержения передается воде и возникают поверхностные волны, которые с громадной скоростью (до 1000 км/ч) распространяются по Мировому океану. Колоссальная энергия гонит их на 10-15 тыс. км с интервалом около 10 мин. На глубокой части акватории они практически незаметны, так как за счет большой длины (до 150 км) они имеют высоту до 1,5 м. При приближении к берегу и выходу на мелководье волна замедляет свой бег, ее подошва начинает тормозиться о дно и энергия волны идет на увеличение высоты до 10-30 м. Особенно опасны длинные узкие заливы (фьорды) с крутыми берегами. Заходя в сужающийся залив, волна постепенно увеличивает свою высоту, поднимаясь до 40-50 м и более.

Наиболее масштабными катастрофическими последствиями известно цунами в Индийском океане 26 декабря 2004 года. Подвижки дна океана в зоне субдукции Яванского желоба у побережья Индонезии привели к формированию мощнейшего землетрясения с магнитудой 8,8 и силой 9,3 балла. Это одно из наиболее сильных зафиксированных землетрясений спровоцировало цунами, погубившее более 230 тыс. человек. Его жертвами стали жители Индонезии (около 130 тыс. погибших), Шри-Ланки (более 35 тыс. погибших), Индии (около 17 тыс. погибших), Тайланда (более 8 тыс.) и других стран. В разных районах цунами состояло из 3-7 волн, высотой 7-27 метров, двигавшихся со скоростью от 320 до 800 км/ч. В отдельных районах волны продвинулись вглубь суши на 4 км. Гигантские волны образовались после того, как Бирманская плита, которую опускающаяся в верхнюю мантию Австралийская веками тянула вниз, неожиданно поднялась, подбросив многометровую толщу воды.

Для предотвращения катастрофических последствий цунами создана международная служба оповещения о цунами. Более эффективно она работает в Тихом океане. Опасность цунами приводит к необходимости изменения подходов к выбору места и конструкции зданий. В частности, планировки, целевого назначения и строительных материалов первых этажей, которые позволяют пропускать или перенаправлять ударную силу волн без нанесения существенного ущерба всему зданию, инфраструктуре и людям. Для этого на первом этаже размещают гаражи, подсобные помещения, а заполнение между основными несущими конструкциями (колоннами) делают из менее прочных материалов.

Мощные цунами образуются и при обрушении в воду значительных массивов горных пород, ледников или подводных оползней. Причиной тому могут являться землетрясения, извержения вулканов, процессы выветривания, избыточное увлажнение, изменение климата и т.д. Особенно высокие волны формируются при обвалах горных пород или ледников в глубокий залив. В этих случаях образуются волны высотой в сотни метров (максимальная зафиксированная высота 600 м), которые мечутся в относительно замкнутом пространстве в течение нескольких часов от берега к берегу, постепенно успокаиваясь. Такие события неоднократно имели место на Аляске, Скандинавии, Средиземноморье и других районах.

Существует предположение о мощнейшей катастрофе, происшедшей около 120 тыс. лет в Тихом океане. Из-за активности вулкана Мауна-Лоа на Гавайских островах в океан упала скала объемом 120 кубических миль, и от места падения пошла волна высотой более 200 м. В настоящее время подобную угрозу несет спящий вулкан Кумбре Вьеха на Канарских островах. В случае его пробуждения в Атлантический океан может упасть колоссальная скала, вызвав появление волны высотой до 300 м. В этом случае по расчетам американских специалистов через 9 часов Флориду накроет волна высотой 25 метров.

Не менее катастрофические последствия могут иметь не сейсмические или обвальные, а приливные и сгонно-нагонные волны в Мировом океане. Их усилению способствуют тайфуны и обильные осадки. Взаимодействие этих двух факторов может привести к развороту течения рек, формированию громадных волн и резкому повышению уровня воды. Наиболее тяжелые последствия развиваются в регионах с небольшим превышением суши над уровнем моря, к которым относятся прибрежные зоны Месопотамской низменности и Бенгальского залива (Бангладеш, Бирма). Под воздействием обильных осадков и ветра в 1737 и 1876 годах эти территории в течение 2-3 недель были залиты водой на десятки километров от побережья. Уровень воды поднимался на 10-15 м. В каждом случае число погибших составляло сотни тысяч человек. Аналогичные по природе, но менее катастрофические события здесь происходят каждые 10-15 лет.

Подобные, но менее масштабные явления имеют место и в сравнительно изолированных водоемах. Например, в Азовском море. Здесь особенно интенсивные наводнения формируются в случае смены сильного южного ветра, нагоняющего воду из Керченского пролива на западный. В этом случае большая масса воды под давлением ветра перемещается по мелководному ложу моря, отступая от западного берега (Украина) на сотни метров и даже километры и заливая восточный (приазовские плавни Краснодарского края). Уровень моря в этом случае может подняться на 2-3 м. Ввиду отсутствия участков суши с превышением над уровнем моря более 1,5 м, обилия болот и лиманов прибрежная территория полностью покрывается водой на удалении до 20-25 км от моря. В пятидесятые годы, таким образом, были уничтожены все рыболовецкие бригады и консервные заводы на азовском побережье Краснодарского края и погибли сотни людей. При ослаблении ветра вся эта масса воды из-за перекоса уровня начинает двигаться в обратном направлении, формируя нагонные волны (сейши) высотой в несколько метров и заливая уже западное побережье Азовского моря.

В случае формирования аналогичной ситуации в зимнее время развивается активное торошение льда и выдавливание его на десятки метров на берег, что приводит к разрушению инженерных сооружений и судов (последнее зимой 2006 года в Таганрогском заливе).

Опасные явления, связанные с водными объектами суши имеют значительно меньшие масштабы и катастрофические последствия. Однако суммарно они наносят не меньший ущерб, чем цунами или землетрясения. В качестве примера можно привести события под Новороссийском в августе 2002 года. Их первопричиной, безусловно, стали чрезвычайные по интенсивности атмосферные осадки - 8 августа, за шестнадцать часов, на Новороссийск и окрестности выпало 362 мм осадков, что составляет полугодовую норму. Но, трагические результаты были усилены действиями человека.

Масштабы катастрофы в урочище Широкая Балка во многом связаны со стихийной застройкой поймы, берегов и устья ручья, самодеятельным сооружением большого количества мостов, дамб через него к базам отдыха и садовым участкам. Именно это, а не «мифический» смерч усилило последствия катастрофы. Каждое из таких сооружений, не рассчитанное на большую водопропускную способность и забитое мусором, камнями, упавшими деревьями становилось препятствием на пути разбушевавшегося потока и поднимало уровень в образовавшейся плотине на 3-5, а на отдельных участках до 6-8 метров. Отмечаемое многими свидетелями, в какой-то момент резкое повышение уровня воды в ручье (до 1 метра в минуту), является результатом последовательного прорыва части этих стихийных плотин.

Вторая группа катастроф в районе Новороссийска в эти же дни также обусловлена атмосферными осадками и усилена действиями, а точнее бездействием человека. Они связаны с разрушением плотин переполнившихся водохранилищ на реках Дюрсо (рис. 2.3.) и Цемесс.

Последнее было особенно катастрофичным, т.к. прорвавшаяся вода затопила значительную часть промышленной и жилой зоны Новороссийска, что привело к разрушению сотен домов и гибели десятков людей. И в этом случае решающий вклад в масштабы происшествия внесло отсутствие внимания к состоянию гидротехнических сооружений, давно не чищенное русло реки дренирующей всю долину и застройка поймы. Поднятые на 1-2 метра над ее поверхностью дороги являются своеобразными плотинами и дамбами, направляющими водные потоки, препятствующими растеканию воды, быстрому снижению ее уровня и усиливают эффект наводнения.

Очевидно, что аналогичные катастрофы на крупных реках и водохранилищах имеют еще более трагичные последствия. Проблемы безопасности жизнедеятельности, связанные с усилением техногенной трансформации окружающей нас среды, изменением климата становятся все более острыми. Участившиеся в последние десятилетия паводки в Европе, Северной Америке, события, происшедшие на Северном Кавказе в 2002 году (только Краснодарском крае стихия нанесла не менее четырех ударов за год) ввиду своей неординарности и тяжелых последствий, должны стать предметом серьезного инженерно-геологического анализа, а их выводы учтены при проектировании новых сооружений и определении критериев техносферной безопасности.

 

 

Рис. 2.3. Разрушенная паводком плотина на р.Дюрсо (фото А.Е. Камбаровой)

Контрольные вопросы к лекции 5

1. В чем различие паводков и половодий?

2. Что такое гидрограф?

3. Перечислите основные типы питания рек.

4. На чем основана классификация М.И.Львовича?

5. Перечислите фазы водного режима.

6. Роль воды в биосфере.

7. Что такое гидрограф?

8. В чем измеряется модуль стока?

9. Индекс сухости.

10. В каких единицах измеряется физиологическое испарение?

11. Сток рек и урбанизация.

12. Влияние водохранилищ на сток рек.

13. Что характеризуют понятия десукция и транспирация?

14. Поясните причины колебаний солености Мирового океана.

15. В чем отличие понятий соленость и минерализация?

16. Что такое цунами?

17. Какими параметрами характеризуются волны?

18. В чем причина поверхностных течений в Мировом океане?

19. В чем причина глубинных течений в Мировом океане?