Этапы формирования селевых бассейнов на склонах морских террас нагаевской бухты полуострова Старицкого (г. Магадан)

Вестник ДВО РАН. 2016. № 5

УДК 551.4.042

С В. РЫБАЛЬЧЕНКО, К В. ВЕРХОВОВ

Этапы формирования селевых бассейнов на склонах морских террас Нагаевской бухты

полуострова Старицкого

На основе полевых материалов, расчетов и архивных данных определены формы эрозионного рельефа на склонах морских террас Нагаевской бухты п-ова Старицкого, являющиеся селевыми бассейнами. Рассмотрены условия их возникновения и развития, установлена решающая роль циклонов в этом процессе. Изучены этапы эволюции селевых бассейнов от мелких эрозионных врезов до оврагов.

Ключевые слова: селевой бассейн, склоновый сель, эрозия.

Stages of formation of mudflow basins on the slopes of marine terraces in the Nagaevskaya Bay of the Staritskogo Peninsula (Magadan). S.V. RYBALCHENKO (Sakhalin Department of the Far East Geological Institute, FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk), K.V. VERKHOVOV (Rosstroy Ltd, Yuzhno-Sakhalinsk).

Based on the field materials, calculations and stock data, the authors identified forms of erosional relief on marine terraces in the Nagaevskaya Bay of the Staritskogo Peninsula, which are mudflow basins. Also defined the conditions of their emergence and development, identified the crucial role of cyclones in this process. We studied the evolution stages of mudflow basins from small erosional valleys up to ravines.

Key words: mudflow basins, slope mudflow, erosion.

Территория Магаданской области отличается сложными физико-географическими и почвенно-климатическими условиями и подвергается воздействию опасных гидрометеорологических явлений, к числу которых относятся селевые потоки. Наблюдения за селевыми процессами в области ранее не проводились. На картах селевой опасности город обозначен как неселеопасный район. Однако прошедший 29-31 августа 2009 г. циклон и вызванные им сильные дожди привели к наводнению в некоторых районах Магадана и массовым сходам селевых потоков со склонов морских террас (рис.1).

Селевые процессы представляют опасность для важнейшей транспортной магистрали между городом и крупнейшим на Северо-Востоке России морским портом. Поэтому исследование селевых потоков имеет большое практическое значение.

В 2013 г. авторами статьи на участке дороги Магаданского морского торгового порта проводились работы по изучению степени устойчивости откоса земляного полотна автодороги в связи с активизацией склоновых процессов. Были отобраны пробы грунта, слагающего склон, и определены их физико-механические свойства. Изученные породы представлены пылеватыми песками и супесями неогенового возраста (см. таблицу), приуроченными к нагаевской толще, в пределах которой расположена большая часть города [1]. Наличие большого количества пылеватых тонкодисперсных частиц и относительно

*РЫБАЛЬЧЕНКО Светлана Владимировна - младший научный сотрудник (Сахалинский филиал Дальневосточного геологического института ДВО РАН, Южно-Сахалинск), ВЕРХОВОВ Константин Владимирович (ООО СКФ «Росстрой», Южно-Сахалинск). *Е-таП: rybalchenko_sv@mail.ru

Рис. 1. Фрагмент карты-схемы формирования селевых бассейнов на территории г. Магадан

Характеристика грунтов нагаевской толщи в пределах г. Магадан

Физико-механические свойства Классификация грунта по ГОСТ 25100-2000

Песок пылеватый Супесь с включениями

Гранулометрический состав, %

Галька (щебень), > 10,0 мм 0 0

Гравий (дресва), 2,0 мм 8,6 4,3

Песок

2,0-1,0 мм 2,4 6,8

1,0-0,5 мм 5,4 3,8

0,5-0,25 мм 10,9 6,8

0,25-0,1 мм 10,1 7,6

Пыль, 0,1-0,05 мм 62,6 70,7

Влажность, % 38,0 32,0

Плотность, г/см3 1,66 1,87

Пористость, % 54,44 46,98

Пластичность

Граница текучести 0 0,32

Граница раскатывания 0 0,28

Предел текучести 0 1,03

высокая пористость при изменении гидрологической обстановки и влажностного режима существенно снижают несущую способность таких грунтов, они испытывают пластичные деформации, а при сильном обводнении способны формировать на склонах связные грязевые селевые потоки [2].

Расчеты по методу Терцаги (график Янбу) и методу Маслова потенциального оползневого массива, прилегающего к дороге Магаданского морского торгового порта, показали возможность возникновения здесь оползня с глубиной захвата пород до 10 м и объемом свыше 9000 м3 [3]. Изучаемый массив расположен в 16 м от подножия тела древнего оползня, отложения которого представлены делювием с включением валунов и неокатанных гранодиоритовых глыб до 3,5 м в поперечнике.

Проанализировав факторы активизации склоновых процессов на данном участке (эрозия, морская абразия, нагрузки от крупнотоннажных грузов, геологические и

1 * .

1

1

11 11 1 и 1 [

V 100 1АЛЛА/ к УШ

10*1 2002 2003 20М 2005 2*0« 2М7 НЮ К ^осадки аа месяц -мссз 2МР0 чная 2010 2011 2012 орма 201* 2014

Рис. 2. График хода осадков за период с 2001 по 2014 г.

геоморфологические особенности, климатические условия), мы пришли к выводу о решающей роли гидрометеорологических явлений в развитии склоновых процессов.

По данным гидрометеорологической службы, на территории г. Магадан в последние 4 года наблюдалось резкое увеличение годовых сумм осадков, большая часть которых приходится на летние циклоны (рис. 2). За сутки может выпадать до 3 месячных норм осадков [6].Так, при прохождении циклона 22-23 июля 2014 г. сумма осадков составила 175 мм при среднемноголетнем их количестве за июль 63 мм. Данный циклон сыграл решающую роль в формировании первичных склоновых селей1 на склоне дороги, ведущей в Магаданский морской торговый порт (рис. 3). Под угрозой оказалась важнейшая транспортная магистраль между городом и крупнейшим на Северо-Востоке России морским портом, через который осуществляется до 90 % всего грузооборота Магаданской области. Опасность усугублялась тем, что сформировавшийся селевой бассейн расположен вблизи

Рис. 3. Первичные сели на склоне морской террасы на территории г. Магадан. Фото Б.В. Верховова

1 По морфологии селевые бассейны подразделяются на русловые и склоновые. Склоновые сели образуются в результате современных процессов горной эрозии, их русла не являются наперед заданными элементами рельефа данного бассейна и формируются на совершенно гладкой поверхности склонов [5].

городского пляжа, следовательно была высока вероятность попадания людей в селевой поток.

Механизм формирования селя - оползневый. Генезис водной составляющей - дождевой. Структурно-реологический тип селя - связный (грязевой) [4]. Объем селевого потока составил 300-400 м3. Скорость селя со склона достигала 11 м/с, что обусловлено большими уклонами на этом участке (35-40°) и малой длиной зоны транзита (в среднем 20 м). Значения максимальных расходов селевых потоков на данном участке могут составлять 0,44 м3/с, давление селевого потока на препятствие - 0,026 МПа.

Отчетливые эрозионные врезы, сформированные склоновым селем на указанном участке дороги, свидетельствуют о первичной стадии возникновения селевого бассейна (рис. 3).

Летом 2015 г. под руководством Б.В. Верховова была организована инженерно-геологическая экспедиция для изучения селевых бассейнов п-ова Старицкого, на территории которого расположен г. Магадан. В результате полевых работ составлен реестр селевых бассейнов полуострова в пределах бухты Нагаева, отобраны пробы грунта из селевых бассейнов и селевых отложений с целью определения их физико-механических свойств, проведены дендрохро-нологические исследования для установления возраста и частоты формирования селевых бассейнов в обследуемом районе.

При детальном изучении местности на предмет наличия здесь признаков селевых бассейнов выявлены достаточно крупные эрозионные формы рельефа (врезы, овраги, балки) со следами сходивших ранее селей. Их возраст, по результатам дендрохронологических исследований, от 2 до 75 лет.

-ЫйГ

Рис. 4. Селевой бассейн возрастом 3 года на территории п-ова Старицкого. Фото К.А. Старченко

Рис. 5. Русловый селевой бассейн возрастом 25 лет с активным формированием селей на территории п-ова Старицкого. Фото К.А. Старченко

Селевые бассейны возрастом не старше 5-7 лет представлены промоинами и мелкими врезами, сформированными склоновыми селями. Для них характерны отсутствие растительности и четкого русла, малая протяженность зоны транзита при больших уклонах, небольшие объемы селя, конусообразная форма селевых отложений (рис. 4).

Селевые бассейны возрастом 20-25 лет в рельефе представлены крупными врезами и небольшими оврагами, имеющими четко сформированное русло, большие уклоны профиля, превышающие угол естественного откоса слагающих грунтов, веерообразную форму селевых отложений, очаговую растительность. Здесь присутствуют следы активного формирования селей: заплески разной высоты, повреждения на деревьях с различными датировками, несколько пачек селевых отложений разного возраста, перекрывающих друг друга (рис. 5).

Селевые бассейны старше 25 лет (балки, небольшие долины) отличаются пологим профилем, сильной залесенностью, хорошо задернованным конусом выноса. Такие развитые геоморфологические формы рельефа имеют уклоны, близкие к углу естественного откоса грунтов, слагающих их. Они относительно устойчивы к склоновым экзогенным геологическим процессам, но способны к селеобразованию под действием мощных циклонов (рис. 6).

Рис. 6. Деградирующий селевой бассейн возрастом 75 лет на территории п-ова Старицкого. Фото Б.В. Верховова

При дендрохронологическом исследовании спилов обнаружено, что на начальных этапах формирования селевого бассейна частота селей относительно высокая (2-3 года). В развитых селевых бассейнах их частота снижается до 5-7 лет.

Схожие геологические, геоморфологические и климатические условия в обследованных районах позволяют сделать вывод, что все формы эрозионного рельефа (промоины, врезы, овраги, балки) являются различными стадиями эволюции селевого бассейна. Периоды массового схода селей (по данным дендрохронологии) соответствуют времени прохождения наиболее мощных циклонов.

Таким образом, циклоническая деятельность на территории г. Магадан в процессе формирования селевых бассейнов на склонах морских террас является не только триг-герным механизмом, но и определяющим фактором возникновения и развития селевого

бассейна. Эволюция селевых бассейнов под действием циклонов происходит не линейно, а поэтапно: очередное метеорологическое событие (циклон) продвигает селевой бассейн на новую стадию развития (промоины, врезы, овраги, балки, небольшие долины).

ЛИТЕРАТУРА

1. Геология СССР. Т. 30. Северо-Восток СССР. Геологическое описание. В 2 кн. М.: Недра, 1970. Кн. 1. 548 с.

2. Гребнев Ю.С. Инженерная защита от опасных геологических процессов: руководство по расчету и проектированию противооползневых мероприятий. М.: ГЕОС, 2008. 274 с.

3. Маслов Н.Н. Механика грунтов в практике строительства (оползни и борьба с ними). М.: Стройиздат, 1977. 320 с.

4. Руководство по изучению селевых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 143 с.

5. Флейшман С.М. Сели. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 140 с.

6. Швер Ц.А. Климат Магадана. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 197 с.