4.3. Геологическая деятельность атмосферных вод.

На поверхности материков постоянно выпадают атмосферные осадки в виде дождей, снега и льда в количестве до 112 тыс. км³ в год. Наи­большую геологическую работу при этом совершает текучая вода, кото­рая, растекаясь по поверхности в сторону падения рельефа, разрушает горные породы, переносит и откладывает продукты разрушения. Разруши­тельная работа текучих вод носит название эрозии, а наиболее низкая точка, куда стекает рассматриваемый поток и вверх от которого идет размыв, называется базисом эрозии.

4.3.1. Образование наносов.

Продукты выветривания пород (элювий) плоскостными потоками смыва­ются с возвышенностей на склоны и к их подножью. В зависимости от си­лы потоков и крутизны склонов в перемещении принимают участие части­цы глинистые, пылеватые, песчаные и даже более крупные обломки.

Со временем на склонах и в пониженных частях рельефа накапливают­ся отложения наносов: на склонах и у их подошвы - делювиаль­ные (или делювий), в пониженных, примыкающих к склонам, - пролювиальные (или пролювий). Эти наносы имеют широкое распространение и почти сплошным покровом закрывают лежащие под ними коренные породы. Схема образования наносов приведена на рис. 4. 2.

Делювий (от латинского - смывае­мый, dQ ) имеет широкое распростра­нение, покрывая все склоны и их подошвы, за исключением обрывистых участков и районов пустынь. По свое­му составу делювий разнообразен и, в противоположность элювию, отлича­ется от подстилающих его коренных пород. В минералогическом отноше­нии делювий связан с породами, рас­положенными выше по склону.

Для делювиальных пород (суглинков и супесей) характерно прежде всего то, что отложенные продукты генетически не связаны с подсти­лающими породами, так как являются наносами, принесенными с верхних частей склона. Отсорбированность и слоистость делювиальных наносов незначительна, причем вверху склона залегают более крупные частицы, а снизу - более мелкие. Просачивание дождевых вод через толщу отло­женного делювия до коренных подстилающих пород вызывает появление характерной вертикальной пористости. Поэтому глинистые делювиальные отложения часто относятся к группе лессовых пород. Отсутствие гене­тической связи между делювием и подстилающими породами, а также нали­чие водной смазки по поверхности контакта между ними иногда является причиной образования смещений отложенных пород.

Пролювий (от латинского - промывают, plQ) представляет комплекс рыхлых образований неоднородного состава особенно по вертикали. В тол­щах пролювия суглинки и супеси могут переслаиваться с более крупно­зернистым материалом (песок и др.). В степных и предгорных районах суглинки и супеси по своим характерным признакам похожи на лессовые отложения.

4.3.2. Образование оврагов.

На всякой земной поверхности имеются углубления, в которые устрем­ляется стекающая вода. Дождевые и талые потоки, сосредоточенные в таком углублении, начинают его 'размывать и превращать в небольшую промоину или рытвину. Процесс размывания горных пород водным потоком называется эрозией. Постепенно под действием стекающих вод размеры промоины увеличиваются и она превращается в овраг.

I- устье; 2- ложе; 3- вершина; 4-направление роста оврага; 5- конус выноса;

6- базис эрозии; 7-предельный профиль равновесия.

В овраге различают устье, ложе, и вершину (рис. 4.3.). Он растет верши­ной вверх по склону. Однов­ременно происходит его углубление и расширение за счет размыва склонов овра­га и появления боковых от­ветвлений.

Углубление оврага может происходить только до опре­деленного уровня, который называется базисом эрозии. Базис эрозии - это самая низкая точка в устье оврага (или реки). Размыв осуществляется обычно вверх от базиса (основания) эрозии. Ниже базиса эрозии водный поток теряет живую силу и уже не может производить размывающую работу. Для водных потоков, текущих в оврагах, базисом эрозии является уровень реки, озера или другого оврага, в которые они впадают. Для рек конечным базисом эрозии явля­ются уровни больших водоемов, в которые они несут свои воды. Колеба­ния уровней в этих водоемах соответственно изменяют положение базиса эрозии.

В начале своего развития овраг имеет сравнительно небольшую шири­ну при большой глубине. Борта обрывистые, без растительности, - это активный овраг (рис.4. 4.). При достижении оврагом определен­ного профиля равновесия происходит затухание оврагообразования. Рост оврага прекращается, склоны при­обретают угол устойчивого естест­венного откоса и задерновываются. Ширина оврагов уже превосходит их глубину. Такой овраг не развива­ется и носит название балки.

Дальнейшая судьба оврага зави­сит от положения базиса эрозии. Если базис эрозии будет понижаться, например, вследствие падения уровня реки, то овраг получит возможность к дальнейшему своему развитию. Это обстоятельство следует учитывать при строительной оценке оврагов.

Размывающая деятельность овражных водостоков приводит к накоп­лению наноса - овражного аллювия, который накаплива­ется в районе устья в виде конуса выноса (рис.4. 4.).

Размеры оврагов и балок самые различные. Длина их колеблется от десятков метров до многих километров. Глубина от 1-2 до 30-40м. Скорость роста оврагов зависит от активности водотоков и характера размываемых пород и колеблется от 0,5 - 1 до 40 м в год.

Овраги имеют большое распространение, особенно в районах лессо­вых отложений. Они наносят значительный ущерб народному хозяйству, сокращают полезные площади, нарушают дорожные сооружения и т.д.

Предотвратить появление оврагов можно рядом профилактических мер. Запрещается распахивать склоны и устраивать необлицованные канавы, ориентированные вниз по склону. Нельзя вырубать на склонах растительность и нарушать дерновый покров.

Развитие активных оврагов предотвращают регулировкой стока атмосферных вод системой нагорных канав и водоотводящих валов. На склонах и вокруг оврагов производят массовую посадку деревьев и кустарников. При необходимости устраивают продольные или поперечные стенки, закрепляют дно оврагов различными лотками и водоотводами.

Рис. 4. 4. Поперечное сечение оврага.

I- оврага активного; 2- балки.

4.3.3. Селевые потоки.

Сель (или силь) – по-арабски означает горный, быстро несущийся поток. Сели вызываются дождевыми ливнями или быстрым таянием снегов и ледников в горах. Огромная масса воды устремляется вниз по ущельям, смывая и захватывая по дороге элювий и делювий. В результате водный поток обогащается твердым материалом и превращается в грязекаменный поток.

Селевые потоки представляют большую опасность для населенных пунктов, расположенных в полосе их действия. Известный селевой поток 1921 г., вырвавшийся из горного ущелья вблизи г. Алма-Аты, снес все строения, находившиеся у подножия горы. Затем ворвался в город, обра­тив улицы в бушующие грязекаменные реки. Дома срывались с фундаментов и уносились вместе с людьми. На город была вынесена масса каменного материала около 1,5 млн. т.

Большое разрушительное воздействие селевых потоков обусловлено большими скоростями движения и наличием в них обломков горных пород. Средняя скорость движения селевых потоков колеблется от 2 до 4, и даже 6-8 м/сек.

Селевые потоки подразделяют на связные и несвяз­ные. К связным относят грязекаменные потоки, в которых вода практически не отделяется от твердой части. Они имеют объемную массу в 1,5-2,0 т/м³ и обладают огромной разрушительной силой. Несвязные сели иначе называют водокаменными. Вода пе­реносит обломочный материал и по мере уменьшения скорости откладывает его в русле или в области конуса выноса на предгорной равнине. Объем­ная масса водокаменных селей 1,2-1,5 т/м³.

Селевые потоки широко распространены в горных областях Средней Азии, Казахстана, Алтая, Крыма, Кавказа, Урала и т.д.

В настоящее время для борьбы с селями проводят профилактические меры и строительство инженерных сооружений.

Профилактические меры принимают для предупреждения появления селя или ослабления его действия еще в самом начале процесса. Наи­более радикальным средством является лесонасаждение на селеопасных горных склонах. Деревья закрепляют элювий, ослабляют процесс размыва­ния. Лес регулирует сток, уменьшает массу воды, рассекает потоки на отдельные ослабленные струи.

В руслах селей наибольший эффект дают запруды. Эти сооружения из камня и бетона, установленные поперек русла, задерживают сель, отбирают у него часть твердого материала. В последнее время для борьбы е селевыми потоками применяют плотины, устраиваемые методом направленного взрыва. Так, например, такая плотина была создана в 1966 г. в урочище Медео в горах близ Алма-Аты. С помощью взрыва в плотину было уложено почти 2 млн.т скаль­ной породы.

4.3.4. Снежные лавины.

Снежными лавинами называют обрушения больших масс снега с крутых горных склонов.

На высоких горных хребтах постоянно накапливается снег, образуя нависшие над склонами большие карнизы. Под действием собственной тя­жести значительная масса снега постепенно перекристаллизовывается и находится в весьма неустойчивом состоянии. В определенный момент от перегрузки, порыва ветра и даже от звукового колебания воздуха огромные массы снега приходят в движение и обрушиваются вниз по склону.

Снежные лавины бывают сухие и мокрые. Если на снежную поверх­ность, покрытую образовавшейся после оттепели коркой льда, ложится новая масса рыхлого снега, которая в силу определенных причин сос­кальзывает вниз, то это дает сухую лавину. Обрушение сопровождается огромным облаком снега.

Мокрые лавины возникают в период оттепели. Вода проникает под снег, смачивает подстилающие породы и вызывает обрушения.

Скорость движения сухих лавин 100 км/час и даже 300-400 км/час, движение мокрых лавин более медленное. Они соскальзывают со скоростью 20-50км/час,

Снежные лавины по мере движения вниз захватывают новые массы снега, а также различный обломочный материал. Лавины на своем пути сносят леса, разрушают здания и сооружения, засыпают жилые поселки многометровой толщей снега. Сила удара снежных лавин может достигать 60т/м².

Лавины перед собой образуют воздушную волну, которая в свою очередь обладает большой разрушительной силой. Снежные лавины возникают в горах Кавказа, Средней Азии, Алтая, Кольского полуострова и в других районах. История знает много примеров лавин катастрофического характера. Так, например, снежная лавина 1812 г. запрудила Дарьяльское ущелье. Обвал из снега и льда остановил течение Терека, на 3 дня, уничтожил 14 км Военно-Грузинской дороги. В 1916 г. мощные лавины уничтожили в Альпах обо­ронительные сооружения. Погибло около 9 тыс. человек.

Со снежными лавинами активно борются. Способы защиты разнообраз­ны и зависят от особенностей местности и характера движения лавин. Большое внимание уделяется мерам предупреждения.