ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2008, № 6, с. 483-496
УДК 624.131.544:551.311.2:627.141.1
ЭКЗОГЕННЫЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ И РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В НИЗКОГОРЬЕ О. САХАЛИН КАК ФАКТОРЫ РИСКА ДЛЯ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ "САХАЛИН-2"
© 2008 г. Н. А. Казаков, Ю. В. Генсиоровский
Сахалинский филиал Дальневосточного геологического института ДВО РАН Поступила в редакцию 11.02.2008 г.
В результате исследований последних лет установлено, что объемы и динамические характеристики снежных лавин, селевых потоков и оползней, а также характеристики русловых процессов на малых реках в низкогорье о. Сахалина достигают значений, присущих этим явлениям в высокогорье. Повторяемость периодов массового формирования катастрофических селей, оползней и сильных паводков составляет ~5 лет. Качественная оценка рисков от экзогенных геодинамических и русловых процессов для нефтегазопроводов, строящихся по проекту "Сахалин-2", показывает, что вероятность их разрушения в результате воздействия экзогенных геодинамических и русловых процессов чрезвычайно высока. Поскольку в проектных решениях, принятых для строительства нефтегазопроводов при пересечении участков развития опасных геологических и гидрологических процессов не учитывается высокая интенсивность проявления природных процессов, необходимая степень защиты трубопроводов от их воздействия в должной мере не обеспечена. При выходе глубоких циклонов, сопровождающихся сильными осадками, каскадное и синергетическое воздействие селевых, оползневых и русловых процессов на трубопроводы приведет к единовременному их повреждению и разрушению в десятках мест. По предварительным оценкам, время существования нефтегазопроводов составит ~5-7 лет.
ВВЕДЕНИЕ
Из-за особенностей рельефа, климата и геологического строения о. Сахалина катастрофические природные процессы - снежные лавины, селевые потоки, оползни и русловые процессы -здесь более опасны для линейных сооружений, чем другие экзогенные и гидрометеорологические процессы в силу того обстоятельства, что они распространены гораздо шире, чем принято считать, а их характеристики и повторяемость близки к характеристикам процессов, развивающихся в высокогорье.
Поскольку воздействие рассматриваемых опасных процессов на линейные сооружения (в частности, на магистральные трубопроводы) носит ряд специфических особенностей, стоимость защитных мероприятий может быть снижена на ранних стадиях проектирования.
Как показывает практика, именно на ранних стадиях проектирования вследствие недоучета степени рисков от опасных природных процессов возникают системные ошибки в выборе трасс линейных сооружений, влекущие за собой либо необходимость применения дорогостоящих методов инженерной защиты, либо перетрассировку вследствие невозможности строительства или эксплуатации объекта.
При выборе трассы нефтегазопроводов по проекту "Сахалин-2" реальный уровень рисков от опасных геологических и гидрометеорологических процессов учтен не был.
ЛАВИННЫЕ, СЕЛЕВЫЕ, ОПОЛЗНЕВЫЕ И РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА О. САХАЛИНЕ
Территория о. Сахалин - низкогорье. Абсолютные отметки рельефа не превышают 1600 м (в среднем 200-1000 м). Однако глубина расчленения рельефа достигает 500-1000 м, что позволяет относить его к альпинотипному. Зона развития лавинных, селевых и оползневых процессов захватывает всю высотную зону: от уровня моря до водоразделов (0-1600 м).
Площадная пораженность территории лавинными процессами о. Сахалин достигает 70%, селевыми - 50%, оползневыми - 70%. Высокая степень залесенности территории не препятствует развитию лавинных, селевых и оползневых процессов. Лес, способствуя снижению частоты формирования лавин, селей и оползней, не способен полностью исключить возможность их развития на склонах крутизной более 35° [2].
В отношении угрозы для населения и хозяйства от лавин, селевых потоков, оползней и русловых процессов Сахалинская область - один из
Таблица 1. Лавины экстремальных объемов, зарегистрированные на о. Сахалине в 1970-2007 гг.
Даль- Абс. отметка, м Линия отрыва лавины
Дата Адрес Объем, тыс. м3 ность выброса, м линии отрыва лавины нижней границы конуса выноса Заложение, м длина, м толщина, м
17-18.03.1970 г. Сусунайский хребет, пик Чехова, р. Уюновка 500.0 2500 900 300 600 400 -
28-29.02.1972 г. Сусунайский хребет, пик Чехова, р. Перевальная 120.0 2000 900 300 600 - -
17.03.1981 г. Сусунайский хребет, р. Уюновка 230.0 1900 850 300 550 330 4.0
03.01.1991 г. Восточно-Сахалинские горы, Чамгинский перевал, гора Граничная 1400.0 3000 1300 500 800 500 4.0-6.0
09.01.2006 г. р. Казачка, г. Невельск 18.0 600 200 5 195 100 2.0
самых опасных регионов России. В лавиноопасных, селеопасных и оползневых зонах находится более 50 населенных пунктов Сахалинской области и более 1000 км транспортных магистралей. Большая часть территории о. Сахалина находится в зонах затопления при паводках и половодье. Объемы и дальность выброса снежных лавин и селевых потоков в низкогорье о. Сахалин достигают значений, присущих лавинам и селям в районах высокогорья.
Лавинные процессы. Средние объемы лавин, формирующихся в низкогорье о. Сахалин, 0.510 тыс. м3, однако максимальные превышают 1.0 млн. м3 (табл. 1). Максимальный объем лавины, зарегистрированной в Восточно-Сахалинских горах 03.01.1991 г., составил 1.4 млн. м3 при дальности выброса до 3 км при высоте фронта до 70 м [6]. Высота фронта лавин, сошедших в районе горы Лопатина (Восточно-Сахалинские горы) в 2005 г., достигала 100 м.
Лавины больших объемов формируются в низкогорье о. Сахалина благодаря сочетанию следующих факторов лавиноообразования:
• заложение лавиносборов, достигающее 5001000 м;
• большое количество твердых осадков; зарегистрированные максимумы осадков за снегопад -350 мм; суточный - 127 мм, часовой - 43 мм [3, 6];
• сильная перекристаллизация снежной толщи, которая играет ведущую роль в формировании катастрофических лавин.
Лавины объемом более 200 тыс. м3 сходят на Среднем Сахалине раз в 3-5 лет, на Южном Сахалине - раз в 5-7 лет.
Селевые процессы. На о. Сахалине формируются селевые потоки всех типов: грязекаменные, грязевые, наносоводные, водоснежные. Средние
объемы грязекаменных селей: 0.5-10 тыс. м3, максимальные - превышают 500 тыс. м3. Их дальность выброса достигает 16 км (табл. 2).
Грязекаменные сели больших объемов (см. табл. 2) формируются в низкогорье о. Сахалина благодаря сочетанию следующих факторов селе-образования [1, 3-5]:
• глубина расчленения рельефа, достигающая 500-1000 м;
• крутизна склонов водосборов селевых бассейнов и селевых русел, достигающая в верховьях 35-50°;
• большое количество жидких осадков: зарегистрированные максимумы осадков за циклон -1200 мм; суточный - 230 мм, часовой - более 50 мм;
• состав горных пород территории: слабосце-ментированные алевролиты, аргиллиты и песчаники (легко размываемые и размокаемые), насыщающие селевой поток глинистыми фракциями, в сочетании с прочными интрузивными, вулканогенными и метаморфическими породами, формирующими крупноглыбовую составляющую потоков.
Выделяется 2 основных класса селевых комплексов, в которых частота формирования селей и их объемы сильно различаются.
1. Склоны морских террас, сложенные преимущественно алевролитами и аргиллитами. Формируются грязекаменные и грязевые сели. Объемы селевых потоков составляют 300-15000 м3. Дальность выброса селей - 0.3-2.0 км, высота селевой волны - до 3 м, плотность - 1.5-1.9 т/м3. Частота формирования селей - раз в 2-3 года.
2. Массивы интрузивных, вулканогенных и метаморфических пород, сложенные диоритовыми
Таблица 2. Грязекаменные сели экстремальных объемов, зарегистрированные на о. Сахалине в 1872-2007 гг.
Дата Адрес Объем, тыс. м3 Дальность выброса, м Абс. отметка, м Заложение, м Толщина селевых отложений, м
верхней границы селевого очага нижней границы конуса выноса
сентябрь 1875 г. гора Макарова, р. Пулька 500.0 4000 700 20 680 10.0
4-5.08.1981 г. гора Макарова, р. Пулька >300 4000 700 20 680 10.0
4-5.08.1981 г. Западно-Сахалинские горы, >300 10000 1200 70 1130 6.0
гора Ледяная, р. Буюклинка
август 1872 г. Сусунайский хребет, р. Рогатка >500 12000 900 40 860 10.0
4-5.08.1981 г. Сусунайский хребет, р. Рогатка >300 8000 900 40 860 4.0
4-5.08.1981 г. п-в Ламанон, гора Ичара, >200 9000 1000 20 980 2.0
р. Вязовка
порфиритами, андезитами, диоритами, дацитами, зеленокаменными сланцами и серпентинитами. Формируются грязекаменные потоки катастрофических объемов: более 550 тыс. м3. Дальность выброса селей достигает 16 км, высота селевой волны 12 м, плотность 2.0-2.1 т/м3. Частота формирования грязекаменных селей объемом до 100 тыс. м3 - в среднем 1 раз в 11-12 лет, объемом более 200 тыс. м3 - раз в 25-30 лет.
Необходимо отметить ряд особенностей селевого режима в низкогорье о. Сахалин:
• объемы и динамические характеристики катастрофических селей определяются геологическими (составом пород, слагающих потенциальные селевые массивы) и геоморфологическими факторами (морфометрическими характеристиками селевых бассейнов); гидрометеорологические факторы играют подчиненную роль;
• частота формирования селевых потоков зависит от скорости накопления продуктов выветривания в селевых очагах, т.е. от состава пород в очагах твердого питания селей и степени их предшествующего увлажнения; прямой зависимости между выпадением обильных осадков и формированием селевых потоков большого объема на Сахалине нет.
По результатам полевых исследований, проводившихся авторами в 1978-2007 гг., и анализа архивных материалов установлено, что грязекаменные селевые потоки объемом более 300 тыс. м3 формировались на Южном и Среднем Сахалине в 1875, 1924, 1928, 1947,1954, 1964, 1970, 1981, 1992, 1993 гг., а количество периодов массового формирования селевых потоков за 133 года - не менее 46 (табл. 3).
Оползневые процессы на о. Сахалине развиваются преимущественно на породах верхнемелового, палеогенового и неогенового возраста. Площадная пораженность территории Среднего
и Южного Сахалина оползневыми процессами достигает 70%.
По механизму образования оползней, раз
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.