Характеристики селей

Объем или мощность селя может составлять десятки и сотни тысяч, а иногда и миллионы кубических метров селевой массы. Максимальный расход селевого потока (твердой и жидкой фазы) без заторов во время движения примерно в 1,2–1,4 раза больше расхода воды, а при заторах – в 3–5 раз больше. Величина максимального расхода селевого потока может составлять от несколько десятков до 2000 м³/с. Скорость движения селей колеблется от 2 до 10 м/с, иногда и более. Сель, в отличие от водного потока, часто движется не непрерывно, а отдельными валами, то останавливаясь, то ускоряя движение. Это происходит, в основном, вследствие задержки селевой массы в сужении русла, на крутых поворотах, в местах резкого уменьшения уклона. Если обычно скорость течения селевого потока составляет 2,5–4,0 м/с, то при прорывах заторов она достигает 10 м/с, при этом расходы воды увеличиваются в 3–5 раз. Максимальная скорость превышает среднюю в 1,5–2 раза.

При движении сель представляет собой сплошной поток из грязи, камней и воды. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого
потока достигает 25 м. Структурный состав селевого потока определяется составом и долей твердого материала в объеме потока, которая в зависимости от геологических условий изменяется от 10 до 70 %. Обычно доля твердого материала составляет не менее 100 кг в 1 м³ воды, при плотности породы 2,4–2,6 г/см³ приводит к плотности селевых потоков 1,07–1,1 г/см³. Нередко используется такая характеристика, как средняя и максимальная плотность селевого потока, или его объемный вес. Плотность селевого потока колеблется в пределах 1,2–1,9 т/м³.

Иногда применяются такие характеристики, как средняя и максимальная глубина и ширина селя. Ширина селя зависит от ширины русла, по которому движется селевой поток, и колеблется от 3 до 100 м. Глубина селевого потока колеблется от 1,5 до 15 м, длина русел селей – от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров.

Высота селевого потока может составлять: для мощных и катастрофических селей – 3–10 м, для маломощных – 1–2 м. Скорость движения селевого потока в транзитных условиях (в зависимости от глубины потока, уклона русла и состава селевой массы) составляет от 2–3 до 7–8 м/с, иногда и более.

Для селевого потока учитывают расход водной и твёрдой составляющих селевой смеси. Расход твёрдого материала может превышать расход воды в 15–20 раз. Максимальные расходы селей колеблются от нескольких десятков до 1000–1500 м³/c. В необходимых случаях используется максимальная сила удара селевого потока о препятствие. Она составляет от 5 до 12 т/м². Объём селевых отложений (объём рыхлообломочной породы в естественном залегании, вынесенный из селевого очага и русла) определяет зону воздействия селя. Как правило, суммарный объём селевого выноса определяет тип селя и его разрушительное действие на сооружение. Для большинства селевых бассейнов России характерны сели малой и средней мощности.

Опасность селей не только в их разрушительной силе, но и во внезапности их появления. Под внезапностью возникновения селевого потока следует иметь в виду невозможность предопределить заранее дату прохождения селя. Повторяемость селей для разных селеопасных районов различна. Например, в Забайкалье мощные селевые потоки формируются через 5–6 лет. В бассейнах ливневого и снегового питания, где имеется постоянный запас рыхлообломочного материала для питания селей, сели повторяются часто (один раз в 2–4 года, иногда несколько раз в течение года) и связаны с периодами выпадения значительных осадков. Мощные селевые потоки (выносят 2–4 млн м³ обломочного материала) повторяются относительно редко – один раз в 30–50 лет.

Максимальные размеры в поперечнике крупнообломочных включений (валунов, скальных обломков) для несвязных водно-каменных селей могут составлять 3–4 метра и более. Масса таких глыб может составлять до 300 т. Грязекаменные сели обладают значительно большей транспортирующей способностью и могут переносить глыбы размером в поперечнике – 8–10 м.

Вязкость связных селей колеблется от трех пуаз до нескольких десятков, иногда и сотен. При значительной вязкости селевая масса напоминает густой бетонный раствор, в котором замешаны крупные обломки скальных пород. Результат воздействия селевого потока на различные объекты зависит от его основных параметров: плотности, скорости продвижения, высоты, ширины, расхода, объёма, продолжительности, размеров включений и вязкости. Процессы движения и трансформации селевых потоков при движении по руслу определяются гранулометрическим и минералогическим составом вовлекаемых в процесс грунтов. При определённых исходных данных по селевому бассейну представляется возможным прогнозировать процессы движения и трансформации селевых потоков на основании математических моделей, описывающих эти процессы.

Рассмотрим характеристики водно-снежных потоков.

Водно-снежные потоки – слабо изученное, хотя и широко распространённое явление (районы Субарктики и Арктики), разновидности которого называют снежными селями, слякотными лавинами, гидронапорными лавинами. Водно-снежные потоки обладают некоторыми чертами снежных оползней, лавин и селей и образуются при прорыве снежных запруд – наметённых, лавинных или только что образованных сползшим со склона пластом снега. Но наиболее характерно его образование путём всплывания водонасыщенного слоя снега в русле в период интенсивного снеготаяния. По внешнему виду такое событие напоминает начало весеннего ледохода на реке. В зависимости от условий на его пути водно-снежная масса может разжижаться или, напротив, насыщаться снегом. Обычно же она представляет собой фронтальный богатый снегом вал, за которым следует жидкий шлейф, и в этом смысле она аналогична селю.

Водно-снежные потоки образуются раз в 5–10 лет, обычно при особо бурном снеготаянии, вызванном приходом тёплых воздушных масс и иногда усиливаемом дождями. Они характерны для Субарктики, заснеженных высокогорий, меньше – для Арктики, где соответствующие метеорологические условия относительно редки. Наблюдаются водно-снежные потоки и на равнинах (в оврагах), и на поверхности ледников. Обычным местом их рождения и движения являются верховья рек в горных и холмистых районах, ложбинах с V-образным поперечным профилем и углом наклона русла от 30 до 5–6°. Водно-снежные потоки образуются внезапно, длятся до нескольких десятков минут, движутся со скоростью до 10 м/с, оказывают давление на препятствие силой до 10 т/м². Высота фронтальной волны водно-снежного потока достигает 10 м. Как и сели, водно-снежные потоки останавливаются, выйдя на пологие (менее 5°) участки русла или дна более крупной долины. Характерные длины их пути – в пределах немногих километров, объём отложений в пределах 100 тыс. км³. Водно-снежные потоки способны размывать дороги, уничтожать лёгкие мосты, здания, трубопроводы и т. п. Случаев особо крупных разрушений водно-снежными потоками неизвестно. Возможно, они отнесены на счёт селей или необычных по длине пути лавин.