Селевые потоки на Кавказе имеют широкое распространение и наносят значительный ущерб. Данные о селевых потоках в результате длительных исследований и наблюдений систематизированы и сведены в табличной и графической форме в виде кадастров [1, 2], в которых приведены карты селевых бассейнов и различные их параметры. В качестве показателя степени селевой опасности использовался максимальный объем твердых отложений селя W (тыс. м3) в каждом селевом бассейне. Этот параметр определялся как по данным фактических измерений площади и толщины отложений, так и расчетными способами. В работе [3] на основе систематических наблюдений приведены данные о характеристиках водных и селевых потоков (скорость, расход, глубина потока, объем выноса и объем твердых отложений). В Своде правил [4, п. 4.9.6] отмечена важность дешифрирования аэро- и космических материалов для установления наличия селевых процессов и границ их распространения, масштабности и повторяемости проявлений селевых потоков. Ранее в результате анализа разновременных аэро- и космических материалов проведена оценка экстремальных селепроявлений в бассейне р. Черек Балкарский [5] и выявлены максимальные масштабы зон поражения селевыми потоками 1967 г. в бассейне р. Баксан [6] в результате аномальных ливней слоем 69,9 мм (данные метеостанции Терскол [3, с. 62]). В последние годы были проведены исследования активности селей во всех селевых бассейнах Кабардино-Балкарской Республики, в том числе в бассейне р. Черек Безенгийский, для которого в ряде работ оценивался селевой риск [7], строились карты [8], оценивались параметры селевых потоков [9, 10], активность и зоны их воздействия [11–13], вычислялись показатели интегральной оценки селевой опасности [14]. В связи с появившейся возможностью получения космоснимков на различные периоды селевой активности было принято решение пересмотреть некоторые ранние оценки масштабов селепроявлений.
Целью исследования является проведение на основе анализа разновременных аэро- и космоснимков оценки зон поражения селевыми потоками в бассейнах с максимальными объемами единовременных селевых выносов (бассейны рек Жиришкису и Думала), достигающих по данным [1, с. 92; 2, с. 98] 1 млн м3 и более.
Материалы и методы исследования
Для анализа были выбраны космоснимки спутников KH-4А и KH-4B проекта Corona 1966, 1967, 1980 гг. (сайт EarthExplorer), аэрофотоснимки 1957 г., космоснимок GeoEye-1 2013 г. (Google Earth) и космоснимки Sentinel-2 (сайт Sentinel Hub EO Browser). Использовались фотографии вертолетных облетов, материалы аэрофотосъемок БПЛА на участок бассейна р. Мижирги. Космоснимки и аэрофотоснимки привязывались в программе ArcMap по опорным точкам к космоснимкам Sentinel-2 в системе координат WGS84 проекции UTM. В программе ArcMap создавались векторные слои границ зон селевых отложений и вычислялись их площади, проводилось сравнение состояния моренных и оползневых массивов, конусов выноса и участков русел.
Результаты исследования и их обсуждение
В результате просмотра разных по времени космоснимков американских спутников проекта Corona были отобраны космоснимки до и после схода селей 05.08.1967 г., на которых были видны значительные изменения на конусах выноса р. Жиришкису и Думала в бассейне р. Черек Безенгийский. На рис. 1 показаны границы этих двух бассейнов и селевые русла левых и правых притоков р. Черек Безенгийский: 9 – Шыкису, 10 – Акусу, 11 – Беккамсу, 12 – Урельсу, 13 – Кияма-Чучхур, 16 – Мижирги, 17 – Безымянный, 18 – Наратлы, 19 – Жиришкису, 20 – Шкитсу, 21 – Думала, 22 – Удурсу.
Рис. 1. Схема расположения селевых бассейнов р. Жиришкису (№ 19) и р. Думала (№ 21) (отмечены желтыми контурами) и селевых русел левых (№ 9–13) и правых (№ 16–22) притоков р. Черек Безенгийский в верховьях. Номера селевых русел соответствуют номерам селевых бассейнов кадастров [1, 2]. Пояснения в тексте. Подложка – космоснимок Sentinel-2 от 01.09.2023
В работах [7‒12] основное внимание уделялось левым притокам р. Черек Безенгийский, так как селевые потоки, проходящие по ним, угрожают автодороге к альплагерю «Безенги», а правые притоки воздействуют на сельхозугодья (сенокосы и пастбища). Ниже представлены результаты исследований по бассейнам р. Жиришкису и Думала.
Селепроявления р. Жиришкису
Площадь селевого бассейна р. Жиришкису по данным авторов составляет 6,43 км2 (в кадастре [1, с. 92] – 3,9 км2 (!), в кадастре [2, с. 98] – 7,1 км2). На рис. 2 показан участок конуса выноса р. Жиришкису и примыкающая русловая зона р. Черек Безенгийский. Сравнение аэрофотоснимка 15.08.1957, космоснимка 17.08.1966 (частично с плотной облачностью) и космоснимка 13.08.1967 (фрагменты а и б на рис. 2) показало, что отложения селя 05.08.1967 выражены четким светлым контуром, занимающим нижнюю часть конуса выноса и в основном русловую зону р. Черек Безенгийский шириной до 130 м и протяженностью более 2 км. Площадь селевых отложений – 207,9 тыс. м2, что при средней толщине отложений 2 м [3, с. 134] составит объем более 400 тыс. м3.
На фрагменте в (рис. 2) видны следы прохождения селя 05.07.1975. Сель узкой полосой обошел справа отложения селя 1967 г. и частично отложил материал в русловой зоне р. Черек Безенгийский, из чего можно сделать вывод, что объем отложений его был значительно меньше. А сравнение с последующими аэрофотоснимками и космоснимками (фрагмент г, рис. 2) дает основания считать сель 05.08.1967 экстремальным и в то же время оценивать его объем отложений примерно в два раза меньше, чем указано в кадастрах [1, с. 92; 2, с. 98]. В кадастре [2, с. 98] указан расчетный объем твердых отложений 1029 тыс. м3.
На рис. 3 показаны результаты анализа изменений на моренном комплексе в верховьях р. Жиришкису. Наибольшие изменения произошли в нижней части комплекса – образовался врез шириной около 90–95 м, длиной более 400 м. Кроме этого, было выявлено движение поверхности моренного массива со средней скоростью около 1 м/год (смещение вала, отмеченного на рис. 3 желтой линией, за период 1957‒2013 гг. составило 50 м).
Рис. 2. Селепроявления на конусе выноса р. Жиришкису и в русловой зоне р. Черек Безенгийский в 1957–2023 гг.: а – аэрофотоснимок 15.08.1957, б – космоснимок Corona KH-4А от 13.08.1967, в – космоснимок Corona KH-4В от 20.06.1980, г – космоснимок Sentinel-2 от 01.09.2023. Красный контур на всех фрагментах – зона отложений селя по космоснимку 13.08.1967
Рис. 3. Изменения на участке очага селей р. Жиришкису в 1957–2013 гг.: а – аэрофотоснимок 15.08.1957, б – космоснимок Corona KH-4А от 13.08.1967, в – космоснимок GeoEye-1 (Google Earth) от 04.09.2013
Селепроявления р. Думала
Площадь бассейна р. Думала (№ 21 на рис. 1) по данным авторов составила 77,51 км2 (в кадастре [1, с. 92] – 82,7 км2, в кадастре [2, с. 98] – 83 км2). На рис. 4 показаны изменения на участке конуса выноса р. Думала за 1966–2023 гг.
На космоснимке 1967 г. видны следы селя 05.08.1967 г. в виде контура белого цвета площадью 125,8 тыс. м3. Внутри контура с границами в виде красной линии видно несколько небольших пятен черного цвета и в центре – пятно светло-серого цвета, которое на космоснимке 1966 г. было более темным.
Это позволило сделать вывод о том, что в этом месте толщина селевых отложений была минимальной, и объем отложений на конусе выноса не превышал 200 тыс. м3. В дальнейшем, по данным космоснимков 1980 г. (Corona KH-4В) и Sentinel-2 за период 2015–2023 гг., масштаб селепроявлений был значительно меньше – селевые отложения были сконцентрированы в левом русле. Следует отметить, что в русловой зоне р. Черек Безенгийский значительных изменений не было. Таким образом, объем отложений селя 1967 г. можно считать максимальным и примерно в 6 раз меньше, чем отмечено в кадастре [2, с. 98] (1246 тыс. м3). В общей картине селепроявлений 1967 г. видны следы зоны промежуточной аккумуляции селя на участке впадения р. Укюсу (левый приток) в р. Думала и на конусах выноса боковых притоков. Кроме этого, значительной была активизация оползневого процесса на правом склоне долины р. Думала в 1,7 км выше устья (рис. 5).
Линия отрыва оползневых масс находилась на высоте около 350 м над руслом реки. Ширина зоны сползания составляла 130–180 м (фрагмент б, рис. 5). Оползневые массы за счет значительной скорости движения поднимались на высоту около 25–30 м и заваливали террасу на левом склоне долины р. Думала. В правой части зоны поражения оползня возник эрозионный врез, который наблюдается до настоящего времени (фрагмент г, рис. 5) и был очагом селя 1975 г. (фрагмент в, рис. 5).
Потенциал селевого очага р. Жиришкису можно оценить, сравнив с активностью подобных очагов и селепроявлениями в них. В целом моренный массив в верховьях р. Жиришкису имеет черты схожие и с каменными глетчерами, и с моренными пьедесталами, покрытыми движущимися ледово-каменными массами. На подобной движущейся массе языкообразного моренного массива сформировался сель в верховьях р. Султан-Гара-Су в 2022 г. [13].
Рис. 4. Селепроявления на конусе выноса р. Думала в 1966–2023 гг.: а – космоснимок Corona KH-4А от 13.08.1967, б – космоснимок Corona KH-4А от 13.08.1967, в – космоснимок Corona KH-4В от 20.06.1980, г – космоснимок Sentinel-2 от 01.09.2023. Красный контур на всех фрагментах – зона отложений селя по космоснимку 13.08.1967
Рис. 5. Изменения на участке оползня в нижней части долины р. Думала: а – космоснимок Corona KH-4А от 17.08.1966, б – космоснимок Corona KH-4А от 13.08.1967, в – космоснимок Corona KH-4В от 20.06.1980, г – вертолетный снимок М.Д. Докукина от 26.08.2016, д – космоснимок Sentinel-2 от 01.09.2023
В тыловой зоне массива, показанного на рис. 3, существует озеро площадью около 8 тыс. м2, сток с которого осуществляется по подземному каналу длиной около 1,2 км. При блокировании подземного канала в нем может аккумулироваться большой объем воды, прорыв которого приведет к мощному водному импульсу и формированию селя (как в случае катастрофических селей в Таджикистане в 2002 г. и в Афганистане 2018 г. [14]) с дальнейшим размывом нижней части массива и выносом селевых масс на конус выноса и в русловую зону р. Черек Безенгийский. Следовательно, в результате эволюции моренного массива и прохождения ливней возможны селепроявления, как в 1967 г. и более.
В случае долины р. Думала можно предположить, что в будущем может повториться активизация оползня при прохождении ливней и сход селя такого же объема, как в 1967 г., так как рыхлообломочной массы на склоне еще достаточно.
В бассейне р. Черек Безенгийский к числу экстремальных селепроявлений можно отнести также сель 1936 г. по р. Шыкису с объемом выноса порядка 300 тыс. м3 [1, с. 92; 2, с. 98], разрушивший старое поселение, а также сель 2022 г. по р. Мижирги [15], который имел объем отложений около 200 тыс. м3 и впервые вышел на территорию альплагеря. Последний сель сформировался без участия ливней в результате насыщения водой массива береговой морены.
Заключение
В результате анализа аэро- и космоматериалов получены данные о зонах поражения селевыми потоками конусов выноса р. Жиришкису, Думала и русловой зоны р. Черек Безенгийский в верховьях. Максимальные площади селевых отложений относятся к периоду массового схода селей 5 августа 1967 г., вызванному аномальными ливнями, и могут считаться экстремальными за 1957–2023 гг. Объемы селевых отложений, по оценке, немного больше 400 тыс. м3, что значительно меньше, чем указано в кадастрах селей. В будущем в случае повторения подобных аномальных ливней и эволюции моренных массивов возможны селепроявления таких же экстремальных масштабов, что будет представлять угрозу сельхозугодьям, а также автодороге и рекреационным зонам.