САРЕЗСКАЯ КАТАСТРОФА:
геофизический прогноз
Л.П.Папырин
Центр ГЕОН им. В.В.Федынского, Москва, Россия
1. История и возникновение проблемы
В ночь с 18 на 19 февраля 1911 года в центральной части Памира (в настоящее время на территории Горно-Бадахшанской автономной области Республики Таджикистан) произошло сильное землетрясение. В результате сейсмического воздействия в долине реки Мургаб сошел гигантский оползень, который получил название "Усойский завал" в память о кишлаке Усой, заваленном им. Все жители кишлака погибли. Отложения завала перекрыли долину реки Мургаб и вызвали образование большого озера. Воды возникшего водоема затопили кишлак Сарез. Поэтому озеро стали называть Сарезским. Усойский завал перекрыл также боковой приток реки Мургаб - речку Шадау-Дара и вызвал образование второго озера Шадау, небольшого по сравнению с Сарезским (См. фото 1).
Усойский завал и Сарезское озеро расположены в удаленном и труднодоступном районе. Землетрясение разрушило горные тропы, по которым в то время осуществлялось сообщение между населенными пунктами, и сделало невозможным пешеходное сообщение по долине реки Мургаб. Поэтому об Усойском завале и возникновении Сарезского озера стало известно только летом 1911 года. Одновременно с возникновением Сарезского озера возникла опасность его прорыва через отложения Усойского завала и возникновения катастрофического селевого паводка в долинах рек Бартанг и Пяндж.
Осенью 1913 года начальник Памирского пограничного отряда, расположенного в Хороге, подполковник Шпилько Г.А. решил лично оценить, какую опасность для долины реки Бартанг представляет новое озеро. Он организовал экспедицию к озеру. Экспедицией Шпилько Г.А. была выполнена топографическая съемка завала и озера в масштабе 1:42000 и промеры глубины озера. В 1913 году озеро представляло замкнутый, не имеющий стока водоем длиной около 30 км. Наибольшая ширина 2 км, максимальная глубина 280 метров. В своей статье [10] в Известиях Российского императорского географического общества Шпилько Г.А. написал, что озеро не в состоянии ни прорвать завал, ни опрокинуть его.
В 1915 году Российский геологический комитет направил на Памир для изучения сарезской проблемы экспедицию профессора Преображенского И.А.. Экспедиция провела инженерно-геологическое обследование и топографическую съемку Усойского завала в масштабе 1:21000. По результатам геодезических измерений и сведений, полученных от местных жителей, Преображенский Г.А. составил схему рельефа местности до образования Усойского завала. Он описал основные моменты возникновения завальной плотины и определил ее объем, массу и размеры. В 1914 году в нижнем бьефе завальной плотины появились первые родники. Общий расход этих родников, по измерениям Преображенского И.А., в 1915 году составил 2 м3/сек. Глубина Сарезского озера в 1915 году достигла 352,5 метра. Преображенский И.А. был первым специалистом по инженерной геологии, посетившим Сарезское озеро. Его работа "Усойский завал" [7], опубликованная в 1920 году, не потеряла своего значения и в настоящее время.
В 1925 году на Сарезском озере побывал военный топограф Колесников В.С. Он сообщил о том, что отметки уровня воды в озере с 1915 года увеличились почти на 100 метров, глубина озера достигла 450 метров, воды родников в нижнем бьефе Усойского завала прорыли каньон длиной около двух километров и глубиной 30-35 метров. Возникли опасения в том, что дальнейший рост каньона может привести к катастрофе. Для проверки этого сообщения Экономсоветом Средней Азии в 1926 году была организована экспедиция на Сарезское озеро под руководством профессора Ланге О.К.
Экспедицией Ланге О.К. были выполнены инженерно-геологические и гидрологические исследования. Впервые удалось провести гидрологические измерения расхода воды в каньоне, образовавшемся в нижнем бьефе завальной плотины. Расход воды, фильтрующейся через Усойский завал в августе 1926 года был равен 70 м3/сек., т.е. достиг обычного для этого времени года значения расхода в реке Мургаб. Сообщение Ланге О.К. [1] о том, что озеро стало проточным и расход реки Мургаб ниже Усойского завала достиг прежних значений было воспринято специалистами-водниками, как полное исключение опасности.
В период с 1926 до 1956 года эпизодически проводились обследования Усойского завала и Сарезского озера: Родионов Н.Е. - 1930 год, Афанасьев В.А. - 1934, Солдатов А.А. - 1938, Акулов В.В. - 1946, Рацек В.Н. - 1947, Васильев О.Ф. - 1956 год. Исследователи этого периода опасались, что со временем каньон в нижнем бьефе завальной плотины прорежет ее и возникнет катастрофический паводок. Прекращение роста каньона они истолковывали как исчезновение опасности. Малочисленные экспедиции пробирались к Сарезскому озеру на вьючном транспорте. Поэтому выполнить более сложные исследования (бурение скважин, геофизические работы и т.д.) эти экспедиции не могли. Развитие авиации, появление вертолетов, позволило проводить в центральной части Памира более сложные в техническом отношении исследования и начать новый этап изучения этого высокогорного района.
В 1967 году геологами производственного объединения "Таджикгеология" и института ВСЕГИНГЕО проводились аэровизуальные исследования по оценке селеопасности высокогорных озер Памира. В ходе обследования бассейна Сарезского озера на его правом борту на участке между Усойским завалом и саем Биромбанд на высоте от 4000 до 4300 м над уровнем моря были обнаружены трещины общей протяженностью около двух километров. В дальнейшем этот участок стали называть Правобережным оползнем (См. рис. 4). Возникло предположение, что обрушение в озеро Правобережного оползня вызовет перелив воды через северную пониженную часть завальной плотины, приведет к ее разрушению, создаст гигантский селевой паводок в долинах рек Бартанг, Пяндж и Аму-Дарья. В опасной зоне проживает 5-6 миллионов человек.
Предполагаемая сарезская катастрофа может быть во многом похожей на аварию, которая произошла в 1963 году в северной Италии на реке Пьяве на водохранилище Вайонт (объем 0,169 км/sup>3) [11,3]. Тогда в него сполз оползень Ток (объем 0,24 км3). Чаша водохранилища на участке длиной 2 км в течение 15-30 сек. оказалась заполненной породами до высоты 175 м над уровнем воды. В результате вода была "выжата" на противоположный борт на высоту 260 м. Водяной вал прошел по склону, обогнул арочную плотину (высота 265,5 м) и двинулся вниз по долине, образовав разрушительную волну высотой 70-90 м. Она двигалась по долине со скоростью 8-12 м/с. В результате аварии на водохранилище Вайонт погибло несколько тысяч человек. Катастрофа от момента возникновения оползня до полного разрушения объектов в нижнем бьефе продолжалась не более 7 мин.
Объем воды в Сарезском озере в 100 раз больше, чем в водохранилище Вайонт. Объем ожидаемого оползня в несколько раз больше, чем оползня Ток. Абсолютная отметка уреза воды в Сарезском озере 3250, а в водохранилище Вайонт 680 м над уровнем моря. Соответственно и последствия сарезской катастрофы могут быть в сотни раз более разрушительными по сравнению с трагедией на водохранилище Вайонт.
В 1967 году Министерство мелиорации и водного хозяйства СССР (ММВХ) создало из авторитетных специалистов по инженерной геологии межведомственную комиссию по Сарезскому озеру. На основании результатов его обследования и анализа последствий аварии на водохранилище Вайонт комиссия сделала заключение о наличии реальной угрозы прорыва вод Сарезского озера и рекомендовала срочно провести инженерно-геологические работы для определения устойчивости Усойского завала и берегов горного водоема.
Оснований для этого достаточно. Образование и прорыв завальных озер - закономерное явление для Памира (Рис. 2). В длительном геологическом времени этот процесс идет непрерывно. Установлено, что в голоцене (т.е. за последние 10 тыс. лет) на Памире было не менее 15 таких крупных озер на реках Пяндж, Гунт, Шахдара, Кудара. Самая большая завальная плотина была на реке Пяндж у кишлака Вознавад. Из этих 15 природосозданных озер в настоящее время существуют только два - Сарезское и Яшилькуль, остальные спущены в результате разрушения завальных плотин. При этом необходимо отметить, что плотина оз. Яшилькуль уже подвергалась разрушению - верхняя часть ее размыта. В районе Сарезского озера раньше существовало Прасарезское, образованное Ирхтским завалом. Как показали дальнейшие исследования, кроме Усойского завала, Мургабского и Ирхтского оползней, в этом районе обнаружено семь более древних перекрытий реки Мургаб за период продолжительностью 400 тыс. лет. Так что Сарезское озеро - десятое по историческому геологическому счету в этом районе. Как происходил размыв завальных плотин, какие при этом возникали катастрофы и по каким сценариям они происходили, за давностью событий неизвестно. Если человек не вмешается в этот естественный процесс, то прорыв Усойского завала и ликвидация Сарезского озера неизбежны. Весь вопрос в том, какие последствия вызовет эта катастрофа и когда она произойдет.
Не случайно Сарезская проблема рассматривалась в Правительстве Советского Союза. Совмин СССР 27 марта 1975 года принял распоряжение № 678р "О составлении схемы комплекса мероприятий по предупреждению прорыва вод озера Сарез и возможному использованию его водных ресурсов для нужд орошения и энергетики". Этим распоряжением Мингео СССР было дано задание выполнить на Сарезском озере комплексные инженерно-геологические исследования, а ММВХ СССР - разработать несколько вариантов схемы мероприятий по обеспечению безопасности.
Проводить любые исследования на поверхности Усойского завала очень трудно. Хорошо тренированный человек в центральной его части передвигается по сплошному нагромождению глыб со скоростью 1 км/ч. Еще сложнее выполнять какие-либо исследования на Правобережном оползне, средняя крутизна которого 30-35°, а превышение его верхней части над озером 1500 м. Передвигаться пешком можно не на всей площади Правобережного участка. Аппаратуру и снаряжение можно доставлять - только вертолетом на площадку, расположенную на левом берегу озера. Троп и дорог на крутых берегах озера нет. Передислокация людей и грузов с вертолетной площадки на прибрежные участки возможна лишь водным транспортом. От берега озера до точек, где необходимо провести исследования, аппаратуру и оборудование можно перенести только вручную.
И тем не менее с 1967 года на Усойском завале и Правобережном оползне выполнены инженерно-геологическая съемка, геофизические исследования и режимные геодезические измерения. Были проведены также геофизические исследования для изучения фильтрации воды через завальную плотину, составлены топографические карты берегов озера и гидрографическая карта рельефа дна. Большая часть полевых исследований в районе Сарезского озера была выполнена организациями п.о. Таджикгеология: Инженерно-геологической партией Южной гидрогеологической экспедиции; Памирской геофизической партией Южной геофизической экспедиции; Топомаркшейдерской партией Таджикской геологосъемочной экспедиции. На период выполнения полевых работ каждая из этих партий создавала свой Сарезский отряд. Относительно небольшой объем полевых работ выполнены ВСЕГИНГЕО, САО Гидропроект, МГУ, геодезическими и гидрографическими партиями ГУКа, гидрологической партией ГМС Таджикистана.
По результатам исследований - площадь Сарезского озера 80 км2. Объем воды в озере изменяется от 15.5 до 16.5 км3. Максимальная глубина зависит от уровня воды в озере и колеблется от 480 до 490 метров. Длина завальной плотины Сарезского озера от верхнего до нижнего бьефов - 3750 м, максимальная ширина от верха ниши отрыва до левого коренного борта - 5200 м, ширина по верхнему бьефу - 3150 м. Площадь надводной части завала - 9.2 км2. Общая площадь, включая подводную часть, - 12 км2. Объем - 2.2 км2. Пониженная часть гребня плотины превышает уровень озера на 45-55 м. Это превышение изменяется в процессе сезонных колебаний уровня озера. Среднегодовой уровень воды в озере по материалам автора ежегодно повышается на 0.2 м.
В 1988 году Госпланом СССР проведена экспертиза работ на Сарезе. Авторитетная комиссия рассмотрела результаты полевых исследований и отметила, что инженерно-геологические исследования нужно продолжить. По мере накопления знаний о районе Сарезского озера выявлялись все новые и новые вопросы, без решения которых разработка мероприятий по обеспечению безопасности не представлялось возможным. Были проанализированы разработанные в институтах "Союзводхоз", "Союзгипроводхоз" и "Гидропроект" следующие варианты схем по обеспечению безопасности:
а) наращивание Усойского завала до высоты, исключающей перелив через него при возможном обрушении Правобережного оползня;
б) сработка озера по открытому каналу в пониженной части завальной плотины;
в) сработка озера до безопасного уровня при помощи сифонов;
г) строительство буферной плотины на реке Бартанг в 80 км ниже Усойского завала;
д) сработка озера при помощи тоннелей в левом борту долины.
По разным причинам ни один из перечисленных вариантов схемы обеспечения безопасности не был признан комиссией реально выполнимым. Все дальнейшие работы по проведению инженерно-геологических изысканий и разработке мероприятий по обеспечению безопасности с 1989 года поручили проводить институту "Союзгипроводхоз". Они были начаты, но в 1991 году в связи с распадом СССР прекращены...
|