2.1. Вплив злив та інтенсивності дощу на формування селевого потоку

Гірські масиви, які оточують Рахівщину та прилеглі до них села, відносяться до високих гір. Селеві потоки цих масивів мають початкову відмітку від 1500-1700 м. н. р. м. Але, хочу зазначити, що висота гірських систем чи масивів не відіграють значну роль у формування селевого потоку. Основну роль у формування селевого потоку відіграє роль «вода» та «крутизна схилу гірського масиву», а також погодні умови. Але, основну роль у формуванні селевого потоку відіграє злива та інтенсивні, тривалі дощі, які проливають над даною гірською територією досить часто. На території гірської Рахівщини, найчастіше зливи проходять в літній період, тобто червень-липень. Липень, для гірської Рахівщини вважається найбільш грозовим, так як тут в середньому проходять 15-17 до 20-21 гроз, а грозових днів можуть бути від 15 до 18. Як відомо, саме грози приносять за собою сильні зливи, досить часто супроводжує град, який збільшує об’єм води у гірських потічках та жолобинах. Така картина формування селевих потоків спостерігалася в кінці липня 2008 року, коли внаслідок тривалих та сильних злив, всі гірські потоки на Рахівщині перетворилися на справжні селі, від яких найбільше потерпіли такі гірські села, як Лазещина, частково Ясіння, Білин, Кваси, Луги, Богдан. Крім того, селеві потоки, які сформувалися на гірських масивах Свидовця Чорногори, Мараморщини та на інших, спричинили паводкову хвилю в руслі річки Тиси та в руслах його приток, від якої потерпіли такі райони, як Тячів, Хуст, Берегово.

Крім злив, на формування селевих потоків також впливають інтенсивні та тривалі дощі спостерігаються найчастіше восени та частково весною. Тривалі осінні дощі, є реальними загрозами у формуванні селевих потоків на території гірської Рахівщини, так як формують надлишкову воду, яка стукає по гірських схилах у формі маленьких потічків. Чудовими прикладами стали селеві потоки 1998 року, які сформувалися внаслідок тривалих та інтенсивних дощів, що пройшли над Рахівщиною. Вони також вплинули на різке підняття рівня води в руслі річки Тиси та в його притоках, тим самим сформувавши паводкову хвилю, від якої потерпала не тільки вся Рахівщина, але і інші райони цієї області.

На формування селевих потоків можуть впливати і відлиги, які досить часто проходять над гірською Рахівщиною. Така відлига, що вплинула на формування селевих потоків, на Рахівщині, пройшла у 2001 році. Це були саме найбільші селеві потоки за останні 40 років. В цьому році, селевий потік спостерігався навіть там, де його було сотні років, де взагалі, не було навіть його сліду.

Виходячи з цього, хочу зазначити, що злив, інтенсивні та тривалі дощі, відлиги, це найбільші загрози в утворенні селевого потоку на території гірської Рахівщини.

Лише значні зливи здатні викликати особливо великі селеві потоки на території гірської Рахівщини. Але які зливи можна назвати значними ?

Дощ, під час якого протягом хвилини випадає шар води до 0,1 мм, уже вважається достатньо сильним, а злива інтенсивністю 1 мм/хв. (це н а площу 1 м2 за хвилину виливає до 1 літра води), потрібно вважати видаючим, тобто, це злива, яка видає значну кількість води.

Але, що тоді можна сказати про надмірною зливою, коли перевищує цифру 10 мм/хв ? А це вже свого роду, катастрофічна злива, падіння небес на землю, кінець світа. Якщо злива 10 мм/хв. Протримається 1-2 чи навіть декілька годин, то всі гірські потоки, які протікають по території гірської Рахівщини перетворяться на катастрофічні селі, які здатні змити з лиця землі всі гірські села Рахівщини, особливо такі, як Луги, Богдан, Відричка, Розтоки та інші. На щастя катастрофічних злив на території гірської Рахівщини не спостерігалися, але це не означає, що вони ніколи не пройдуть.

Як відомо, всі гірські села Рахівщини утворені із селево-наносоводних потоків, які зносили все на своєму шляху. Саме вони і сформували ці невеличкі гірські села, на яких зараз розміщене населення. Такі катастрофічні селі проходили тоді, коли на вершинах гірських масивах Свідовця та Чорногори почали посилено танути льодовики. Потім їх не було тривалий час. Але приблизно 500-600 років тому назад, катастрофічні селі знову себе проявилися, які і сформували катастрофічні паводки. З того часу катастрофічні селеві потоки вже не спостерігалися.

Для утворення значних селевих потоків необхідно, щоб інтенсивність дощу не знижувалася достатньо довго, тобто протягом декількох діб. Отже, і тривалість дощу впливає на утворення селевого потоку, його висоту і руйнівну силу.

Найчастіше зливи проливаються на гірськими масивами Свидовця, Чорногірського та Марамороського. Які зливи, такі і селеві потоки. Але наскільки це є точно?

Поверхневими шляхами стікають дощові води, які не встигають при випаданні сильної зливи потрапляти в грунтову товщину. Відношення між впитуванням і стіканням води визначається крім характеру дощу в основі інфільтраційнім здібностям на грунті і рунтів поверхневого водозбору. На початку випадання дощу, сухий грунт жадібно всмоктує вологість і через це поверхневий стік є відсутнім. В цій стадії діє насичення поверхневого шару грунта. Кількість поглинання води в грунт в основному залежить від його поверхневого зволоження, тобто наскільки грунт є зволоженим на даній території. Чим менша вологість грунту, тим менша загроза утворення селевого потоку на даній території.

Процес інфільтраційної здатності можна вважати постійним і рівним f0 , а інтенсивність впитування f залежно тільки від інтенсивності випадання дощу

f = f0 E1 – exp (i I f0) (*)

Тут «і» інтенсивність зливи, а позначення «exp» (-х) відповідає показниковій функції , де е – основа натуральних логотипів.

Виділення двох стадій інфільтрації між якими проведена така гірська границя, являється достатньо правильною схематизацією. При дуже сильній зливі, коли інтенсивність дощу в багато разів перевищує інфлітраціонні можливості, то проведено зрівнювання обмежено спростовує до f=f0 .

Інтенсивність стіко-утворення q представляє собою просту різницю між інтенсивністю дощу і інфільтрації q = i – f. Якщо ми хочемо визначити середню інтенсивність стіко-утворення за добу випадання всього дощу, знаючи при цьому лише його середню інтенсивність І, то ні в якому випадку не потрібно скористовуватися співвідношенням (*), поставимо І замість і , та потрібно застосувати формулу

q=I [(I-f0)].

Дощові води, просочуючись крізь товщину пухко-уламкових ворід і рано чи пізно досягаючи русла гірського потоку відносяться до різних категоріям грунтового стоку. Шляхи і час міграції таких вод залежать від геологічної структури верхніх шарів гірської породи в даному басейні і можуть бути самими різними. Звичайно існує цілий лабіринт підземних каналів стоку прилеглих до водотривкої поверхні.

Шар початкових витрат – це шар опадів випавши до початкового стіко-утворення. Для швидкого грунтового стоку, він може бути визначений, і як кількість води, необхідне для доведення зволожуючих товщини грунтів, або пухкої гірської породи над водотривкому до рівня, який називають найменшим зволожуючим, тобто до стану, коли порода не може утримувати ні каплі зайвої води. Якщо так наступить, то ця зайва вода під тривалих дощів над даними басейнами гірських потоків, вона повністю з-тече, без жодного залишка.

Поверхневий стік часто всього має місце на схилах глинистих грунтів в значній мірі змитим і позбавленим суцільного лісово-рослинного покриву та альпійських поясах. В усіх випадках, інтенсивний поверхневий стік залишає знаки своєї ерозійної роботи. Швидкий грунтовий селевий стік виникає під час тривалих дощів і злив на даному водозбору має досить різноманітний характер.

Сумарне балансове відношення опадів і стоку для окремого селевого потоку очевидно:

H=Ho+Hf+Hq,

Тобто, шар опадів розподіляється між шарами початкових витрат дощових вод і стікання дощових вод (стоко-утворення). Проте важливо знати не тільки загальну кількість води, випавши у вигляді дощу і залишивши межу в басейні русла гірського потоку у вигляді руслового стікання вод у стоко-утворення у опорі. Основний загальний часовий характер кожного селевого потоку, утворивши в межах даного басейна, може служити так називаючи час збігання при концентрації стоку Н. Визначається воно, як тимчасовий відрізок між двома моментами, до і після яких шар або об’єм стікання над гідрограмах стоко-утворення і стікання в замикаючому стулкі однакові.

Зливи проливаються над горами. Спочатку нахиляється трава і похилені до землі намокнувши листя і гілки дерев, потім звідусіль починає точитись вологість і швидко здається, що на світі немає нічого крім мокрих схилів і розірваних зливами хмар звідки л’ють небесні води. З скель звисають струмки водоспадів, звідусіль несуться хмурні, спінюванні джерела з гуркотами водяних потоків і зіткненням валунів, зливаючись з шумом дощу, утворюється незрівняне звучання, час від часу з перериванням гуркотом грому. Саме в цей короткий час гори живуть своїм справжнім життям.

3. Геологічна діяльність селевого потоку та його виникнення Традиційна формула, яка практично присутня в усіх публікаціях про селевих потоках говорять, що їхнє утворення необхідно сполучати з трьох основних умов:

• гірської породи,

• води,

• гірського схилу.

Але тут виникає важливий під час дослідження селевих потоків питання, які сили можуть являтися достатніми для утворення його геологічної діяльності. Для цього збудуємо дуже простий приклад. По верхнім і боковим пругам довгого лотка, яка по рейкам може легко сповзати значно більша обойма (ящик без дна) такої самої ширини. Обидві ємкості заповнені піском, гравієм, або іншим насипом грунта. До обойми все це прикладається і при цьому вимірюється дина метром сила F.

Сила опору зрушень залежить від обойми сипучої породи і визначається дуже простим співвідношенням:

F=Pf+Fc.

Тут Р – вага (сила вантажу), породи в обоймі, Fc – сила зціплення між виступами уламків породи, склеювання і цементрація великих частин з більш малими (наприклад, глинистими), і f – безмірний коефіцієнт внутрішнього тертя. Внутрішнього тертя тому, що останній здійснює між багатьма і багатьма частинами, якби в середині. Тобто, якщо сила водної стихії буде перевищувати силу зчіплювання між виступами гірських порід та ріхних уламків, то сила опору зрушень в такому випадку збільшиться. Якщо сила опору буде збільшуватися під дією селевого потоку, то його геологічна діяльність тільки збільшиться. Виходячи з цього ми бачимо, що саме від цього, проявляється геологічна діяльність селевого потоку в гірських жолобинах. Крім того, дуже зручно вважати, що той коефіцієнт чисельно рівний тангенсу кута внутрішнього тертя. Щоб отримати більш загальне вираження, незалежно від розмірів обойми, поділимо все числа попередніх рівнянь на величину площини основи блока сипучої породи.

τ=ớ tg φ + C.

Тепер кожний доданок в новім співвідношенні вимірюється в одиницях тиску, тобто в ньютонах на квадратний метр. Позначення тут такі:

τ - граничний опір зрушень,

ớ - нормальний тиск,

C –зціплювання,

φ – кут внутрішнього тертя.

Власне говорячи, зсуваючи параметри уламкової породи являються не константами, а функціями її вологості. Але сама наука про селеві потоки має справу з водою і породою, яка одночасно керує тими самим параметрами.

Для розуміння сутності виникнення геологічної діяльності селевих потоків важливо розгорнути ті міркування, але на початку потрібно перераховувати різного роду показники, які визначаючи, цікавлять нас ситуацією.

Р кг/м3 – щільність речовини;

Е – пористіть;

Ө – об’єм вологості (відношення об’єм води утримуючій в уламковій породі, до загального об’єм останнього);

φ Ө, С Ө – вологість;

φ, С – затоплення водою;

r, m – товщина шару води;

РО =1000 км/м3 – щільність;

В – відносна глибина в товщині породи;

Нм – глибина потоку над поверхнею породи;

å – кут нахилу.

Тиск впливає на горизонтальну площину товщиною уламкової породи.

[1] = ghp [1-E];

[2]=qh (p-p0) (1-E) – тиск, який проявляється під водою (закон Архімеда).

[3]=qhp0 Ө – доповнений тиск за рахунок вологості гірської породи.

[4]=gh p0 E – тиск, який виявляється на горизонтальній площині води, заповнюючи уламкову породу.

[5]=gH p0 – тиск, який проявляється товщиною води над поверхнею породи.

Як бачимо, тут є всюди g- прискорення сили тяжіння, яке також впливає на утворення геологічної діяльності селевого потоку.

Отже, кут внутрішнього тертя – це граничний кут нахилу сипучої породи, коли зрушення ще не діє, але найменше збільшення кута нахилу потягне за собою осипаючи породи. Якщо, це було б навпаки, тобто, при повільному зменшенні кута нахилу має місце переходу від руху до спокою, то кут, зафіксований у момент зупинки виявляється рівним динамічному куту внутрішнього тертя, або ще як його називають, кут звичайного нахилу.