ПРОГРАММА.

работ по объекту «Сарез»

ПО "Таджикгеология". Южная гидрогеологическая экспедиция

Составил Ю.М. Казаков.

30/09/1992

Сарезское озеро образовано в результате перекрытия долины реки Мургаб при землетрясении 18 февраля 1911 года. Площадь озера 85 км² ; длина озера - 56 км, максимальная глубина - 500 м, объём воды-17 км³.

С момента образования перекрытия возникла проблема его устойчивости, которая в той или иной мере освещалась в работах Г.А.Шпилько (1913 г.), И.А.Преображенского (1915 г.), В.С.Колесникова (1925 г.), В.А.Афанасьева (1934 г.), В.Н.Рацека (1946 г.), О.Ф.Васильева (1956 г.) и других исследователей.

В результате работ 1967-1968 г.г. впервые намечается новый аспект проблемы Сарезского озера - реальной угрозой представляется возможный перелив воды через перекрытие в случае обрушения с правого борта грандиозного Правобережного оползня.

В 1970 г. САО Гидропроектом была составлена "Схема комплексного использования водных разрезов озера Сарез и реки Бартанг в целях предотвращения прорыва Усойского завала", в которой предлагалось: наращивание Усойского завала; сработка Сарезского озера по каналу, с помощью сифонов и туннелей.

Комплексные исследования проводились в 1975-1977 г.г. Управлением геологии Тадж.ССР во исполнение распоряжения Совмина СССР от 27 марта 1975 г. "О составлении схемы комплекса мероприятий по предупреждению прорыва вод Сарезского озера и возможному использованию его водных ресурсов для нужд орошения и гидроэнергетики". Уточнено геологическое строение Усойского завала, дана предварительная оценка последствий снижения уровня озера и разработана принципиальная схема наблюдений для предупреждения населения о возможной катастрофе.

Начиная с 1981 г., в соответствии с Постановлением Государственной экспертной комиссии Госплана СССР от 15 мая 1980 г. Управлением геологии Тадж.ССР выполняются инженерно-геологические исследования в районе Сарезского озера. Главными задачами исследований являлись:

- оценка устойчивости склонов и оползнеопасных участков;

- изучение строения, динамики и последствий обрушения Правобережного оползнеопасного склона;

- изучение строения, динамики, условий фильтрации Усойского перекрытия;

- оценка переработки берегов.

Поставленные задачи решались на основе специализированного среднемасштабного (1:25000) и крупномасштабного (1:5000) картирования с применением сейсмопрофилирования, кругового сейсмического зондирования, бурения скважины, высокоточных светодальномерных наблюдений, фильтрационных работ, визуальных обследований, промеров со льда. Выполнено также физическое моделирование на термопластических материалах и методом динамической фотоупругости.

Работы выполнялись с привлечением специалистов ВСЕГИНГЕО, геологического факультета и Института механики МГУ им. М.В.Ломоносова, МИСИ им. В.В.Куйбышева. Научное руководство всем комплексам работ осуществлял В.С. Федоренко (МГУ).

По периметру озера на мегасклонах многочленного и квазиоднородного строения развиты крупные оползнеопасные массивы объёмом до I км³. В историческом плане в среднем плейстоцене и голоцене смещения оползней приводили к неоднократным перекрытиям долины р.Мургаб. При реализации оползнеопасных массивов, в зависимости от морфометрии долины и объёма смещения, будет иметь место как полное перекрытие с обособлением части озера, так и частичное, как это имело место в 1987 г., когда в 12 км от плотины произошло смещение объёмом до 20 млн.м³ с образованием подводной плотины высотой до 120 м при глубине озера 420 м. Смещения будут происходить до оползне-обвальному типу; плотины будут сложены блоками, глыбами с коэффициентом разрыхления 1.3-1.5, что, в отличие от Усойского перекрытия, предопределит особые условия фильтрации и возможного размыва.

Правобережный оползнеопасный склон расположен в 4-6 км восточнее Усойского перекрытия. Его северо-западная часть представлена верхнеплейстоценовым оползнем скольжения, а юго-восточная - оползнеопасным массивом. Склон находится в потенциально неустойчивом состоянии - происходит расширение существующих и появление новых оползневых трещин. По данным инструментальных наблюдений за 1985-1990 г.г. величины деформации достигают 3-10 см/год. Здесь возможно, особенно при сейсмическом воздействии, смещение массива по трем вариантам с объёмами 0,3; 0,6; 0,9 км³ со скоростями движения до 25-35 м/с.

Усойское перекрытие состоит из сомкнутых крупных массивов песчаников, сланцев. Гребневая часть представлена блоками сильнотрещиноватых пород. В районе правого примыкания на низовом и верховом откосах развит суглинисто-обломочный материал. В пониженной части плотины фиксируются проявления погребенного льда. Деформации выражены в виде воронок глубиной до 10-20 м и трещин на селевом поле низового откоса. Предполагается, что основной причиной их образования являются процессы выщелачивания, обрушение рыхлого материала в межблоковые пустоты и вытаивание льда. За период 1985-1990 г.г. - по результатам инструментальных наблюдений - величины деформаций находятся в пределах допустимых ошибок измерений. Установлено, что основная фильтрация из озера происходит до глубин 50-70 м. Суммарные расходы фильтрационного потока 30-70 м³/с. Повышение уровня озера до 20 см/год не сопровождается изменением суммарной фильтрацией через перекрытие. Учитывая, что плотина состоит из массивов и блоков,её размыв полностью исключен. Максимальный размыв на глубину до 60 м возможен в пониженных частях гребня в правом примыкании, особенно, в зонах стыка массивов. Главной задачей исследований и прогноза являлось возвозможное изменение волнового режима в Сарезском озере при обрушении Правобережного оползнеопасного массива. Определение высоты волны и объёма перелива производилось на физических (гидравлических) моделях институтом Союзгипроводхоз, путём математического моделирования (САНИРИ, г.Ташкент) и моделирования на термопластичных материалах (институт Механики МГУ). Результаты исследований указывают, что при реализации оползня объёмом до 0,9 км³ максимальная высота волн может достигнуть 15О м, а объём трех последовательных выплесков до 150 млн.м³. Расход воды в долине р.Бартанг достигнет до 3 млн.м³/с, а в районе створа Нижнего.Пянджа до 20-30 тыс.м³/с.

В зависимости от показателя динамики геологических процессов и явлений и ожидаемого масштаба их проявлений, установлено 5 типов береговых склонов с коэффициентами переработки берегов от 10 до 1500 м³/км.год. Наибольшей интенсивностью переработки характеризуются берега, сложенные аллювиальными и осыпными отложениями. Объём материала, ежегодно поступающего в озеро, составляет 1,8 млн.м³.

В заключении экспертной комиссии Госплана СССР от 22 декабря 1988 г. по материалам инженерно-геологических исследований отмечается, что работы «....выполнены на высоком уровне и дают достаточное представление об основных закономерностых геологического строения... и современной устойчивости склонов.... Экспертная комиссия считает недопустимым оставление в верховьях бассейна крупнейшей реки Средней Азии огромного Сарезского озера с нерегулируемым стоком и без гарантии полной надёжности Усойского оползневого перекрытия.....и при дальнейших инженерно-геологических исследованиях необходимы комплексные наблюдения за развитием и прогнозом геологических процессов; уточнение литологического строения и сложения верхней зоны гребня и откосов Усойского завала, сейсмического режима в районе Сарезского озера и достоверного режима фильтрационного потока через Усойское перекрытие.»

Согласно этому заключению с 1991 г. на Сарезском озере организован геодинамический полигон для стационарного изучения режима и факторов формирования геологических процессов и явлений. В 1989-1990 г.г. институтом СОЮЗГИПРОВОДХОЗ быда начата разработка мероприятий по защите от угрозы возможного катастрофического перелива через Усойское перекрытие. Рекомендовано для перехвата волны - выплеска соорудить ниже, Сарезского озера в районе кишлака Барчадив комплекс сооружений из каменно-набросной плотины и туннелей. С 01.01.1992 г, финансирование всех работ на объекте было прекращено.

Учитывая вышеизложенное, считать необходимым, для приведения Сарезского озера в безопасное состояние, выполнить следующий комплекс исследований:

1. По периметру Сарезского озера:

- провести режимные наблюдения за крупными оползнеопасными массивами;

- выполнить режимные обследования для оценки переработки берегов и объёма материала, поступающего в озеро, в том числе объёмы заиления.

2. На Правобережном оползнеопасном склоне:

- продолжить режимные инженерно-геологические обследования и наблюдения за динамикой оползнеопасного массива по глубинному реперу, щелемером, реперам светодальномерных наблюдений, геофизические наблюдения. Конечной целью этих работ должен явиться предельно точный и обоснованный прогноз о видах и объёмах возможных смещения.

3. На Усойском перекрытии:

- выполнить детальные специализированные исследования пониженной части гребня плотины в правом примыкании для уточнения строения с применением геофизических, возможно горнопроходческих работ и спектразональной аэрофотосъёмки;

- продолжить исследования по определению достоверного режима фильтрационного потока;

- выполнить комплекс высокоточных геодезических работ по реперам, установленным в 1974 г, для оценки величины возможных вертикальных деформаций.

IV. По долине р.Бартанг, согласно приказа министра геологии СССР от 26.07.1990 г. считать необходимым оценить возможные последствия перелива через Усойокое перекрытие до устья р.Бартанг и далее по долине р.Пяндж, вплоть до Московского района - 600 км. Протяженность зоны определена, исходя из максимально возможного объёма перелива - 150 млн.м3 и отсутствия защитных сооружений. Здесь должны быть выполнены следующие виды работ:

- составление специализированной инженерно-геологической карты масштаба 1:50000 по результатам маршрутных обследований, аэровизуальных наблюдений и дешифрирования аэрофотоснимков. На картах, помимо инженерно-геологической информации, должны найти отражение все возможные последствия перелива: расчет объёмов вовлечённого в движение обломочного материала при переходе реки в селевое состояние; активизация оползневых процессов главной долины и боковых притоков в результате подрезки и замачивания склонов с последующим образованием запруд; участки возможного подтопления территорий, народнохозяйственных объектов. Ширина исследуемой территории определяется высотой и крутизной склонов долин и в среднем составляет 5-10 км с учётом нижней и средней частей наиболее крупных притоков. Общая площадь съёмки до 5000 км²;

- в пределах площади съёмки для наиболее представительных оползнеопасных участков составляются карты-врезки масштаба 1:5000 и 1:10000;

- инженерно-геологическое картирование должно сопровождаться геофизическими работами, главными задачами которых является: оценка мощности покровных отложений в зоне прохождения волны, определение положения плоскостей скольжения в оползнеопасных массивах; определением физико-механических свойств массива пород и оценкой трещиноватости массивов; расчётами устойчивости склонов и т.д.

Результаты выполненных работ позволят уточнить исходные данные для определения основных положений программы защитных мероприятий по Сарезскому озеру. В целом, результаты исследований могут быть использованы как исходный материал для организации системы мониторинга геологической среды.

Сроки выполнения работ 1993-2000 г.г.

Исходя из вышеизложенного, и учитывая изменение экономических и социально-политических реалий, возможность решения Сарезского вопроса в рамках международной проблемы "Арал" считать целесообразным:

1. Вернуться к детальному рассмотрению варианта по предупреждению прорыва, с комплексным использованием водных ресурсов Сарезского озера в целях орошения и гидроэнергетики. Имеется ввиду туннельный вариант понижения уровня озера со строительством ГЭС мощностью до 200000 кВт.

2. Уже в настоящее время помимо гидротехнического строительства на повестке дня стоит вопрос о комплексном использовании Сарезского озера, в том числе организации заповедников, природнохозяйственных зон, туризма, научно-исследовательских баз. Для координации этих мероприятий представляется необходимым срочно приступить к разработке основных положений общей прогнозной программы "Сарез" с единым координирующим центром.

3. Принципиально важным должно быть требование проведения независимой экспертизы проектов с привлечением специалистов разного профиля.