Л.Л. Козловский

Комплекс сооружений для понижения уровня Сарезского озера.

В 1988 году институтом «СОЮЗГИПРОВОДХОЗ» в долине реки Мургаб были проведены инженерно-геологические исследования по проекту «Комплекс сооружений для понижения уровня воды Сарезского озера» (Рис.1, 2, 3, 4, 5). По проекту на стадии схемы были выполнены следующие виды работ:

- инженерно-геологическое обоснование взрывонабросной плотины высотой 200 метров, протяженностью 1 км и отводящего туннеля в ущельной части долины р. Мургаб в 12 километрех западнее Усойского перекрытия. Назначение плотины заключается в обеспечении безопасности селений и поселков в долинах р.р. Бартанг, Пяндж в случае возможного катастрофического прохождения волны-излива из Сарезского озера.

- оценка объема рыхлого и обломочного материала в долине р. Мургаб, с целью оценки его переработки от волны-излива из Сарезского озера и определение мертвого объема водохранилища.

- оценка свойств и состояния пониженной части Усойского перекрытия в связи с созданием плотины наращивания высотой 50-60 метров.

Ниже приводятся некоторые результаты работ, затрагивающие отдельные аспекты по проблеме Сарезского озера. В период проведения полевых работ на участке взрывонабросной плотины были выявлены и закартированы два грандиозных сейсмогенных оползня блокового строения. Барчадивский оползень объемом 1.5 км³, расположенный в верхнем бьефе преоктируемой взрывонабросной плотины на правом борту р. Мургаб. (Рис. 6) Этот оползень был сформирован в конце среднеплейстоценового времени в метаморфических сланцах и кварцевых песчаников вамарской свиты (T3-J2 vm), в период неотектонического вздымания и переуглубления р. Мургаб. Смещение оползня происходило по напластованию пород и приурочено к тектоническому взброс–надвигу. Тогкский оползень объемом 1.2км³ был образован в пределах древней верхнеплейстоценовой долины р.Мургаб. Формирование этой долины было обусловлено ее временной перестройкой в результате перекрытия долины р.Мургаб Барчадивским оползнем. Условия формирования Тогкского оползня такие же, как Барчадивского. Характерным для образования грандиозных блоковых оползней на участке взрывонабросной плотины, вероятно, является приуроченность их зон смещения к слаболитифицированным прослоям биотитовых сланцев мощностью до 1-1.5 м. Эти прослои имеют распространение в породах вамарской свиты и обладают низкими значениями прочности R=20-70кГ/см² по сравнению с доминирующими метаморфическими сланцами и песчаниками в разрезе, где сопротивление одноосному сжатии изменяется в пределах R=600-2000кГ/см². Склоны в приплотинной части участка взрывонабросной плотины характеризуются как потенциально неустойчивые. При мощном взрыве для возведения плотины можно ожидать нарушения устойчивости склона в оползневых отложениях приплотинной части правого борта р.Мургаб в образовании оползней объемом до 5 млн.м³, что, вероятно, будет связано с общим разуплотнением и снижением структурной прочности пород. Как показали опытные исследования на аналогичных участках взрывонабросных плотин (плотина высотой 250 м на р Бурлыкия в Киргизии) при мощных взрывах происходит снижение скорости упругих волн на 30% и увеличение степени трещиноватости в 5 раз на расстоянии от 100 до 500 метров и более от места проведения взрыва. Эти особенности следует учитывать при заложении участка входного портала отводящего туннеля. В пределах рассматриваемой территории неустойчивым является блок пород вамарской свиты объемом 200 млн.м³, расположенный в левом борту р. Мургаб в 1 км выше по течению от створа взрывонабросной плотины Смещение этого блока может значительно осложнить проведение строительных работ.

По результатам полевых и камеральных работ возведение взрывонабросной плотины является возможным. Учитывая высокую сейсмичность территории, разнохарактерную деформированность массива пород, обусловленную анизотропией и неоднородностью их состава, текстуры и свойств, а также наличие крупных тектонических зон деформировании, которые являются сейсмоопасным узлом, в результате мощного взрыва возможна значительная разрядка в земной коре с возникновением природного землетрясения. Эти особенности практически трудно учитывать, но они могут иметь резко негативное воздействие на рассматриваемую территорию.

Прогнозируемая волна-излив из Сарезского озера представляет катастрофических объемов водный паводок, аналогов которому в современное время не наблюдалось. Прогноз прохождения волны–излива представляет очень сложную задачу в области современных многофакторных гидрологических и геологических процессов, основные из которых включают:

-оценка объема, литологического состава и размываемости существующих на пути транзита пород;

-прогноз механизма движения волны-излива в зоне транзита, вероятности образования заторов и последствий после ее прохождения, исходя из состава, плотности, показателей сопротивления сдвигу, размываемости пород.

Решение этих задач требует обстоятельных натурных наблюдений, выполнения сложных расчетов, теоретических разработок, экспериментов на моделях, детального специального картирования и лабораторных исследований. Поэтому в период работы над проектом расчеты и основные выводы о прогнозе волны-излива из Сарезского озера являлись ориентировочными. По данным проектных разработок волна–излива объемом 70 млн м³ будет образована в результате схода оползня «Правобережный» объемом 0.9 км³, где скорости и расходы при ее прохождении будут существенно изменяться. Прогнозируемая волна–излива из Сарезского озера будет представлять катастрофических объемов водный паводок, который в долине р. Мургаб трансформируется в мощный селевой поток. По проведенным расчетам водным потоком на протяжении 15.5 км с территории Усойского перекрытия и в долине р Мургаба будут вовлечены в смещение четвертичные отложения в объеме 39-42 млн.м³. Вынос обломочного материала к взрывонабросной плотине составит 20-30 млн.м³ и мощность их составит около 20 метров. Следует отметить, что при расчетах учитывались - как аналоги - катастрофические паводки, вызванные быстрым опорожнением озер и водохранилищ в результате прорыва естественных запруд и плотин в СССР, Андах и Гималаях по данным советских и зарубежных публикаций.

В связи с проектированием плотины наращивания в пониженной части Усойского перекрытии была проведена оценка устойчивости склона ниши отрыва (Рис. 7, 8). Рассматриваемый склон имеет высоту более 2000 м. На склоне постоянно наблюдается осыпание с интенсивным формированием действующих осыпей, обрушение отдельных глыб различных объемов. В отдельные периоды наблюдается формирование обвалов объемом до 5-10 тыс.м³. Так при маршрутном обследовании Усойского перекрытия 21.09.88 г. в средних частях склона чуть выше взброс-надвига в течении 30 минут наблюдалось три обвала, соответственно, ориентировочным объемом 5 тыс.м³, 10 тыс. м³ и 2 тыс.м³. Обвалы возникали в отвесных частях склона в виде единовременного схода, типа «выброса пород» и сопровождались облаком пыли. Такое резкое обрушение пород, вероятно, было обусловлено разгрузкой импульсных горизонтальных напряжений, возможно, при слабом сейсмическом воздействии.

Маршрутное обследование верхних частей склона через Музкольский хребет позволили установить своеобразную форму залегания пород в нише отрыва Усойского оползня. Выше абс.отметок 4000 м в верхнетриасовых и нижнее-среднекаменоугольных отложениях установлена синклинальная изометрическая складка сундучной формы. В целом Музкольский хребет характеризуется крупной антиклинальной структурой, в отдельных местах осложненный надвиговыми зонами дислокации и смятия пород. Именно к такой зоне приурочены верхние части склона ниши отрыва Усойского оползня. В пределах синклинальной складки за счет инфильтрационного питания и таяния ледника были сформированы подземные воды артезианского типа вследствие различной фильтрационной анизотропии и тектонической трещиноватости крупнослоистых отложений. В южной части Музкольского хребта в пределах ниши отрыва относительным водоупором являются породы взброса–надвига, а также слаболитифицированные сланцы, обладающие пластическими свойствами и имеющие ограниченное распространение в разрезе пород.. Частичная разгрузка подземных вод отмечается выше сброса-надвига, которая, наряду с тающим льдом морены, обусловила по склону образование ручья Усодара. В северной части склона Музкольского хребта полностью не удалось определить геологическое строение замыкания синклинальной складки из-за исключительно сложных условий прохождения. Геологическое строение склона ниши отрыва Усойского оползня позволяет сделать следующие выводы:

- сарезское землетрясение, произошедшее в 1911 году, в результате которого было образовано Усойское перекрытие, сопровождалось значительным гидромеханическим воздействием на массивы пород. Структурно-геологические и гидродинамические условия в результате сейсмического воздействия и гидродинамического удара обусловили исключительно большую степень разрушения, огромную скорость перемещения и значительное распространение смещенных масс пород в долине р. Мургаб;

- современное состояние склона ниши отрыва Усойского оползня характеризуется как неустойчивое. Даже при землетрясениях выше 7-8 баллов здесь возможны обвально-оползневые смещения различных объемов.

- по результатам маршрутного обследования, обработке и дешифрирования аэрофотоснимков, в средних и верхних частях склона ниши отрыва были выделены два участка общим объемом 0.7 км³, характеризующиеся потенциальной неустойчивостью отложений. При их смещении трудно оценить динамическое воздействие на Усойское перекрытие. Смещение этих массивов пород может иметь как положительное, так и резко отрицательное воздействие на Усойское перекрытие с разрушением его и катастрофическими последствиями.

Mатериалы по Усойскому оползню и геологическому строению ниши отрыва (Рис. 7, 8) в разное время обсуждались с Г.С. Золотаревым, Ю.М. Казаковым и А.И Симоновым.

Фрагмент из переписки: Л.Л. Козловский → Ю.М. Казакову. 22 июня 2011 года.
......1. С замечаниями полностью согласен. Вероятно, когда составлял разрез-схему уже был достаточно уставший. Как мог пока выправил и посылаю в двух вариантах: acrobat и corel.

2. Уклон подземных вод показан вследствие наличия следующих факторов:

- на северном склоне падение пород более крутое, чем на южном склоне;

- на южном склоне отложения более разуплотнены и имеют большую степень раздробленности и трещиноватости в результате процессов разгрузки, влияния двух крупных взаимно пересекающих тектонических разрывов и как следствие наиболее водопроницаемы. Не исключено, что уровень подземных вод имеет горизонтальную поверхность.

3. О водоупоре. Вероятно, существует водоупор, который был сформирован, в основании синклинальной складки в период ее формирования  в слабо литифицированных сланцах, которые изменены до состояния глин или обладаю свойствами «относительной текучей пластичностью при воздействии сильных тектонических напряжений. Причем для слаболитифицированных разностей сланцев на Сарезе характерным является, что тектонические трещины в них обычно «сомкнутые», без раскрытия, даже в зоне поверхностного выветривания. Такие трансформации неоднократно сам наблюдал в протерозойских и других древних породах в целом в достаточно прочных породах в других регионах. Возможно, существуют еще какие либо тектонические нарушения, ограничивающие синклинальную складку. Так как  часть тектонических нарушений в регионе представляет собой перетерый щебнистый материал, нередко с линзами и прослоями глин, и естественно могут ограничивать движение и разгрузку подземных вод. Пока этот вопрос без прямого доказательства остается открытым. Можно аналитическим способом определить гидродинамическое давление и провести расчеты устойчивости верхних частей склона по компьютерной программе SLUMP. Но здесь также нужно для более точных построений топокарту масштаба 1:25000, аэро и космоснимки увеличенные до масштаба 1:10000 или цифровые записи их.

4. Разрез-схема никак не соотносится с взрывонабросной перехватывающей плотиной. Вообще на мой взгляд, все проекты для понижения уровня воды Сарезcкого озера, очень дороги и не имеют под собой достаточно нормального обоснования. Проще всего сделать мощную плавучую насосную станцию, а оборудование для нее доставлять по озеру, с восточной стороны его, где намного легче сделать подъездные пути (дорогу). Воду по облегченным трубопроводам можно продавать в другие регионы. К примеру, на Камчатке в условиях сильной сейсмичности существует и вероятно, будет воплощаться проект строительства атомной плавучей станции в пределах Авачинской бухты. При современном технологическом уровне создание плавучей насосной станции не вызовет больших затрат и учитывая в будущем острый дефицит воды, быстро окупится.

5. Юра, геологическое строение Сарезcкого озера ты знаешь лучше меня и в любом случае можешь «вторгаться» и что-то менять, что не соответствует действительности. Если желаешь - можно в соавторстве. Тем более, что тебе пришлось испытать всю нагрузку по разным научно-исследовательским проблемам на Сарезе. Эта структура которая показана на разрезе–схеме (файл J-25) ни где не публиковалась, не присутствовала в отчетных материалах и практически ни с кем не обсуждалась (да и не с кем было)........... . За год до кончины Г.С. Золотарева я дома у него нарисовал от руки и рассказал ему о геологии Усойского оползня. В силу разных причин с В.С. Федоренко мне тоже не удалось многое обсудить по проблемам Сарезского озера, так как после 1988 года я работал за рубежом. Еще 1980 году Федоренко попросил меня, чтобы я помог ему по проблемам Сарезского озера. Я стал, тщательно готовится......, но Золотарев устроил «обструкцию» и крупный скандал (тогда я был начальником Днестровской партии) и не пустил меня. Впоследствии он об этом пожалел, когда я уже работал начальником Кавказской партии. Видно не судьба было нам с Федоренко заниматься Сарезом.

6. За период работы на Сарезе у меня возникло много вопросов связанных проблемой Сарезского озера. Некоторые из них удалось решить, но не удалось воплотить в силу жизненных ситуаций. Да и отсутствие различных вспомогательных материалов (топографические карты, космо- и аэроснимки а также материалы Управления Геологии Таджикистана являются существенным тормозом. Хотя при желании все это можно достать в Москве. На это нужно время - не менее, чем пару месяцев.

6. Мургабский блок (междуречье р. р. Мургаб-Бартанг) является феноменальной структурой. По моим данным здесь более 10 проявлений грандиозных разновозрастных оползней сформированных в четвертичное время (включая оползни Сареза, Барчадива, Вовзита и Бартанга). Пока никто не дал общей характеристике их формирования и индивидуальных особенностей их образования на базе карты масштаба 1:50000-100000 с тектоническими и неотектоническими условиями. Видно это придется делать будущему поколению.

7. Я, не составлял разрез по Усойскому оползню. Лишь использовал имеющиеся у меня материалы. Если какие несоответствия в схеме-разрезе, можешь смело править и включи соавторство. Конечно, желательно эти материалы включить в Ваш сайт по Сарезу.

Если возникнут какие-либо вопросы – сообщай.

Лев Козловский.