После задания геометрии потока по схеме установившегося движения воды выполняется расчет начальных условий, непосредственно предшествующих моменту возникновения прорывного паводка. Расчет производился для докритического (спокойного) режима движения воды, поэтому граничные условия заданы только для нижнего створа расчетного участка - в виде нормальной глубины при уклоне на нижнем участке Чуи. Постоянный расход во входном створе и на всем протяжении расчетного участка принят равным 5·104 м3/с, чтобы обеспечить «заводнение» долины потоком на всем ее протяжении перед тем, как перейти собственно к расчету распространения паводочной волны. Такую величину расхода можно считать допустимой, так как расходы воды в период прорывного паводка значительно превышают ее более чем на порядок. При вычислении гидравлических характеристик потока при установившемся режиме дополнительно выполнена интерполяция между заданными поперечными сечениями с шагом 200 м.

Исходя из предположения, что ледниковая запруда находилась на р. Чуя в районе с. Акташ, плотина, высотой 2200 м, «установлена» на расстоянии 112 км вверх по течению от устья Чуи (рис. 1). Наиболее неопределенными во всем процессе исследования являются характеристики прорыва дамбы: способ разрушения (в результате перелива воды через гребень или фильтрации по трещинам в теле плотины), форма и размеры прорана, необходимый для его образования период времени, уровень воды в подпрудном озере выше плотины и др. Значения параметров разрушения дамбы наиболее существенно влияют на гидрограф стока ниже дамбы. Однако вниз по течению различия между разными вариантами сглаживаются. На уровни воды заметно влияют также задаваемые значения коэффициентов шероховатости ложа потока. В результате возможна имитация весьма многочисленных вариантов возникновения и распространения прорывного паводка. Авторами имитировался ряд разных вариантов и сценариев прорыва, реалистичность которых оценивалась, исходя из соответствия рассчитанных уровней воды на приустьевом участке р. Чуя меткам высоких вод, опубликованным в [23].

Рис. 1. Трехмерное изображение моделируемого участка в программе HEC-RAS перед разрушением дамбы

Figure 1. 3D image of the study area in the HEC-RAS program just before the dam breach

В качестве одного из наиболее приемлемых вариантов оказалось разрушение плотины в течение 2 часов в результате фильтрации воды по трещинам в теле плотины при начальном уровне воды в озере 2040 м. Максимальные уровни воды на расстоянии 10 км выше по течению от устья Чуи были приняты около 1100 м, что согласуется с положением меток высоких вод. Предельная отметка разрушения дамбы принята равной 1600 м, что примерно на 200 м превышает современные средние отметки дна долины на отрезке блокирования стока.

Согласно расчетам, наблюдается постепенное распластывание паводочной волны вниз по течению со снижением максимальных расходов от 3,5·106 у плотины до 2,5·106 м3/с (рис. 2). Дилювиальный поток прошел по расчетному участку реки приблизительно за 3 суток. При этом произошло практически полное опорожнение озер, динамика которого также хорошо прослеживается по результатам моделирования. Изменение продольного профиля водной поверхности в процессе опорожнения Чуйской и Курайской депрессий хорошо видно на рис. 3, 4 - максимальный подъем уровня воды практически на всем участке р. Чуя ниже плотины достигается примерно через 5 - 6 часов после начала ее разрушения.

Рис. 2. Рассчитанные расходы (пунктирная линия) и уровни воды (сплошная линия) во время паводка на р. Чуя на расстоянии соответственно 10, 50 и 100 км ниже места прорыва

Figure 2. Modeled dynamics of water flow (dashed line) and stage (continuous line) during the Chuja flood at the distance of 10, 50 and 100 km downstream of the ice dam failure

Рис. 3. Рассчитанные профили водной поверхности на участке моделирования через 5 и 10 часов после начала разрушения плотины. По оси абсцисс показано расстояние от места слияния рек Чуя и Катунь, по оси ординат - высотные отметки

Figure 3. Calculated water surface profiles for the modeled reach in 5 and 10 hours after the start of dam breach. The main channel distance is indicated from the confluence of Chuja and Katun rivers

Рис. 4. Рассчитанные профили водной поверхности на участке моделирования через 1 и 2 суток после начала разрушения плотины. По оси абсцисс показано расстояние от места слияния рек Чуя и Катунь, по оси ординат - высотные отметки

Figure 4. Calculated water surface profiles for the modeled reach in 1 and 2 days after the start of dam breach. The main channel distance is indicated from the confluence of Chuja and Katun rivers

Возможная геохронология. Летом 2004 года нами были отобраны образцы на 10Ве-датировки по дилювиальным отложениям Центрального и Юго-Восточного Алтая. Результаты первых анализов по поверхности дилювиальных берм и глыб на «высоких террасах» Катуни показали хорошую сходимость дилювиального события, произошедшего около 15 тыс.л.н. Образцы отбирались с поверхности мусковит-биотитовых гранитоидов. Результаты представлены в табл. 1

Таблица 1

Результаты 10Ве-датирования дилювиальных отложений Центрального Алтая [12]

Независимо и одновременно другая международная группа проанализировала этим же методом дропстоуны на днищах Чуйского и Курайского ледниково-подпрудных озер, а также на отмеченных участках Яломанской котловины [26]. Среднее значение по семи датировкам равно 15800±1800 лет. Как видим, наши датировки совпадают с только что приведенной. Однако указанные исследователи делают вывод о том, что Чуйско-Курайcкая система ледниково-подпрудных озер испытала лишь один прорыв около 15 тыс. лет назад, причем вся вода от этого прорыва катастрофически поступала в Карское море и вызвала его опреснение и изменение температурных характеристик.

В последние 25 лет для абсолютного датирования из дилювиальных отложений Алтая отбирались и другие образцы, результаты анализа которых в аспекте возраста дилювиальных событий приведены в табл. 2.

Теория дилювиального морфолитогенеза доказывает то, что гляциогидрологическая ситуация в ледниковом плейстоцене гор Южной Сибири определяла множественные и систематические катастрофические прорывы котловинных ледниково-подпрудных озер времени поздневюрмского оледенения и по долинам Чуи и Катуни, и по долине Бии.

Эта теория в общих чертах подтверждается массивом абсолютных датировок (TL, 14C, 10Be), полученных в других районах Алтая (табл.2). Предварительный анализ этих дат с учетом последних публикаций [10-12] позволяет наметить хронологию водноледниковых потопов на Алтае: около 7 тыс.л.н.; около 12 тыс.л.н.; около 15 тыс.л.н.; около 17 тыс.л.н.; после 22 тыс.л.н. и после 23 тыс.л.н. В действительности, паводков с расходами более 1 млн. м3/с было гораздо больше, поскольку каждый прорыв котловинного ледниково-подпрудного озера мог следовать сразу же за подпруживанием котловин и блокированием стока. Ошибки же определения абсолютного возраста паводковых событий на несколько порядков превышают длительность водноледниковых катастроф [10], которая составляла от нескольких минут и дней ([22, 28], (а также - настоящая работа) до нескольких недель [18].

Таблица 2

Абсолютные датировки дилювиальных, дилювиально-озерных и озерных отложений Алтая [12] Датировки взяты из работ П. Карлинга, Г. Бялко, Ю. Хергета, А.М. Малолетко, В.А. Панычева и Г.Г Русанова (работы [12])

Другая проблема сопоставления датировок по дропстоунам из котловин Юго-Восточного Алтая и из Яломанской котловины состоит в том, что связь гляциальных суперпаводков из Чуйского и Курайского ледниково-подпрудных озер с образованием дилювиального рельефа Центрального Алтая пока еще далеко не доказана. Ведь выше Яломанской котловины по катунскому каналу дилювиальных стоков расположены обширные Уймонская, Абайская и Канская котловины, которые также в ледниковое время подпруживались льдом и продуцировали мощные йокульлаупы, производившие большую геологическую работу, впечатляющим примером которой, в частности, могут быть трехсотметровые толщи дилювия, заполняющие долину р. Катуни выше устья р. Чуи [10].

Страницы: 1, 2, 3