RU2519807C1

RU2519807C1 - Method of determining damage of mountain valley by mudslide

Info

Publication number: RU2519807C1
Application number: RU2012156702/13A
Authority: RU
Inventors: Владислав Борисович Заалишвили; Сарра Абрамовна Бекузарова; Александр Львович Комжа; Константин Сергеевич Харебов
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-06-20
Also published as: RU2012156702A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: in the method, damage is evaluated from absence of trees and shrubs at the bottom of a valley and the presence of native old-age tree strata on upper-lying slopes. Later - from the presence, at the bottom of the valley, of even-age, young trees and shrubs, and subsequently, with aging thereof, - from the numerical dominance of trees in the old age group over any other age group; and from the presence of mass damage to the bark and woody tissue on trunks of trees growing on the foot of the slop of the valley. The width of the zone of damage of the valley is measured from the distance between peripheral damaged trees on the cross-section of the valley; the height of damage on the valley sides is measured from the top level of damages on tree trunks. The date of the disaster is determined using the formula: n=n2-n1, where: n is the number of annual rings which corresponds to the number of years since the valley was damaged by the mudslide; n2 is the number of annual rings on a radius passing through undamaged parts of the tree trunk; n1 is the number of annual rings on a radius passing through the damaged area of the tree trunk.

EFFECT: method simplifies evaluation of hazardous natural phenomena when monitoring areas for construction and forming agricultural ecosystems in recreation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к способам выявления признаков природных катастроф и может найти применение при оценке опасности поражения территорий.The invention relates to methods for identifying signs of natural disasters and may find application in assessing the risk of damage to territories.

Известен способ прогнозирования, при котором используется метод фитоиндикации по старовозрастным больным деревьям (заявка №99107239, опубликована 20.01.2001 г., МПК A01G 7/00).A known forecasting method in which the method of phytoindication for old-aged diseased trees is used (application No. 99107239, published January 20, 2001, IPC A01G 7/00).

Однако в известном способе недостаточно показателей для определения поражения селями горной долины.However, in the known method there are not enough indicators to determine the impact of mudflows of a mountain valley.

Известен способ выявления долин, потенциально опасных в отношении поражения лавинообразными потоками (Васьков И.М., Гончаров В.И. К вопросу о признаках и возможности прогнозирования природных катастроф типа Геналдонской в горной Осетии // Труды Северо-Кавказского горно-металлургического института. 2006. Вып.13. С.251-252: источник №1, прилагается), который может быть использован в качестве прототипа. Авторы приводят ряд признаков, которые характерны для зон возможного поражения лавинообразными потоками:A known method for identifying valleys that are potentially dangerous in relation to damage by avalanche flows (Vaskov I.M., Goncharov V.I. On the issue of signs and the possibility of predicting natural disasters such as Genaldonskaya in mountain Ossetia // Transactions of the North Caucasian Mining and Metallurgical Institute. 2006 Issue 13. S.251-252: source No. 1, attached), which can be used as a prototype. The authors cite a number of signs that are characteristic of zones of possible damage by avalanche flows:

- наличие в высокогорной зоне современных надвигов и взбросов, фронтальные части которых постоянно надвигаются на долины, на днищах которых находятся ледники;- the presence in the alpine zone of modern thrusts and upthrusts, the frontal parts of which are constantly approaching valleys, on the bottoms of which there are glaciers;

- переслаивание жестких и пластинчатых пород в надвигающемся (взбрасываемом) блоке, вызывающее более частое обрушение склона;- interbedding of hard and lamellar rocks in an impending (thrown) block, causing a more frequent collapse of the slope;

- присутствие внутри и на поверхности ледника большого количества каменных обломков, особенно если их источником является один из обрамляющих склонов, прямо указывающее на неустойчивость склона и постоянное накопление такой неустойчивости;- the presence inside and on the surface of the glacier of a large number of stone fragments, especially if their source is one of the framing slopes, directly indicating the instability of the slope and the constant accumulation of such instability;

- частая повторяемость мелкофокусных и особенно приповерхностных сейсмических толчков в тыловой части современных надвигов и взбросов, гипоцентры которых совпадают с поверхностями смещения современных разрывных структур взбросо-надвигового типа.- the frequent repetition of shallow and especially near-surface seismic shocks in the rear part of modern thrusts and reverse faults, the hypocenters of which coincide with the displacement surfaces of modern discontinuous thrust-fault structures.

Недостаток известного способа заключается в значительной трудоемкости его реализации, а также в том, что он позволяет выявить лишь наиболее общие закономерности, на основании которых можно судить о возможности поражения долины лавинообразными потоками. В то же время, за рамками этого способа остаются легко выявляемые природные характеристики, позволяющие более точно и конкретно распознать признаки рассматриваемого феномена.The disadvantage of this method is the significant complexity of its implementation, as well as the fact that it allows you to identify only the most common patterns, on the basis of which one can judge the possibility of damage to the valley by avalanche streams. At the same time, beyond the scope of this method, easily identifiable natural characteristics remain that allow more accurately and specifically to recognize the signs of the phenomenon under consideration.

Технический результат - упрощение способа выявления признаков опасных природных явлений.The technical result is a simplification of the method for identifying signs of dangerous natural phenomena.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от способа-прототипа осуществляется способ определения поражения селями горной долины путем оценки отсутствия древесно-кустарниковой растительности на дне долины, при наличии коренных старовозрастных древостоев на вышележащих склонах, позднее - наличие на дне долины одновозрастной (молодой) древесно-кустарниковой растительности, а впоследствии, по мере ее взросления, - численное преобладание деревьев старшей возрастной группы над любой из остальных возрастных групп; а также наличие массовых повреждений коры и древесины стволов деревьев, растущих у подножия склонов долины; при этом измерение ширины зоны поражения долины проводится по расстоянию между краевыми травмированными деревьями на поперечном профиле долины; измерение высоты поражения бортов долины проводится по верхнему уровню повреждений на стволах деревьев, оценка даты предшествующей катастрофы производится по формуле: n=n₂-n₁, где: n - количество годичных колец, соответствующее количеству лет, прошедших после поражения долины селем; n₂ - количество годичных колец на радиусе, проходящем через неповрежденный участок ствола; n₁ - количество годичных колец на радиусе, проходящем через поврежденный участок ствола.The technical solution of the claimed object lies in the fact that, in contrast to the prototype method, a method for determining mudflow damage of a mountain valley is carried out by assessing the absence of trees and shrubs at the bottom of the valley, in the presence of indigenous old-growing stands on overlying slopes, and later on the presence of the same age at the bottom of the valley ( young) woody-shrubby vegetation, and subsequently, as it grows, the numerical predominance of trees of the older age group over any of the other age groups rupp; as well as the presence of massive damage to the bark and wood of tree trunks growing at the foot of the slopes of the valley; the measurement of the width of the affected zone of the valley is carried out by the distance between the edge of the injured trees on the transverse profile of the valley; the height of the damage to the sides of the valley is measured by the upper level of damage on the tree trunks, the date of the previous catastrophe is estimated using the formula: n = n ₂ -n ₁ , where: n is the number of tree rings corresponding to the number of years that have passed since the mudflow affected the valley; n ₂ is the number of growth rings on a radius passing through an undamaged portion of the trunk; n ₁ - the number of growth rings on the radius passing through the damaged section of the trunk.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В контексте геоэкологического мониторинга долины р.Геналдон проведен поиск фитоиндикаторов, маркирующих в ландшафте последствия схода ледника Колка и предшествующих гляциальных катастроф. Установлена возможность эффективного использования определенных растительных сообществ для фитоиндикации последствий поражения горной долины катастрофическими селями. Было выявлено два признака, характеризующих поражение долины катастрофическими селями.In the context of geoecological monitoring of the Genaldon river valley, a search was made for phytoindicators marking in the landscape the consequences of the Kolka glacier and previous glacial catastrophes. The possibility of the effective use of certain plant communities for phytoindication of the consequences of damage to a mountain valley by catastrophic mudflows has been established. Two signs were identified characterizing the defeat of the valley by catastrophic mudflows.

1. Наглядным свидетельством недавнего прохождения катастрофического селя является отсутствие древесно-кустарниковой растительности (или наличие лишь молодой древесно-кустарниковой растительности) на дне долины при наличии коренных старовозрастных древостоев на вышележащих склонах. Причина подобной диспропорции в распределении растительного покрова заключается в том, что деревья и кустарники, росшие до катастрофы на дне долины, были снесены вниз по долине недавно прошедшим селем. Проведенная оценка динамики растительного покрова до и после катастрофы показывает, что такое отсутствие древесно-кустарниковой растительности является свидетельством прохождения катастрофического селя в текущем году или не более одного года назад. Пойменный лес, формирующийся на дне горной долины после прохождения катастрофического селя, представлен преимущественно ольхой серой - Ainus incana (L.) Moench. Оценка возрастной структуры этого растительного сообщества показала, что оно представлено исключительно молодым древостоем: возраст деревьев в 2012 г. не превышал десяти лет (Приложение, рис.1). Подобная возрастная структура не характерна для естественно (в течение многих десятилетий) сформированного сообщества, которое характеризуется присутствием деревьев разного возраста - от сеянцев до старовозрастных. Данная возрастная структура (массовый молодой подрост при полном отсутствии деревьев старших возрастных групп) указывает на то, что в недалеком прошлом имело место поражение данной долины катастрофическим селем, который уничтожил всю пойменную растительность, после чего заселение поймы началось с начальных стадий формирования растительного покрова. В результате проведенных измерений выявлена характерная особенность этого аномального по возрастной структуре древостоя - его чрезвычайно высокая плотность, вследствие чего молодой лес уже стал непроходимым.1. A clear evidence of the recent passage of the catastrophic mudflow is the absence of tree and shrub vegetation (or the presence of only young tree and shrub vegetation) at the bottom of the valley in the presence of indigenous old-growing stands on overlying slopes. The reason for this imbalance in the distribution of vegetation is that the trees and shrubs that grew before the disaster at the bottom of the valley were demolished down the valley by a recent mudflow. An assessment of the dynamics of the vegetation cover before and after the disaster shows that such an absence of tree-shrub vegetation is evidence of the passage of catastrophic mudflow in the current year or no more than one year ago. The floodplain forest, which forms at the bottom of a mountain valley after passing through a catastrophic mudflow, is represented mainly by alder sulfur - Ainus incana (L.) Moench. Assessment of the age structure of this plant community showed that it is represented exclusively by young stands: the age of trees in 2012 did not exceed ten years (Appendix, Fig. 1). Such an age structure is not typical for a naturally (for many decades) formed community, which is characterized by the presence of trees of different ages - from seedlings to old-growth. This age structure (a mass of young undergrowth with the complete absence of trees of older age groups) indicates that in the recent past there was a defeat of this valley by catastrophic mudflow, which destroyed all floodplain vegetation, after which the settlement of the floodplain began from the initial stages of vegetation formation. As a result of the measurements, a characteristic feature of this stand, which is anomalous in age structure, is revealed - its extremely high density, as a result of which the young forest has already become impassable.

Выявленная закономерность позволяет не только зафиксировать сам факт поражения долины катастрофическим селем в прошлом, но и датировать время его прохождения. Оценка даты предшествующей катастрофы устанавливается путем подсчета количества годичных колец на кернах древесины, высверленных возрастным буром, или на поперечных спилах стволов наиболее крупных живых деревьев. Возможность проведения измерений с целью датировки прохождения последнего катастрофического селя будет возможна, как минимум, в течение нескольких десятков лет. Она будет сохраняться вплоть до достижения нынешними молодыми деревьями ольхи серой своего предельного возраста: возрастная структура этих древостоев, возникших в процессе посткатастрофической сукцессии, будет отличаться от структуры естественно сформированных сообществ численным преобладанием деревьев старшей возрастной группы над любой из остальных возрастных групп.The revealed regularity allows not only to fix the fact of the defeat of the valley by catastrophic mudflow in the past, but also to date the time of its passage. An estimate of the date of a previous catastrophe is established by counting the number of tree rings on wood cores drilled by an age drill, or on the transverse saw cuts of the trunks of the largest living trees. The possibility of taking measurements to date the passage of the last catastrophic mudflow will be possible for at least several decades. It will be preserved until the current young alder gray trees reach their maximum age: the age structure of these stands that arose during the post-catastrophic succession will differ from the structure of naturally formed communities in the numerical predominance of older age groups over any of the other age groups.

2. Наличие массовых повреждений коры и древесины деревьев, растущих у подножия склонов долины, является индикатором, указывающим на прохождение в прошлом по долине катастрофического селя. Эти повреждения обусловлены присутствием в селевом потоке твердых компонентов, которые травмировали кору и древесину стволов деревьев, оказавшихся в краевой зоне поражения катастрофическим селем (Приложение, рис.2). При этом пойменная растительность, располагавшаяся ниже по склону и на дне долины, в зоне непосредственного поражения, была полностью уничтожена катастрофическим селем.2. The presence of massive damage to the bark and wood of trees growing at the foot of the slopes of the valley is an indicator indicating the passage of catastrophic mudflow in the past in the valley. These damages are caused by the presence of solid components in the mudflow that injured the bark and wood of tree trunks, which turned out to be catastrophic mudflow in the marginal zone of damage (Appendix, Fig. 2). At the same time, floodplain vegetation, located lower on the slope and at the bottom of the valley, in the zone of direct defeat, was completely destroyed by catastrophic mudflow.

Выявленный фитоиндикатор (повреждение коры) позволяет не только зафиксировать сам факт поражения долины селями в прошлом, но также измерить ширину зоны поражения долины (по краевым травмированным деревьям на поперечном профиле долины) и высоту поражения бортов долины (по верхнему уровню повреждений на стволах деревьев) этими селями. При более детальном изучении характерных повреждений возможна оценка даты прохождения последнего катастрофического селя путем подсчета количества годичных колец на кернах древесины, высверленных возрастным буром, или на поперечных спилах стволов живых деревьев. Подсчет количества годичных колец проводится по двум радиусам, проходящим через поврежденный (R₁) и неповрежденный (R₂) участки ствола (Приложение, рис.3).The identified phyto-indicator (damage to the bark) allows not only to record the fact of the defeat of the valley by mudflows in the past, but also to measure the width of the zone of damage to the valley (along edge injured trees on the transverse profile of the valley) and the height of the damage to the sides of the valley (according to the upper level of damage on the tree trunks) by these mudflows. With a more detailed study of characteristic injuries, it is possible to estimate the date of the passage of the last catastrophic mudflow by counting the number of tree rings on wood cores drilled by an age drill or on transverse saw cuts of live tree trunks. The calculation of the number of tree rings is carried out along two radii passing through the damaged (R ₁ ) and intact (R ₂ ) sections of the trunk (Appendix, Fig. 3).

Расчет времени, минувшего после прохождения последнего катастрофического селя, производится по формуле n=n₂-n₁ где: n - количество годичных колец, соответствующее количеству лет, прошедших после поражения долины селем; n₂ - количество годичных колец на радиусе R₂, проходящем через неповрежденный участок ствола; n₁ - количество годичных колец на радиусе R₁, проходящем через поврежденный участок ствола.The calculation of the time elapsed after the passage of the last catastrophic mudflow is carried out according to the formula n = n ₂ -n ₁ where: n is the number of tree rings corresponding to the number of years that have passed since the defeat of the valley by mudflow; n ₂ is the number of growth rings on a radius R ₂ passing through the undamaged portion of the trunk; n ₁ is the number of growth rings on a radius R ₁ passing through the damaged portion of the trunk.

Следовательно, метод фитоиндикации позволяет упростить способ оценки опасных природных явлений при мониторинге участков для строительства, формировании агроэкосистем, в рекреации.Consequently, the phytoindication method makes it possible to simplify the method of assessing natural hazards when monitoring sites for construction, the formation of agroecosystems, and recreation.

Claims

A method for determining the defeat by mudflows of a mountain valley, characterized in that the damage is assessed by the absence of tree and shrub vegetation at the bottom of the valley in the presence of indigenous old-growing stands on overlying slopes, later by the presence of uniform, young, tree and shrub vegetation at the bottom of the valley, and subsequently as it grows, according to the numerical predominance of trees of the older age group over any of the other age groups; as well as the presence of massive damage to the bark and wood on tree trunks growing at the foot of the slopes of the valley; the measurement of the width of the affected zone of the valley is carried out by the distance between the edge of the injured trees on the transverse profile of the valley; the height of the damage to the sides of the valley is measured by the upper level of damage on the tree trunks, and the date of the previous accident is established by the formula: n = n ₂ -n ₁ , where: n is the number of tree rings corresponding to the number of years that have passed since the mudflow hit the valley; n ₂ is the number of growth rings on a radius passing through an undamaged portion of the trunk; n ₁ - the number of growth rings on the radius passing through the damaged section of the trunk.