Роль ГИС-технологий в исследовании сейсмоопасных зон Шымбулака

В статье рассматривается роль геоинформационной системы при мониторинге сейсмический опасных зон Иле Алатау.

Ключевые слова: геоинформационная система, цифровая модель рельефа, крутизна склонов, сейсмоопасные и лавиноопасные зоны, Шымбулак.

The article discusses the role of a geographic information system in monitoring seismic hazardous zones in Ile Alatau.

Keywords : geographic information system, digital elevation model, steepness slopes , seis mic and avalanche zones, Shymbulak.

Введение. Шымбулак — это горнолыжный курорт в Заилийском Алатау, рядом с городом Алматы, который привлекает тысячи туристов каждый год. Однако регион, в котором он расположен, известен своей высокой сейсмической активностью, что делает его подверженным рискам разрушительных землетрясений. Для эффективного управления этими рисками и обеспечения безопасности населения и туристов, необходимо точное и современное исследование сейсмоопасных зон. Одним из наиболее передовых методов для такой работы является использование географических информационных систем (ГИС). Цель данной статьи — рассмотреть возможности и преимущества применения ГИС технологий в изучении сейсмоопасных зон на территории Шымбулака. Это позволит не только лучше понять природу сейсмических рисков, но и более эффективно планировать развитие инфраструктуры в этом горном регионе.

Основное содержание работы

1. Сейсмическая активность в районе Шымбулака

Шымбулак расположен в регионе, подверженном высокому сейсмическым, селеопасным и лавинооопасным рискам. Алматы и его окрестности относятся к зоне с потенциальной сейсмической активностью до 9 баллов по шкале Рихтера. Исторические данные свидетельствуют о том, что в этом регионе происходили разрушительные землетрясения, такие как Верненское землетрясение 1887 года, которое вызвало значительные разрушения в Алматы и прилегающих районах.

Тектонические процессы в районе Шымбулака формируют зоны высокой напряженности в земной коре, что обуславливает необходимость проведения тщательных исследований для оценки вероятных последствий будущих землетрясений. Такие исследования необходимы для планирования и развития инфраструктуры в сейсмоопасных районах, особенно с учетом туристической привлекательности туристического и горнолыжного курорта Шымбулак (рис. 1).

Рис. 1. Курорт Шымбулак

2. Влияние селей на сейсмоопасные зоны

Сели могут оказать значительное влияние на сейсмоопасные зоны, и это влияние проявляется несколькими способами:

1. Увеличение нагрузки на землю : Сели, образованные в результате сильных дождей или таяния снегов, могут увеличивать вес и давление на слои грунта. Это может привести к активации сейсмической активности в ранее стабильных зонах.
2. Изменение гидрогеологической обстановки : Сели могут изменять уровень грунтовых вод и поведение водоносных горизонтов, что в свою очередь может способствовать сдвигам или обрушениям склонов, особенно в сейсмоактивных регионах.
3. Обрушения склонов : В сейсмоопасных зонах сели могут спровоцировать обрушения склонов, которые сами по себе могут вызвать вторичные землетрясения или оползни.
4. Повреждение инфраструктуры : Сели могут наносить вред зданиям и дорогам, особенно в местах, где уже существует риск землетрясений, что может привести к катастрофическим последствиям при наступлении сейсмических событий.
5. Изменение русел рек : Сели могут изменить русла рек, что может повлиять на подземные воды и активизировать тектонические процессы.

Понимание взаимодействия между селями и сейсмической активностью важно для разработки стратегий по управлению рисками и смягчению последствий в сейсмоопасных зонах.

3. Мониторинг сейсмической опасности

Алматы расположен у подножия горы, у устья селеопасных и лавинооопасных горных рек: Большая Алматинка, Малая Алматинка, Есентай, Котырбулак и др. Лавины угрожают населенным пунктам, горнолыжным курортам, автомобильным дорогам. С 1951 по 2014 г. в горах Казахстана зафиксировано 76 лавин, сход которых нанес значительный ущерб. За этот период в лавины попали 173 человека, из которых 87 погибли [1]. Чаще всего в лавины попадают туристы, альпинисты и горнолыжники (рис. 2).

Рис. 2. а) сель в урочище Шымбулак; б) по пр. Абая (1921 год)

В качестве противолавинных мероприятий используются прогнозирования лавин, профилактические спуски и защитные сооружения. Основными принципами мониторинга селевой опасности является — прогнозирование и анализ характеристик, которые так или иначе показывают на угрозу селевых явлений, ведение наблюдений за селевыми процессами и своевременное оповещение об действующей угрозе служб чрезвычайных ситуаций и принятии ими решений для уменьшения ущерба от селевого проявления.

Академиком НАН РК А. Р. Медеу [5] разработана имитационная модель зарождения и схода снежной лавины при изменении температуры окружающего воздуха и таянии снежногопокров на склоне, на основании чего построена карта селеопосности зон (рис. 3).

Мониторинг и является возможностью прогнозировать опасения вовремя. Чтобы у населения и собственников было время для действий по спасению, требуется разработать системы предупреждения, а так же принять меры, способные снизить риск схода селя.

Рис. 3. Карта селеопасности Иле Алатау

В процессе проведения геодезического мониторинга были использованы приборы как как GPS 1200, электронный тахеометр TCRA 1205 и лазерный сканер FARO LASER SCANNER FOCUS 3D и отсканирована часть лавиноопасного склона Или Алатау общей площади 0.75 га, на основе чего разработана технология выполнения съемки и создания цифровых моделей объектов и рельефа. В результате выполненной работы получены трехмерные модели объекта в формате AutoCAD и продольные и поперечные профили (рис. 4), которые послужили основой для оценки лавинной опасности. Что и являлось главной задачей мониторинга [6]

Рис. 4. 3D-модель рельефа и поперечный профиль лавинного лотка с определением максимальной высоты лавинного потока

В настоящее время стало привычным получение жителями города предупреждающих сообщений, о возможности схода снежных лавин и селей от Департамента по чрезвычайным ситуациям г. Алматы.

Исследование сейсмоопасных зон Шымбулака с применением ГИС технологий является важным шагом для повышения безопасности региона и улучшения планирования инфраструктуры. Использование современных технологий позволяет не только более точно оценивать потенциальные риски, но и разрабатывать стратегии по их минимизации. В условиях высокой сейсмической активности горного региона, таких как Заилийский Алатау, ГИС технологии играют ключевую роль в обеспечении безопасности как для местного населения, так и для туристов.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Комитета Науки Министерства науки и высшего образования РК ГФ ИРН № АР9680130 «Обеспечение промышленной, экологической безопасности в условиях провалоопасности земной поверхности»

Литература:

1. Благовещенский В. П., Жданов В. В. Защита от снежных лавин в Казахстане. Инженерная защита № 3(8), 2015.- С. 56–64.
2. Bartelt P. Frictional relaxation in avalanche / P. Bartelt, O. Buser // Annals of Glaciology. 2010. — V. 51(54). — P. 98–104.
3. Birkeland Karl W. The stuffblock snow stability test. / Karl W. Birkeland, Ron Johnson, Diane Herzberg // Rep. 9623–2836-MTDC. Missoula, MT: U. S. Department of Agriculture, Forest Service, Missoula Technology and Development Center. — 1996. — 20 p.
4. Christen M. RAMMS: numerical simulation of dense snow avalanche in three-dimensional terrain / M. Christen, J. Kowalski, P. Bartelt // Cold Regions Science and Technology. — 2010. — V. 63. — P. 1–14.
5. Медеу А. Р. Селевые явления Юго-Восточного Казахстана. Основы мониторинга в Иле Алатау. Алматы, 2018. Т.2. ч. 2. 288 с.
6. Ыстыкул К. А., Середович В. А. Исследование снежных лавин с применением технологии наземного лазерного сканирования. Вестник КазНУ, серия географическая № 1, 2015.- с 372- 380