Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Геологиялық құбылыс
Geological phenomenon
Қалдық ағындары – суға толы топырақ пен сынық тастардың тау беткейінен төмен құлап, өзен арналарына жиналатын, жолындағы заттарды қабылдап, аңғарларда қалың, лайлы шөгінділерді қалыптастыратын геологиялық құбылыс. Олардың көлемдік тығыздығы тау жыныстары құлауы және басқа да көшкін түрлеріне ұқсас (шамамен бір текше метрге 2000 килограмм), бірақ жоғары кезеңдік сұйық қысымнан туындаған кең таралған шөгінділердің сұйылуы салдарынан, олар су сияқты еркін аға алады. Тік арналардан төмен түсетін қалдық ағындары көбінесе 10 м/с (36 км/сағ) жылдамдықтан асып түседі, бірақ кейбір ірі ағындар одан да жоғары жылдамдыққа жете алады. Әлемнің таулы аймақтарында 100 000 текше метрге дейін жететін қалдық ағындары жиі кездеседі. Ең ірі тарихқа дейінгі ағындардың көлемі 1 миллиард текше метрден (яғни 1 текше километр) асып кеткен. Қалдық ағындарының жоғары шөгінді концентрациясы мен жылдамдығының нәтижесінде олар өте қиратуға қабілетті. ХХ ғасырдағы айтулы қалдық ағынынан болған апаттар 1985 жылы Колумбияның Армеро қаласында 20 000-нан астам адам, ал 1999 жылы Венесуэланың Варгас штатында ондаған мың адамның қаза табуына әкелді.
Debris flows are geological phenomena in which water laden masses of soil and fragmented rock rush down mountainsides, funnel into stream channels, entrain objects in their paths, and form thick, muddy deposits on valley floors. They generally have bulk densities comparable to those of rock avalanches and other types of landslides (roughly 2000 kilograms per cubic meter), but owing to widespread sediment liquefaction caused by high pore fluid pressures, they can flow almost as fluidly as water. Debris flows descending steep channels commonly attain speeds that surpass 10 m/s (36 km/h), although some large flows can reach speeds that are much greater. Debris flows with volumes ranging up to about 100,000 cubic meters occur frequently in mountainous regions worldwide. The largest prehistoric flows have had volumes exceeding 1 billion cubic meters (i. e., 1 cubic kilometer). As a result of their high sediment concentrations and mobility, debris flows can be very destructive. Notable debris flow disasters of the twentieth century involved more than 20,000 fatalities in Armero, Colombia, in 1985 and tens of thousands in Vargas State, Venezuela, in 1999.
Өзгеліктері мен мінез-құлқы
Қалдық ағындарының көлемдік шөгінді концентрациясы шамамен 40-тан 50%-ға дейін жетеді, ал ағынның қалған бөлігі судан тұрады. Анықтама бойынша, “қалдық” дегеніміз – әртүрлі пішіндері мен мөлшерлері бар шөгінді бөлшектері, әдетте микроскопиялық саз бөлшектерінен алып тастарға дейін. Бұқаралық ақпарат құралдары көбінесе қалдық ағындарын сипаттау үшін «ластану» терминін қолданады, бірақ нағыз ластану көбінесе құмнан кіші бөлшектерден тұрады. Жер бетінде саз ағындары қалдық ағындарына қарағанда сирек кездеседі. Дегенмен, теңіз астындағы саз ағындары су асты континенттік шелдерде кең таралған, онда олар тұмандық ағындарды тудыруы мүмкін. Орманды аймандардағы қалдық ағындары ағаштар мен түптері сияқты үлкен көлемдегі ағаш қалдықтарын қамтуы мүмкін. Қатты заттардың концентрациясы шамамен 10-дан 40%-ға дейін болатын шөгіндіге толы су тасқыны, қалдық ағындарынан өзгеше және гиперконцентрацияланған су тасқыны деп аталады. Қалыпты өзен ағындарында шөгіндінің концентрациясы одан да төмен болады. Қалдық ағындарының себебі – қатты жаңбыр немесе қардың еруі, бөгеттің бұзылуы немесе мұздықтардың жарылуынан болатын су тасқыны, сондай-ақ қатты жаңбырмен немесе жер сілкінісімен байланысты немесе байланысты болмауы мүмкін жер көшкіні болуы мүмкін. Барлық жағдайда, қалдық ағынының басталуы үшін қажетті басты шарттар: 25 градустан жоғары еңіс, көп мөлшерде еріген шөгінді, топырақ немесе ыдыраған тау жыныстарының болуы және осы еріген материалды толық қанығу күйіне жеткізу үшін (барлық кеуекті кеңістіктер толтырылған) жеткілікті мөлшерде судың болуы. Орман және бұта өрттерінен кейін қалдық ағындары жиірек болады, осыған орай Оңтүстік Калифорниядағы тәжірибе көрсетіп тұр. Олар көптеген тік, таулы аймақтарда елеулі қауіп төндіреді және Жапония, Қытай, Тайвань, АҚШ, Канада, Жаңа Зеландия, Филиппин, Еуропа Альпілері, Ресей және Қазақстан елдерінде ерекше назар аударуда. Жапонияда ірі қалдық ағыны немесе жер көшкіні «ямацунами» (山津波) деп аталады, яғни «тау цунамиі». Қалдық ағындары гравитация күшімен төмен қарай жылдамдатылады және аллювиалды жайылмаларға немесе су тасқыны жазықтарына құятын тік тау арналарын ұстанады. Қалдық ағынының алдыңғы бөлігінде көбінесе ірі материалдар, мысалы, тастар мен ағаштар көп болады, олар үлкен мөлшерде үйкеліс тудырады. Жоғары үйкелісті ағын басынан кейін, құм, саз және балшық үлесі жоғары, көбінесе сұйытылған ағын денесі орналасады. Бұл ұсақ шөгінділер қалдық ағынының жылдамдығын арттыратын жоғары кеуекті қысымды сақтауға көмектеседі. Кейбір жағдайларда ағын денесінен кейін сулы құйрық пайда болады, ол гиперконцентрацияланған өзен ағынына айналады. Қалдық ағындары бірнеше импульстар немесе жекелеген толқындар түрінде қозғалады, онда әр импульстың немесе толқынның өзіндік басы, денесі және құйрығы болады. Қалдық ағынының қалдықтарын далада оңай тануға болады. Олар таудың тік беткейлеріндегі көптеген аллювиалды жайылмалардың және қалдық конустардың маңызды бөлігін құрайды. Толық ашық қалдықтар көбінесе тас-талқандарға толы лобат пішіндес болады, ал қалдық ағынының жолдары мен шеттері көбінесе тас-талқандарға толы бүйірлік бөгеттермен белгіленеді. Бұл табиғи бөгеттер салыстырмалы түрде жылдам, сұйытылған, ұсақ бөлшекті қалдықтардың ағын денесіндегі қозғалысы нәтижесінде, қалдық ағынының басында жиналатын ірі, жоғары үйкелісті қалдықтарды ығыстыруынан пайда болады (бұл құбылыс гранулярлық механикада белгілі). Бүйірлік бөгеттер келесі қалдық ағындарының жолын шектеуге мүмкіндік береді, ал ескі бөгеттердің болуы белгілі бір аймақтағы бұрынғы қалдық ағындарының шамасы туралы ақпарат береді. Мұндай шөгінділерде өсетін ағаштардың жасын анықтау арқылы, құлайтын қалдық ағындарының жиілігін бағалауға болады. Бұл қалдық ағындары жиі болатын аймақтарда жерді дамыту үшін маңызды ақпарат. Тек қана ағаштардан шыққан жерлерде табылған ежелгі қалдық ағындарының қалдықтарын анықтау қиын, бірақ олар әдетте әртүрлі пішіндер мен мөлшердегі бөлшектердің жанында орналасуымен сипатталады. Бұл шөгінді бөлшектерінің нашар сұрыпталуы қалдық ағынының қалдықтарын сумен келген шөгінділерден ерекшелендіреді.
Debris flows have volumetric sediment concentrations exceeding about 40 to 50%, and the remainder of a flow's volume consists of water. By definition, “debris” includes sediment grains with diverse shapes and sizes, commonly ranging from microscopic clay particles to great boulders. Media reports often use the term mudflow to describe debris flows, but true mudflows are composed mostly of grains smaller than sand. On Earth's land surface, mudflows are far less common than debris flows. However, underwater mudflows are prevalent on submarine continental margins, where they may spawn turbidity currents. Debris flows in forested regions can contain large quantities of woody debris such as logs and tree stumps. Sediment rich water floods with solid concentrations ranging from about 10 to 40% behave somewhat differently from debris flows and are known as hyperconcentrated floods. Normal stream flows contain even lower concentrations of sediment. Debris flows can be triggered by intense rainfall or snowmelt, by dam break or glacial outburst floods, or by landsliding that may or may not be associated with intense rain or earthquakes. In all cases the chief conditions required for debris flow initiation include the presence of slopes steeper than about 25 degrees, the availability of abundant loose sediment, soil, or weathered rock, and sufficient water to bring this loose material to a state of almost complete saturation (with all the pore space filled). Debris flows can be more frequent following forest and brush fires, as experience in southern California demonstrates. They pose a significant hazard in many steep, mountainous areas, and have received particular attention in Japan, China, Taiwan, USA, Canada, New Zealand, the Philippines, the European Alps, Russia, and Kazakhstan. In Japan a large debris flow or landslide is called yamatsunami (山津波), literally mountain tsunami. Debris flows are accelerated downhill by gravity and tend to follow steep mountain channels that debouche onto alluvial fans or floodplains. The front, or 'head' of a debris flow surge often contains an abundance of coarse material such as boulders and logs that impart a great deal of friction. Trailing behind the high friction flow head is a lower friction, mostly liquefied flow body that contains a higher percentage of sand, silt and clay. These fine sediments help retain high pore fluid pressures that enhance debris flow mobility. In some cases the flow body is followed by a more watery tail that transitions into a hyperconcentrated stream flow. Debris flows tend to move in a series of pulses, or discrete surges, wherein each pulse or surge has a distinctive head, body and tail. Debris flow deposits are readily recognizable in the field. They make up significant percentages of many alluvial fans and debris cones along steep mountain fronts. Fully exposed deposits commonly have lobate forms with boulder rich snouts, and the lateral margins of debris flow deposits and paths are commonly marked by the presence of boulder rich lateral levees. These natural levees form when relatively mobile, liquefied, fine grained debris in the body of debris flows shoulders aside coarse, high friction debris that collects in debris flow heads as a consequence of grain size segregation (a familiar phenomenon in granular mechanics). Lateral levees can confine the paths of ensuing debris flows, and the presence of older levees provides some idea of the magnitudes of previous debris flows in a particular area. Through dating of trees growing on such deposits, the approximate frequency of destructive debris flows can be estimated. This is important information for land development in areas where debris flows are common. Ancient debris flow deposits that are exposed only in outcrops are more difficult to recognize, but are commonly typified by juxtaposition of grains with greatly differing shapes and sizes. This poor sorting of sediment grains distinguishes debris flow deposits from most water laid sediments.
Түрлері
Қалдықтар ағыны сипаттамасына жататын басқа геологиялық ағындар көбінесе арнайы атаулармен белгіленеді. Оларға:
Other geological flows that can be described as debris flows are typically given more specific names. These include:
Лахар
Лахар – жанартаулық белсенділікке байланысты қалдықтар ағыны, ол тікелей жарылыс нәтижесінде немесе жанартаудың беткейіндегі тұрақсыз материалдың құлауынан туындауы мүмкін. Лахарды мұздық мұздың еруі, сектордың құлдырауы, пирокластикалық материалға күшті жаңбыр жаууы, немесе бұрын пирокластикалық немесе мұздық шөгінділермен тоғысқан көлдің жарылуы сияқты түрлі құбылыстар тудыруы мүмкін. "Лахар" сөзі индонезиялық шығу тегін, бірақ қазір геологтар оны бүкіл әлемде вулканогендік қалдықтар ағынын сипаттау үшін қолданады. Жердегі ең ірі және ең құрылыс бұзғыш қалдықтар ағындарының көпшілігі жанартаулардан бастау алатын лахарлар болып табылады. Мысалы, Колумбияның Армеро қаласын жайлаған лахар осыған дәлел.
A lahar is a debris flow related in some way to volcanic activity, either directly as a result of an eruption, or indirectly by the collapse of loose material on the flanks of a volcano. A variety of phenomena may trigger a lahar, including melting of glacial ice, sector collapse, intense rainfall on loose pyroclastic material, or the outburst of a lake that was previously dammed by pyroclastic or glacial sediments. The word lahar is of Indonesian origin, but is now routinely used by geologists worldwide to describe volcanogenic debris flows. Nearly all of Earth's largest, most destructive debris flows are lahars that originate on volcanoes. An example is the lahar that inundated the city of Armero, Colombia.
Жүктілік
Мұздық су тасқыны – мұздықтан күрт болатын су тасқыны. Jökulhlaup – исландия тіліндегі сөз, және Исландияда мұндай су тасқындарының көптеген себебі мұздың астындағы жанартаулардың атқылауымен байланысты. (Исландия негізінен су астындағы жанартаулардың тізбегінен құралған Атлантикалық мұхитының тау қырқасының үстінде орналасқан). Басқа жерлерде, jökulhlaup-тың көбінесе кездесетін себебі – мұздық немесе морендық бөгеттермен ұсталған көлдердің бұзылуы. Мұндай бұзылу оқиғалары көбінесе мұздың көлге күрт құлауынан туындайды, содан кейін туындаған толқын моренды немесе мұздық бөгетін бұзады. Бұзылған жерден төмен қарай, jökulhlaup ағып өтетін аңғардан шөгінділерді жинау арқылы айтарлықтай үлкейе алады. Көп мөлшерде шөгінді жинау тасқынды қиыршық тас ағынына айналдыруы мүмкін. Тасқынның жүріс қашықтығы 100 км-ден асып кетуі мүмкін.
A jökulhlaup is a glacial outburst flood. Jökulhlaup is an Icelandic word, and in Iceland many glacial outburst floods are triggered by sub glacial volcanic eruptions. (Iceland sits atop the Mid Atlantic Ridge, which is formed by a chain of mostly submarine volcanoes). Elsewhere, a more common cause of jökulhlaups is the breaching of ice dammed or moraine dammed lakes. Such breaching events are often caused by the sudden calving of glacier ice into a lake, which then causes a displacement wave to breach a moraine or ice dam. Downvalley of the breach point, a jökulhlaup may increase greatly in size through entrainment of loose sediment from the valley through which it travels. Ample entrainment can enable the flood to transform to a debris flow. Travel distances may exceed 100 km.
Екі фазалы
Иверсон ұсынған қоспа теориясы қатты қалыпты кернеуді, қатты бүйірлік қалыпты кернеуді және базальды қию кернеуін (сонымен қатар, үйкеліс кедергісін) фактормен азайтады, мұндағы – сұйық және қатты фазалар арасындағы тығыздық қатынасы. Бұл әсер тығыздық қатынасы жоғары болғанда (мысалы, табиғи құм ағынында) айқын байқалады. Егер ағын бейтарап болса, яғни, (мысалы, Багнольд, 1954 ж. қараңыз), құм массасы сұйықталып, ұзақ қашықтыққа жылжиды. Мұндай жағдай тым қою табиғи құм ағынында болуы мүмкін. Бейтарап жүзу ағыны үшін Кулондық үйкелісі жоғалады, қатты денедегі қысым градиенті жоғалады, соқтығысу коэффициенті нөлге тең, сондай-ақ қатты фазаға базальды еңіс әсері де жоғалады. Бұл шекті жағдайда, қалған жалғыз қатты күш – гравитация және осыған байланысты жүзу күші. Сұйықтың бөлшектерге гидродинамикалық қолдау көрсетуінің осы шарттарында құм массасы толық сұйықталады (немесе майланады) және өте тиімді қозғалады, бұл ұзақ қашықтыққа жылжуға көмектеседі. Бейтарап жүзу ағыны, жүзу ағынымен салыстырғанда, мүлдем басқаша мінез-құлық көрсетеді. Соңғы жағдайда қатты және сұйық фазалар бірге қозғалады, құм массасы сұйықталады, алдыңғы жағы айтарлықтай алысқа жылжиды, артқы жағы қалып қояды, ал ағынның жалпы биіктігі де төмендейді. Егер болса, ағын ешқандай жүзу әсерін сезінбейді. Содан кейін қатты фазаның тиімді үйкеліс қию кернеуі таза ұсақ бөлшекті ағынға айналады. Бұл жағдайда қысым градиентіне байланысты күш өзгереді, соқтығысу күшті болады және виртуалды массаның әсері қатты импульсте жоғалады. Мұның бәрі қозғалысты баяулатады.
The mixture theory, originally proposed by Iverson It reduces the solid normal stress, solid lateral normal stresses, and the basal shear stress (thus, frictional resistance) by a factor , where is the density ratio between the fluid and the solid phases. The effect is substantial when the density ratio is large (e. g., in the natural debris flow). If the flow is neutrally buoyant, i. e., , (see, e. g., Bagnold, 1954) the debris mass is fluidized and moves longer travel distances. This can happen in highly viscous natural debris flows. For neutrally buoyant flows, Coulomb friction disappears, the lateral solid pressure gradient vanishes, the drag coefficient is zero, and the basal slope effect on the solid phase also vanishes. In this limiting case, the only remaining solid force is due to gravity, and thus the force associated with buoyancy. Under these conditions of hydrodynamic support of the particles by the fluid, the debris mass is fully fluidized (or lubricated) and moves very economically, promoting long travel distances. Compared to buoyant flow, the neutrally buoyant flow shows completely different behaviour. For the latter case, the solid and fluid phases move together, the debris bulk mass is fluidized, the front moves substantially farther, the tail lags behind, and the overall flow height is also reduced. When , the flow does not experience any buoyancy effect. Then the effective frictional shear stress for the solid phase is that of pure granular flow. In this case the force due to the pressure gradient is altered, the drag is high and the effect of the virtual mass disappears in the solid momentum. All this leads to slowing down the motion.
Залалдың алдын алу
Қалдық ағындарының мүлікке және адамдарға жетуін болдырмау үшін қалдықтар жинағыш алабы салынуы мүмкін. Қалдықтар жинағыш алабы топырақ және су ресурстарын қорғау немесе төменгі ағыстағы зиянды болдырмау мақсатында жобаланады. Мұндай құрылыстар соңғы шара ретінде қарастырылады, себебі оларды салу қымбатқа соғады және жыл сайын күтім жасау қажет. Сонымен қатар, қалдықтар жинағыш алабы таулы жерлерден су жинап ағызатын өзендердің тек бір бөлігінен ғана қалдықтарды тоқтатуға мүмкіндік береді. Қалдық ағынын тудыруға әлеуетті дауыл алдында болжау жүйелері су жиналатын алапта қалдық ағынының пайда болу ықтималдығын анықтауға көмектеседі; алайда, жиналған шөгіндінің мөлшерін болжау әлі де қиындық тудырады, сондықтан берілген дауыл үшін қалдық ағынының жалпы көлемін және қалдықтар жинағыш алабының төменгі ағындағы елді мекендерді қорғауға қабілеттілігін анықтау қиын. Осы қиындықтар тауалды аймақтардағы қауымдар үшін қалдық ағындарын ерекше қауіпті етеді.
To prevent debris flows reaching property and people, a debris basin may be constructed. Debris basins are designed to protect soil and water resources or to prevent downstream damage. Such constructions are considered to be a last resort because they are expensive to construct and require commitment to annual maintenance. Also, debris basins may only retain debris flows from a fraction of streams that drain mountainous terrain. Before a storm that can potentially nucleate debris flows, forecasting frameworks can often quantify the likelihood that a debris flow might occur in a watershed; however, it remains challenging to predict the amount of sediment mobilized and therefore, the total size of debris flows that may nucleate for a given storm, and whether or not debris basins will have the capacity to protect downstream communities. These challenges make debris flows particularly dangerous to mountain front communities.
Танымал мәдениетте
1989 жылы Дэвид Гордонның «АҚШ» атты ірі шығармасының бөлігі ретінде, ал кейін 1999 жылы «Өтірікшінің өмірбаяны» шеңберінде хореограф Дэвид Гордон Гарри Парчтың музыкасын және Джон Макфидің «Табиғатты бақылау» кітабынан Норма Файр оқыған сөздерін «Дэбрис ағыны» атты биде біріктірді. Бұл би «Лос-Анджелестегі үлкен балшық көшкінінде отбасының басынан өткен қиын жағдайды суреттейтін ауыр таспалық баяндама» болды.
In 1989, as part of his large scale piece David Gordon's United States, and later, in 1999, as part of Autobiography of a Liar, choreographer David Gordon brought together the music of Harry Partch and the words of John McPhee from The Control of Nature, read by Norma Fire, in a dance titled "Debris Flow", a "harrowing taped narrative of a family's ordeal in a massive L. A. mudslide "