Аннотация
Для Сахалина характерен целый комплекс природных рисков. Остров расположен в зоне сейсмической активности, подвержен воздействию штормов и тайфунов. Гористый рельеф и образующие его породы обеспечивают высокую оползневую и селевую активность. Также частым явлением являются лавины. Обильные осадки и сезонное таяние снега провоцируют паводковые наводнения. При этом остров игрант важную роль в экономике России, так как на Сахалине действует несколько крупных нефте- и газодобывающих проектов. Поэтому обеспечение безопасности объектов промышленности и инфраструктуры, а также жизни людей является задачей номер один.
Многие территории России можно отнести к потенциально опасным с точки зрения природных рисков. Но остров Сахалин представляет собой уникальную систему: здесь различные проявления стихии находятся в тесной взаимосвязи друг с другом, и шаткое равновесие геологических, гидрологических и метеорологических процессов может быть нарушено в любой момент. Индустриальное и энергетическое значение острова сложно переоценить: по объему разведанных запасов газового конденсата Сахалин занимает 4-е место в России, 7-е — по объему разведанного газа, 13-е — по объему нефти. На базе этих ресурсов развернуто два крупных добывающих проекта. И в обеспечении их безопасности важную роль играют точная идентификация природных угроз и оценка рисков.
Остров Сахалин — территория, которая исторически вошла в состав России одной из последних. До середины XIX века ее относили к зоне китайского влияния, но на международном уровне права на остров не были закреплены ни за одной из держав. С 1855 года и до окончания Второй мировой войны островом то совместно, то единолично владели Россия и Япония. Однако 1945 год поставил точку в этом вопросе: в состав Советского Союза была включена вся территория острова Сахалин (а также все Курильские острова).
Отправной точкой систематического изучения Сахалина можно считать первое десятилетие XIX века, когда экспедиция под командованием И.Ф. Крузенштерна обследовала бóльшую часть побережья и пришла к выводу, что Сахалин — это полуостров. Примерно в это же время японские первопроходцы обнаружили пролив в дельте Амура, из чего заключили, что эта земля всё-таки стоит отдельно от материкового массива. В итоге вплоть до 1849 года на картах Сахалин не имел четкого статуса. Но когда Г.И. Невельский на корабле «Байкал» прошел вдоль Амурского лимана и попал в Татарский пролив, считавшийся тогда заливом, вопрос был окончательно разрешен: обнаруженная им водная перемычка впоследствии была названа в его честь.
В конце 1870-х годов стало известно о нефтяном богатстве Сахалина. С этого момента началась история исследования острова не только в картографических, но и в геологических целях. Кроме «черного золота» на Сахалине были обнаружены залежи угля и природного газа. Началось промышленное освоение территорий, а вместе с этим вскрылись связанные с ним высокие природные риски. За полтора века ситуация не сильно изменилась: Сахалин остается зоной повышенной опасности. О современных природных рисках острова и пойдет речь в настоящей статье.
Природные риски
Площадь острова Сахалин насчитывает 76 600 км2, его рельеф составляют низковысотные горы, которые перемежаются низкогорьями и низменными равнинами. Север острова — пологая холмистая равнина. Две горные системы формируют южную и центральную части острова: самая высокая точка Западно-Сахалинского хребта — г. Онор (1327 м), Восточно-Сахалинского — г. Лопатина (1609 м). Разделяет горные системы продольная Тымь-Поронайская низменность.
Несмотря на то, что на территории Сахалина преобладает низкогорный рельеф (от 200 до 1000 м над уровнем моря), глубина его расчленения достигает 500–1000 м, что позволяет отнести его к альпинотипному, то есть характеризующемуся обилием сложных складчатых структур. В итоге зона развития лавинных, селевых и оползневых процессов занимает всю высотную зону вплоть до водоразделов на высоте 1600 м. Причем исследования показывают, что объем и динамика экзогенных, то есть вызываемых внешними причинами геодинамических процессов сравнимы по объемам и разрушительной силе с явлениями, свойственными высокогорью.
Климатические особенности острова вносят свою лепту в формирование опасных природных процессов. Большая протяженность Сахалина с севера на юг и сложный рельеф в значительной степени разнообразят климатические условия региона. За год над островом проходит около ста циклонов, а на рубеже лета и осени Сахалин подвержен атакам тайфунов, сопровождаемых штормовыми ветрами скоростью до 40 м/с и обильными ливнями.
Воздействию штормов в первую очередь подвержена береговая линия, особенно юго-восточная часть острова. Так называемые волны-зыби, вызванные прохождением циклонов в Охотском море, с утроенной силой атакуют берег, в результате чего за последние полвека Сахалин лишился около 15 км2 площади.
Обильные осадки и быстрое снеготаяние становятся причиной паводковых наводнений. Так как реки Сахалина имеют преимущественно горный или полугорный характер, подъем уровня воды достигает 7–10 м, а перенасыщение грунтов влагой приводит к размыванию пород. В результате плотность паводковых потоков сравнима с характеристиками несвязных селей, что увеличивает их разрушительную силу.
Необходимо заметить, что различные природные риски Сахалина не только существуют сами по себе как отдельные явления, но и находятся в корреляции друг с другом: различные геодинамические, гидрологические или метеорологические явления могут послужить спусковым крючком для более масштабных проявлений угрозы промышленности и человеческой жизнедеятельности со стороны стихии.
Население Сахалина — около 493 тыс. человек, большинство проживают в городах: областной центр находится в Южно-Сахалинске, кроме того, есть шесть других сравнительно крупных городов: Корсаков, Холмск, Оха, Поронайск, Долинск, Невельск. Железнодорожное сообщение охватывает бóльшую часть острова. Автодороги с асфальтовым покрытием преобладают на юге, расположены они преимущественно вдоль береговой линии. В советский период была предпринята попытка сооружения туннеля под Татарским проливом, однако проект был свернут после смерти И.В. Сталина. Сейчас в правительстве рассматривается проект железнодорожного моста через пролив Невельского на мыс Лазарева, а пока с материком Сахалин соединяет лишь паромная переправа.
Промышленность сконцентрирована преимущественно вокруг нефтегазового добывающего комплекса «Сахалинские шельфовые проекты», который включает в себя не только серию буровых платформ в Охотском и Японском морях, Татарском проливе, но и трубопроводную магистраль, по которой добытое сырьё переправляется на материк. Лидерами в добыче нефти и газа на острове являются компании «Эксон Нефтегаз Лимитед» и «Сахалин Энерджи», которые реализуют проекты «Сахалин-1» и «Сахалин-2» соответственно.
Некоторая изолированность Сахалина от материковой России и большой экономический потенциал нефтегазовых проектов обязывают изыскателей уделять особое внимание защите данной территории от природных угроз, а сложные гео-, гидро- и метеорологические условия требуют комплексного подхода к решению инженерных проектов.
Геологические риски
Уникальность Сахалина заключается в том, что здесь уровень угрозы со стороны опасных экзогенных геологических процессов для населения и производства на сравнительно небольшой территории острова крайне велик. Из-за того, что на большей территории Сахалина преобладает горный рельеф, населенные пункты, объекты промышленности и инфраструктурные сети располагаются преимущественно в узких горных долинах и на морских террасах между высокими абразионно-денудационными берегами и моренами, абсолютных отметках от нуля до 200 м. Более 80 населенных пунктов находятся в зоне риска воздействия как экзогенных геологических (лавины, сели, оползни, обвалы), так и гидрологических (наводнения, русловые деформации) процессов. Площадная пораженность территории этими опасными процессами достигает 80 % от площади острова. Среди крупных населенных пунктов Сахалина этим проявлениям в наибольшей степени подвержены Невельск (90 % площади городской застройки), Макаров (88 % площади), Холмск (61 % площади).
Широкое развитие экзогенных процессов на территории Сахалина обусловлено сложным геологическим строением острова: Восточно-Сахалинские и Западно-Сахалинские горы испещрены продольными и поперечными долинами, геологический разрез острова представлен осадочными, вулканогенными, интрузивными и метаморфическими породами. Чаще всего это алевролиты и аргиллиты, которые под воздействием атмосферных вод в течение нескольких месяцев проходят процесс разложения до суглинков и супесей.
Также характерной особенностью Сахалина является наложение зон воздействия склоновых процессов друг на друга: нередко лавины, сели и оползни характерны для одних и тех же нестабильных участков, а в движение неустойчивые массы приводит комбинация из геологических и гидрометеорологических факторов, актуальных на данный момент. Режим осадков и температур определяет как условия вовлечения горных пород в процесс, так и скорость их выветривания.
Развитие оползневых процессов на Сахалине можно наблюдать в диапазоне от уровня моря до водоразделов. Широко распространенные на острове аргиллиты, алевролиты, песчаники, супеси и суглинки относятся к числу неустойчивых, подверженных подвижкам пород. Риск оползней напрямую зависит от степени увлажненности склона, в первую очередь — по причине жидких осадков.
В течение суток возможно выпадение до 230 мм дождя, что для некоторых регионов Сахалина сравнимо с двухмесячной нормой осадков. В период с апреля по октябрь сумма осадков на севере составляет 300–400 мм, на юге — 450–800 мм. В течение года можно выделить два пика формирования оползней, связанных с активным таянием снегов с конца мая по начало июня и периодом циклонов с августа по октябрь. Именно в это время горные породы в наибольшей степени пропитаны влагой.
На этот же период на Сахалине приходится и сезон селей. Их высокая интенсивность также связана с метеорологическими условиями — таянием снегов в начале лета и обильными жидкими осадками в течение теплого времени года. В геологическом плане — с наличием слабосцементированных алевролитов, аргиллитов, легко размываемых песчаников. Валунно-глыбовую составляющую потоков обеспечивают прочные интрузивные, вулканогенные и метаморфические породы.
Природа Сахалина допускает формирование селевых потоков, как связных (грязевых и грязекаменных), так и несвязных (наносоводных). Сход происходит, как правило, в небольших руслах протяженностью от 200 до 1000 м, но из-за большого уклона (до 35º) поток может развивать скорость до 33 м/с, а дальность его выброса — достигать 16 км.
Более 300 тыс. человек живут на Сахалине в селеопасных областях. На территории городов, как правило, формируются склоновые грязевые и грязекаменные сели небольших объемов. За пределами населенных пунктов сели образуются в долинах водотоков. Средний объем грязекаменных и грязевых селей составляет 500–1000 м3. Но истории известны особо разрушительные случаи, когда поток превышал 500 тыс. м3: подобные грязекаменные потоки формировались в массивах интрузивных, вулканогенных и метаморфических пород.
Те места, где сошли оползни и сели, нередко становятся очагом для формирования лавин: новые лавиносборы появляются на древних оползневых телах и ложбинах. Несмотря на преобладание низкогорного рельефа, крутые склоны (до 45°), обильные снегопады и продолжительный зимний сезон, сочетание этих факторов вместе с расположением населенных пунктов в узких речных долинах и у подножий средних и высоких морских террас делает Сахалин зоной повышенной лавиноопасности. Большинство лавин зарегистрировано в январе — марте, что связано с высокой степенью перекристаллизации снежной толщи в эти месяцы.
Всего в опасных районах проживает около 35 % населения острова. В городах максимальная дальность выброса лавин обычно не превышает 250 м, а объемы не превосходят 3000 м3. Но расположение зданий, транспортных магистралей и объектов инфраструктуры непосредственно под уступами рельефа делает даже малые лавины разрушительными явлениями.
Сейсмические риски
Естественно, спусковым крючком для всех описанных выше природных процессов на Сахалине могут послужить не только гидрометеорологические и геодинамические факторы, ног и сейсмическая активность острова, который расположен вдоль нечетко выраженной пограничной зоны между Евроазиатской тектонической платформой и, по разным версиям, либо Североамериканской плитой, либо Охотской микроплитой.
Документальная летопись землетрясений на Сахалине ведется с 1905 года. Толчки малой магнитуды (MLH менее 5,5) часто происходили вблизи острова в юго-западной его части. Землетрясения силой MLH 6,0 возникали на глубинах более 250 км на юге и не приносили разрушений на поверхности.
О некоторых землетрясениях из ранней истории наблюдений дошло очень мало сведений, так как они затрагивали редконаселенные районы острова. Другие же, наоборот, оказались подробно задокументированы — в основном из-за печальной статистики разрушений. Так, Ногликское землетрясение 2 октября 1964 года, несмотря на свою небольшую мощность (MLH 5,8), вызвало значительные повреждения на восточном Сахалине. Его интенсивность составила 8–9 баллов по шкале MSK, что является достаточным для повреждения каменных сооружений. Монеронское землетрясение (MLH 7,5) 5 сентября 1971 года затронуло шахтные поселки Шебунино и Горнозаводск на юго-западном побережье острова: обрушились преимущественно старые здания каменной кладки, в то время как современные панельные постройки не пострадали. Волна цунами в районе поселков достигла 2 м.
Самым разрушительным землетрясением не только на Сахалине, но в Российской Федерации стало Нефтегорское (MLH 7,2, в эпицентре — 10). Оно произошло 27 мая 1995 года на северо-востоке острова. 2247 человек из 3200 жителей поселка погибло под обломками многоэтажных домов.
Одним из самых сложных в техническом и инженерном плане сооружений на острове является трубопровод «Сахалин-2», он же — один из самых уязвимых с точки зрения сейсмической угрозы элементов проекта. Его трасса проходит по сейсмоопасной территории (MSK 8,0 и выше). Магистраль пересекает не менее 50 выявленных тектонических разломов, 22 из которых считаются активными. Также сейсмическим рискам подвержены добывающие платформы, расположенные на Сахалинском шельфе, заводы по сжижению природного газа и нефтеналивные терминалы. Снабжение всех сооружений соответствующей степенью защиты — обязанность проектировщиков и строителей добывающего комплекса, так как возможные аварии вследствие сейсмического воздействия могут иметь катастрофические последствия как для самого проекта, так и для экологии всего региона.
Гидрологические и метеорологические риски
Волны цунами являются естественным следствием сейсмической активности, по разрушительности не уступающим самому землетрясению. Тем не менее это одна из самых незначительных природных угроз Сахалина. За почти 50 лет на острове было зафиксировано более 30 цунами. Самые крупные были отмечены в 1952 и 1960 годах. Первое было вызвано землетрясением, произошедшим восточнее Камчатки. Высота цунами в порту города Корсакова, где находится регистрирующее устройство, составила 0,9 м. Второе землетрясение, известное как Большое Чилийское, создало волну в 1,5 м. За 43-летний период наблюдений высота 24 волн превышала 10 см.
Столь положительная статистка связана с тем, что Сахалин защищен от сильных цунами Тихоокеанского региона полуостровом Камчатка и Курильской грядой. Приблизительные высоты цунами, рассчитанные для Сахалина для периодов в 25, 50 и 100 лет, составляют 110, 165 и 220 см соответственно. Все прибрежные сооружения расположены выше уровня подъема любого ожидаемого цунами, поэтому от данной угрозы остров можно считать защищенным.
По-другому ситуация обстоит с морским волнением, вызванным штормами и тайфунами, которые для Сахалина не редкость. Длинные инфрагравитационные волны создают в прибрежной зоне острова такие явления, как волновые нагоны, разрывные течения, прибойные биения, активно воздействуют на прибрежный рельеф и портовую инфраструктуру. Так, судовые и водозаборные ковши подвергаются заносимости твердым материалом либо целиком, либо во входной части. Впоследствии образовавшиеся наносы возможно устранить только с привлечением к работе земснаряда.
Для решения этой проблемы в заливе Терпения был опробован волнолом оригинальной плавучей конструкции: ряд пустых металлических бочек был соединен цепями с якорями, закрепленными на дне залива. Емкости располагались на поверхности в три ряда параллельно береговой лини. Полевые испытания показали его эффективность для защиты водозаборного ковша от заносимости, хотя серия крупных штормов и обнаружила некоторые его конструктивные недостатки.
Но если в одних местах море намывает береговую линию, то в других районах Сахалин регулярно теряет сотни квадратных метров территории. Один из таких участков находится в районе поселка Взморье Долинского района. Здесь море особенно активно размывает берег, создавая угрозу 15-километровому участку федеральной трассы Южно-Сахалинск — Оха и расположенным вблизи объектам: железной дороге и нефтегазовой магистрали. Причем этот процесс сохраняется даже в зимний период: в конце декабря 2009-го и в начале января 2010 года под воздействием сильного циклона земельное полотно было размыто на трех участках дороги.
Сейчас на Сахалине под защитой специальных сооружений находится 100 км прибрежной территории, причем бóльшая часть конструкций сохранилась со времен японского владения островом. При этом экстренного вмешательства со стороны человека требует около 30 км берега, на которых расположены важные транспортные артерии и населенные пункты.
Говоря о штормах и тайфунах, нельзя не упомянуть угрозу со стороны сильных ветров. В августе 1981 года при прохождении тайфуна «Филлис» скорость ветра на побережье Сахалина достигла 20 м/с. В апреле 2012 года в Южно-Сахалинск пришел очередной циклон — ветер в городе достигал 38 м/с и был самым сильным в регионе. Но в августе 2014 года тайфун «Халонг» побил все предыдущие рекорды: в областном центре некоторые порывы достигали 42 м/с. Ураганным ветром порвало большое количество проводов ЛЭП: без электроэнергии осталось более 24 тыс. жителей Южно-Сахалинска. Сильно пострадали легкие городские конструкции, деревья, ограды, фасады и крыши зданий.
Как уже говорилось выше, Сахалин отличает весьма большое количество осадков, выпадающих в течение года. Особенно резкое увеличение объемов осадков заметно при прохождении тайфунов, причем в зависимости от типа рельефа количество пролитого дождя может значительно различаться. Так, сумма осадков за период с 1 по 7 августа 1981 года во время тайфунов «Оджин» и «Филлис» в Южно-Сахалинске, расположенном на равнине в окружении сопок, составила 220 мм. За этот же период в Сусунайском хребте на абсолютных отметках 400–500 м выпало от 800 до 1200 мм осадков.
Столь сильное увлажнение почвы не только приводит к массовой активизации экзогенных геологических процессов на склонах, но и создает угрозу паводковых наводнений на реках Сахалина. В среднем ширина зеркала реки в межень составляет от 1 до 15 м при глубине до 1,5 м. Но при прохождении половодья, вызванного обильными осадками или сезонным таянием снегов, ширина зеркала увеличивается с 10 до 2000 м, уровень стояния вод — до 10 м. Во время сильных паводков по рекам спускается достаточно большое количество древесного мусора, который забивает русло, образует заломы и вызывает смещение русла.
К числу «беспокойных» рек Сахалина можно отнести Пиленгу, Славку, реки Тымь и Поронай с притоками, реки Макаровского района и другие. Хотя большинство их них можно отнести к категории малых водных артерий, их разливы не только угрожают затоплением близлежащим населенным пунктам, но и могут повредить нефтегазопроводные трассы. Особенности гидрологических характеристик этих рек, режим и характер русловых процессов — всё это определяет их воздействие на инженерные сооружения и обязывает относиться к ним как к потенциально опасным водотокам.
В заключение данного обзора природных рисков Сахалина следует отметить, что в процессе освоения территорий острова, его заселения и реализации шельфовых проектов изыскателями, проектировщиками и подрядчиками был получен огромный опыт работы с геологическими, гидрологическими и метеорологическими системами, находящимися в состоянии тонкой корреляции друг с другом. Тем не менее уровень природных рисков на острове остается крайне высоким, и обеспечение безопасности объектов промышленности и инфраструктуры, а также жизни людей остается задачей номер один для компаний и организаций, ведущих свою деятельность на этом «опасном острове».
Справка
- 5 млн м3 — объем блоковых оползней в Макаровском районе в заливе Терпения. Мощность
вовлеченных пород превышает 100 м. - Каждые 10–12 лет наступает период массового формирования катастрофических оползней на острове Сахалин, которые наносят урон хозяйству и промышленности, приводят к человеческим жертвам.
- Более 500 тыс. м3 — объем селя, сошедшего в сентябре 1875 года со склонов Сусунайского хребта по долине реки Рогатки. Дальность выброса составила 12 км.
- 500 потоков — число селей, зарегистрированных в населенных пунктах Южного и Среднего Сахалина в период с 5 по 6 августа 1981 года во время прохождения тайфуна «Филлис».
- 1,4 млн м3 — максимальный объем лавины, зарегистрированной в Восточно-Сахалинских горах в январе 1991 года.
- 149 человек — число жертв лавины, сошедшей с г. Маяк в феврале 1945 года на поселок Средняя Медвежка.
