ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ Ι Κεφάλαιο 6 ο

Transcript

1 Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ Ι Κεφάλαιο 6 ο Φώτιος Π. Μάρης Αναπλ. Καθηγητής

2 Μεταφορά φερτών υλών Η μαζική μεταφορά (χεραδομεταφορά) και η θολή μεταφορά

3 Μαζική μεταφορά Μαζική μεταφορά φερτών υλών δημιουργείται, όταν τα υλικά που παρασύρονται από τα χειμαρρικά ρεύματα μετακινούνται ως χειμαρρολάβα, δηλαδή, μεταφέρονται με μορφή λάβας, πολτού ή λασπομάζας. Τα χειμαρρικά ρεύματα που παρουσιάζουν μαζική μεταφορά ονομάζονται χέραδοι, ή χείμαρροι λάβας. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 3

4 Χαρακτηριστικά παραδείγματα χειμάρρων λάβας είναι τα εξής: Χείμαρρος Ommilaine, Murnau, Γερμανία, Χείμαρρος Beilhne, Flüli li, Ελβετία, Χείμαρρος Qiao, Yun Nan, Κίνα Κλάδος Θολόλακκας, χείμαρρος Βελβενδού (Κοζάνη), Χείμαρρος Όρμας, Αλμωπία ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 4

5 Η μαζική κίνηση των φερτών υλών με μορφή χειμαρρολάβας, συνοδεύεται κατά κανόνα από τα εξής γνωρίσματα: Προκαλείται έντονη βοή και δόνηση του εδάφους, Μεταφέρονται μεγάλοι ογκόλιθοι προς τα κατάντη ( m 3 ), η δε κύλιση των μικρών λίθων και χαλύκων, που βρίσκονται στη βάση των ογκόλιθων διευκολύνει πολύ στη μεταφορά τους. Ο μεγαλύτερος γνωστός λίθος που μεταφέρθηκε από χείμαρρο λάβας είχε διαστάσεις 22x22x22m x22x22m, όγκο m 3 και βάρος t (Aulitzky,, 1970), Εκσφενδονίζονται λίθοι κατά την κίνηση της λάβας λόγω της αναμόχλευσης και της σύνθλιψης των υλικών. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 5

6 Ογκόλιθος ο οποίος μεταφέρθηκε από χειμαρρολάβα σε χείμαρρο στο Mnt St Helens, USA, 1980 ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 6

7 ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 7

8 Συγκρότηση της χειμαρρολάβας Η χειμαρρική λάβα είναι μίγμα από τεμάχια στερεών υλικών και χειμαρρικά ύδατα σε διάφορες αναλογίες, το οποίο κινείται ταχέως με μορφή ενός ή περισσότερων επεισοδίων (κυμάτων) στην κοίτη χειμαρρικού ρεύματος. Ως κύμα λάβας χαρακτηρίζεται κάθε αυτοτελές επεισόδιο χειμαρρικής λάβας. Η χειμαρρολάβα συγκροτείται από τα εξής συστατικά: 1. Αδρομερή φερτά υλικά (ογκόλιθοι, λίθοι, χάλικες), 2. Λεπτόκοκκα υλικά, 3. Χειμαρρικό νερό. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 8

9 Επομένως, στις χειμαρρολάβες δεν υπάρχουν φερτά υλικά, αφού τα συστατικά τους κινούνται αυτοδύναμα. Τα χεραδικά υλικά αποτελούν ένα από τα συστατικά της χειμαρρολάβας και συγκεκριμένα τη στέρεα φάση του μίγματος της. Κατά τη διάρκεια της κίνησης η χειμαρρολάβα σχηματίζει ένα χαρακτηριστικό λαβαμέτωπο, το οποίο καταλήγει στην μορφοποίηση μιας λαβακεφαλής. Στο εσωτερικό του μετώπου το χεραδικό μίγμα (νερό και στερεά υλικά) εμφανίζει μια κυκλοτερή κίνηση των υλικών. Επίσης σχηματίζει μια σαφή στάθμη χεραδικού ύδατος (λαβαϋδατος) ανάλογη προς εκείνη των υπόγειων υδροφορέων. Για τον λόγο αυτό η κεφαλή του μετώπου αποκτά κατά κανόνα ξηρή όψη ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 9

10 Η χειμαρρολάβα, ως κίνηση μίγματος τρίων συστατικών αποτελεί μεταβατική κατάσταση μεταξύ της μεταφοράς φερτών υλών και των γεωκατακρημνίσεων Κυκλοτερής κίνηση λαβαϋλικών και χεραδική υδροστάθμη στο εσωτερικό του λαβαμετώπου Σχηματική παράσταση της μηκοτομής ενός λαβακύματος ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 10

11 Προϋποθέσεις για τη δημιουργιά χειμαρρολάβας Οι κύριες προϋποθέσεις για τη δημιουργία χειμαρρολάβας είναι: Η ύπαρξη μιας αναγκαίας ελάχιστης κλίσης κλιτύος ή κοίτης χειμάρρου (~ 27% ή 15 ο ). Συσσωρεύσεις φερτών υλών σε μεγάλες ποσότητες λόγω αποθέσεων. Ένα μεγάλο μέρος της χειμαρρολάβας (περίπου τα 2/3) προέρχεται από χαραδρωτική και πρανική διάβρωση. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 11

12 Εκτίμηση της χεραδικής επικινδυνότητας Για την εκτίμηση της χεραδικής επικινδυνότητας λαμβάνεται υπόψη η κλίση της κοίτης ή της κλιτύος καθώς και ο όγκος των φερτών υλών που μπορούν να παραχθούν ανάλογα με το γεωυπόθεμα που επικρατεί στην λεκάνη απορροής. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 12

13 Κλίση J της κοίτης ή της κλιτύος στην περιοχή έναρξης της χειμαρρολάβας J > 25 % J = % Γενικά γνωρίσματα των κοιτών και κλιτύων του ρεύματος, όγκος V των φερτών υλών Κοίτη εντός χαλαρών πετρολογικών σχηματισμών, μεγάλεςεστίες παραγωγής υλικών (V V > m 3 ) Κοίτη κυρίως εντός χαλαρών σχηματισμών (V V = ~ m 3 ) Κοίτη κυρίως εντός βραχώδους σχηματισμού (V V < 1.000m 3 ) Κοίτη εντός σχιστολιθικού ή φλυσχικού σχηματισμού (V V > m 3 ) Κοίτη εντός των λοιπών σχηματισμών με δυνατότητα έμφραξης (V V > m 3 ) Κοίτη χωρίς δυνατότητα έμφραξης (V V = ~ m 3 ) Κοίτη κυρίως εντός βραχώδους σχηματισμού (V V < 1.000m 3 ) Βαθμός επικινδυνότητας A1 (Μεγάλη( Μεγάλη) Α2 2 (Συνήθης( Συνήθης) Β (Ασθενής) A1 (Μεγάλη( Μεγάλη) Α2 2 (Συνήθης( Συνήθης) Β (Ασθενής) C (Ελάχιστη( Ελάχιστη) J < 15 % Οι παραπάνω περιπτώσεις με τα ίδια γνωρίσματα C (Ελάχιστη( Ελάχιστη) V: Ο μέγιστος όγκος σε λυτά υλικά που αναμένεται, ότι θα κινηθεί από τη θέση εκκίνησης έως τη θέση απόθεσης της χειμαρρολάβας κατά τη διάρκεια ενός χεραδικού επεισοδίου. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 13

14 Παράγοντες που δυσχεραίνουν τη δημιουργία χειμαρρολαβών Οι παράγοντες που μπορούν να δυσχεραίνουν τη δημιουργία χειμαρρολάβας είναι οι εξής: Οι έντονα βαθμιδωμένες μηκοτομές, Οι επίπεδες διαδρομές σημαντικού μήκους, χωρίς τη δυνατότητα απόσπασης υλικών με διάβρωση, αλλά με δυνατότητα απόθεσης των μεταφερόμενων υλικών, Οι επίπεδες εκτάσεις, που εκτείνονται κατά μήκος των οχθών των ρευμάτων, στις οποίες αποθέτονται τα φερτά υλικά, χωρίς να μπορούν οι ίδιες να τροφοδοτούν τις χειμαρρικές λάβες, Οι ενδιάμεσες αποθέσεις ογκόλιθων. Η ύπαρξη των έργων διευθέτησης των χειμάρρων (βαθμίδωση της κοίτης, αναδάσωση ορεινής λεκάνης, ίδρυση αναχωμάτων και διεύρυνση της κοίτης στον κώνο πρόσχωσης). ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 14

15 Θολή ή πυκνή μεταφορά Θολή ή πυκνή μεταφορά χαρακτηρίζεται η μεταφορά φερτών υλών στον πυθμένα των φυσικών ή τεχνητών λιμνών και των θαλασσών από κινούμενες υδρομάζες. Η θολή ή πυκνή μεταφορά δημιουργεί ενδοθαλάσσια ή ενδολίμνια θολά ή πυκνά ρεύματα (density currents). Τα θολά ρεύματα χαρακτηρίζονται από υψηλή περιεκτικότητα σε αιωρήματα ως προς την υδάτινη μάζα που τα περιβάλλει. Οι αποθέσεις που σχηματίζουν είναι στρωσιγενείς, τα δε υλικά κάθε στρώσης διατάσσονται διαβαθμισμένα (αδρομερή κάτω, λεπτά άνω). Τα πυκνά ρεύματα αποτελούν το κύριο μέσο μεταφοράς και απόθεσης αιωρημάτων δια των φυσικών ρευμάτων στο εσωτερικό των φυσικών ή τεχνητών λιμνών και των θαλασσών. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 15

16 Ο σχηματισμός ενός ρεύματος πυκνότητας είναι δυνατός, όταν η συγκέντρωση των φερτών υλών με αιώρηση υπερβαίνει μια ελάχιστη τιμή. Η τιμή αυτή αντιστοιχεί στη χρονική στιγμή κατά την οποία το ρεύμα πυκνότητας αποκτά ασταθή ροή, δηλαδή όταν το πάχος του ρεύματος πυκνότητας και της ενδιάμεσης στοιβάδας αυξάνεται. ΔΟΥ - Ι, Κεφάλαιο 6ο 16