Большие уклоны и перепады высот, особенно при слабой устойчивости склонов, активности гляциальных явлений и сейсмических воздействиях, иногда приводят к перегораживанию рек естественными плотинами, прорывы которых бывают катастрофическими. События такого рода всегда необычны и уникальны, ибо "выброс" величин расходов, уровней, скоростей происходит далеко за пределы обыденности. И условия формирования прорывного феномена также исключительны и не имеют ничего общего с обычным состоянием реки и ее бассейна.
Самым животрепещущим аспектом 8завалов речных долин, ущелий и каньонов представляется оценка продолжительности жизни подпруженного озера. "Быть или не быть", что пересилит - река или дамба, вот в чем вопрос. А вообще такие озера могут быть временными, существующими считанные часы, дни, месяцы, или же условно постоянными. Интуитивно понятно, что чем дольше продержится плотина, то тем, при прочих равных условиях, грандиознее прорыв. Материал, из которого природа "строит" свои завалы – это обломочная горная порода или лед.
Прорывы горных завалов. Особо крупные горные обвалы и оползни, полностью перекрывающие течение реки, происходят достаточно редко. Однако если иметь в виду не отдельную долину или даже горную систему, а всю планету, то это уже реальное, время от времени случающееся, событие. Никакие надежные априорные прогнозы здесь почти невозможны, и способы предотвращения прорывов всегда привязаны к конкретному объекту.
С февраля 1911 г., когда в результате землетрясения в хребте Музкол (Памир, Таджикистан) два с лишним кубических км раздробленной скальной породы рухнули в долину р. Мургаб, существует проблема Сарезского озера.
За Усойским завалом создано длинное и глубокое озеро, вмещающее 17 км3 воды. Возможность обвала в озеро и последующего прорыва достаточно реальна. Следы былых катастроф на Сарезе свидетельствуют, что и ранее здесь существовали завальные озера, причем более крупные, чем ныне существующие. И все они, в конце концов, прорвались. Ниже Усойского завала лежат заселенные долины Бартанга, Пянджа, Амударьи.
Прорывы озер, подпруженных ледниками.Одной из самых крупных гляциальных катастроф является прорыв временно подпруженных ледниковых озер. Завальные озера, возникшие в результате обвалов и оползней горной породы, могут существовать десятки, сотни и тысячи лет, хотя и они могут прорваться. Ледяные же плотины, сколь бы мощными они ни были, недолговечны, лед тает, трескается, отдельные его блоки всплывают, и разрушение такой плотины – вопрос времени.
Процесс опорожнения озера начинается с момента начала истечения воды под ледяной плотиной. Этот процесс определяется двумя основными явлениями – увеличением площади поперечного сечения туннеля и падением гидростатического напора, по мере сработки объема озерной воды.
Ледник, в теле которого вырабатывается туннель, обычно расколот, и многие туннельные полости связаны с дневной поверхностью ледниковыми мельницами и трещинами. Процесс движения воды через ледяной туннель носит дикий, конвульсивный характер. Явление сопровождается содроганиями ледника, обвалами льда, бьющими из трещин фонтанами воды.
Известный объект геологического прошлого: озеро Мизула (Северо-запад США, плейстоценовый Кордильерский ледник, образовалось несколько десятков тысяч лет назад, объем 2168 млрд. м3, прорыв в долину реки Колумбия, расход около 10 млн. м3/с).
Прорывы внутриледниковых водоемов.Ледник – это не просто глыба льда, принявшая форму той долины, где она залегает. Внутри ледника обычно имеется скрытая от глаз система полостей и туннелей, свободных или заполненных водой, находящейся иногда даже под большим давлением. Прорвавшееся озеро оставляет информацию, записанную на склонах озерной чаши. Сложнее обстоит дело в случаях прорыва воды из внутриледниковых полостей. Местоположение их обычно неизвестно, поэтому чаще можно говорить, скорее, о косвенных признаках их наличия в леднике, чем
о непосредственной фиксации. Тем не менее, известно довольно много случаев прорыва именно внутриледниковых водоемов.
Поставить диагноз – идет накопление воды и ожидается прорыв – принципиально возможно по корреляционным графикам расходов воды соседних ледниковых рек. Выброс эмпирических точек в сторону преуменьшения для диагностируемого объекта свидетельствует об опасности возникновения гляциальной прорывной волны. Чем большая часть талой воды будет удержана ледником, тем катастрофичнее может оказаться возможный прорыв и тем заметнее это скажется на режиме стока питаемой ледником реки.
Выпадение сильного ливня на язык ледника может привести к резкому нарастанию объема воды, накапливающейся во внутриледниковых полостях. Реальность совпадения двух различных процессов – выпадения интенсивного ливня именно на поверхность тающего ледника и начавшегося накопления талых вод в закрывшейся глетчерной дренажной системе – различна для разных районов.
Прорывы моренных озер.Конечные морены представляют собой нагромождения рыхлообломочной породы, часто прослоенные блоками и линзами льда, отчленившимися или сохранившими связь с телом основного ледника. Мореный рельеф, осложненный многочисленными грядами, холмами, ложбинами, воронками и блюдцеобразными понижениями, именно вследствие присутствия в морене погребенного льда и развития термокарстовых процессов отличается исключительной изменчивостью. Жизнь морены и моренных озер очень динамична и изобилует многими сюрпризами. Размеры озер очень различны: длина и ширина – десятки и сотни (реже тысячи), глубина – единицы и первые два-три десятка метров, площадь – десятки и сотни тысяч квадратных метров, объем – десятые доли и единицы миллионов кубических метров. Два основных типа моренных озер, краевые (приледниковые) и провальные (термокарстовые), морфометрически различаются: при одинаковых глубинах первые превышают вторые по площади в 2-4 раза. В различных горных системах моренные озера расположены не всегда на одинаковых высотах:
в Тянь-Шане ими отмечен диапазон 3300-3900, в Алае 3700-4300, на Памире 4300-4700 м.
Ледниково-моренный комплекс необычайно динамичен. Озера здесь зарождаются и исчезают, как тихо и незаметно, так и конвульсивно. Прорывы моренных озер случаются повсеместно и не так уж редко. В период повышения температуры воздуха и продвижения нулевой изотермы высоко в горах обострение опасной ситуации идет по двум направлениям: усиливаются термокарстовые проявления, влекущие за собой разного рода изменения
во внутриледниковой системе каналов стока, просадку мерзлой обломочной породы и ослабление озерных дамб, и резко увеличивается приток талых вод
в озерные котловины, что влечет за собой опасное переполнение последних. Именно при сочетании этих двух процессов ситуация становится угрожающей и достаточно незначительного перелива, чтобы озерная плотина разрушилась, или начавшегося истечения воды, чтобы система гротов и туннелей стремительно расширилась и озеро быстро опорожнилось.
Долгосрочный прогноз о переходе моренного озера в угрожающее состояние может быть дан на основании графика роста объема озера при его максимальном ежегодном наполнении.