ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В СЕЛЕВОЙ ГЕОСИСТЕМЕ

Раздел
Опасные процессы в гидросфере: фундаментальные и инженерные аспекты
  • Н.А. Казаков ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследова-ний ДВО РАН, г. Южно-Сахалинск, Россия НИЦ «Геодинамика», г. Южно-Сахалинск https://orcid.org/0000-0002-4400-7250
Ключевые слова: потенциальный селевой массив;, связный сель, селевой процесс, селевая геосистема;, селевая суспензия, коллоид, фазовый переход.
(+) Аннотация

Рассматривая эволюцию селевой геосистемы как непрерывный процесс, включающий в себя последовательность стадий её эволюции (формирование массива рыхлообломочных пород в селевом очаге в результате геологических процессов, трансформация его в потенциальный селевой массив вследствие диагенеза и морфогенеза, возникновение и движение селя, разгрузка крупнообломочного и затем – тонкодисперсного материала и прохождение селевого паводка), можно описать каждую стадию эволюции селевой геосистемы как переход с одного подсистемного уровня на другой, а смену состояний системы, обусловленную физическими процессами, происходящими внутри системы - как фазовые переходы первого рода. Наиболее важен переход из твёрдого состояния (потенциальный селевой массив как условно однородное твёрдое тело, обладающее внутренней структурой) в селевой поток (квазижидкое состояние). Эволюция потенциального селевого массива и обеспечение его перехода в другое фазовое состояние обусловлена не только внешними факторами (поступление в селевой очаг свободной воды), но и внутренними: прежде всего, минералогическим составом горных пород потенциального селевого массива (содержанием гидрофильных минералов). С этой точки зрения, важнейшим параметром, обуславливающим как связность грунтов потенциального селевого массива, так и условия его перехода в жидкую фазу, и позволяющим построить физическую модель, являются электрические силы на контактах между элементами минерального скелета (глинистыми частицами), обеспечивающие энергию связи между ними. Жидкая составляющая селя традиционно описывается как «селевая суспензия», однако с точки зрения физики суспензией связный сель не является, поскольку суспензия – это взвесь, грубодисперсная система, состоящая из твёрдой дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды, в которой твёрдое вещество равномерно распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном состоянии. Такая среда не способна переносить на большие расстояния глыбово-валунный материал, имеющий более высокую плотность, чем суспензия. Но связный сель представляет собой условно однофазную систему, в которой вода находится преимущественно в молекулярно связанном состоянии. Наиболее близкий физический аналог связного селя – коллоидная система, поскольку в связном селе частицы мелкозёма распределены в непрерывной дисперсионной среде и в осадок не выпадают. Это обстоятельство является ключевым при физическом моделировании связных селей.

 

Литература

Арнольд В.И. Теория катастроф. М.: Наука, 1990. 128 с.

Виноградов Ю.Б. Этюды о селевых потоках. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 144 с.

Казаков Н.А. Селевой процесс как цепь фазовых переходов // Тезисы докладов III Всероссийской конференции с международным участием «Геодинамические процессы и природные катастрофы» (г. Южно-Сахалинск, 27-31 мая 2019 г.). Южно-Сахалинск:
ИМГиГ ДВО РАН, 2019. С. 140.

Казаков Н.А. Эволюция селевой геосистемы как процесс самоорганизации упорядоченных структур // Геориск. 2015. № 2. С. 28-30.

Казаков Н.А., Рященко Т.М., Генсиоровский Ю.В., Ухова Н.Н. Состав пород потенциальных селевых массивов как фактор, определяющий структурно-реологический тип селевого потока // Труды Второй конференции «Селевые потоки: катастрофы, риск, прогноз, защита», посвященной
100-летию С.М. Флейшмана (г. Москва, 17-19 октября 2012 года) / Отв. ред. С.С. Черноморец. М.: Географический факультет МГУ, 2012. С. 45-46

Осипов В.И. Физико-химическая теория эффективных напряжений в грунтах. М.: ИФЗ РАН, 2012. 72 с.

Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства: состав, строение и формирование свойств. М.: ГЕОС, 2013. 575 с.

Охотин В.В. Грунтоведение. СПб: Центр генетического грунтоведения, 2013. 231 с.

Перов В.Ф. Селеведение: учебное пособие. М.: Географический факультет МГУ, 2012. 272 с.

Перов В.Ф. Селевые явления: терминологический словарь. М.: Издательство Московского университета, 1996. 45 с.

Руководящий документ РД 52.30.238-90. Руководство селестоковым станциям и гидрографическим партиям. Выпуск 1. Организация и проведение работ по изучению селей. М.: Гидрометеоиздат, 1990. 200 с.

Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978. 319 с.

Степанов Б.С., Степанова Т.С. Механика селей: эксперимент, теория, методы расчета. М.: Гидрометеоиздат, 1991. 379 с.

Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Советская энциклопедия, 1983. 928 с.

Флейшман С.М. Сели. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 312 с.

Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам / Пер. с англ. Ю.А. Данилова. М.: Мир, 1991. 240 с.

Химический энциклопедический словарь / Гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1983. 791 с.

Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): учебник для строит. вузов. М.: Высшая школа, 1983. 288 с.

Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. Введение в теорию диссипативных структур / Пер. с нем. А.С. Доброславского; под ред. Ю.Л. Климонтовича М.: Мир, 1979. 280 с.

(+) Об авторе(ах)

Н.А. Казаков,
ФГБУН Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследова-ний ДВО РАН, г. Южно-Сахалинск, Россия НИЦ «Геодинамика», г. Южно-Сахалинск

E-mail: cdsmd@yandex.ru
eLibrary (РИНЦ) SPIN-код: 3869-6750
Scopus ID: 55771991700
Почтовый адрес: 693000 г. Южно-Сахалинск, ул. Ленина, 246 - 11
Контактный телефон: 8-4242-75-20-61

(+) Литература

Arnol'd V.I. Teoriya katastrof [The theory of catastro-phes]. Moscow, Publ. Nauka, 1990. 128 p. (In Russian).

Ebeling W. Strukturbildung bei Irreversiblen Prozessen – Eine Einführung in die Theorie dissipativer Strukturen. Leipzig, Publ. BSB Teubner, 1976. 194 p. (Russ. ed. Obrazovanie struktur pri neobratimykh protsessakh. Vvedenie v teoriyu dissipativnykh struktur. Moscow, Publ. Mir, 1979. 280 p.)

Fleishman S.M. Seli [Mudflow]. Leningrad, Publ. Gidro-meteoizdat, 1978. 312 p. (In Russian).

Haken H. Information and Self-Organization. A Macro-scopic Approach to Complex Systems. Berlin, Heidelberg: Springer, Ser. Sinergetics, vol.40. 1983. 258 p. (Russ. ed.: Khaken G. Informatsiya i samoorganizatsiya. Makros-kopicheskii podkhod k slozhnym sistemam. Moscow, Mir Publ., 1991. 240 p.)

Kazakov N.A. Selevoi protsess kak tsep' fazovykh perekhodov [Mudflow process as a chain of phase transi-tions]. Tezisy dokladov Tret'ei Vserossiiskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem «Geodinamicheskie protsessy i prirodnye katastrofy» (g. Yuzhno-Sakhalinsk, 27-31 maya 2019 g.) [Abstracts of the Third National scientific confer-ence with foreign participants “Geodynamical Processes and Natural Hazards” (Yuzhno-Sakhalinsk, 27-31 of May 2019)]. Yuzhno-Sakhalinsk, Publ. IMGG FEB RAS, 2019. P. 140. (In Russian).

Kazakov N.A. Evolyutsiya selevoi geosistemy kak protsess samoorganizatsii uporyadochennykh struktur [Evolution of the debris-flow geosystem as process of self-organization of the ordered structures]. Georisk [Georisk], 2015, No 2, pp. 28-30, 60. (in Russian; sum-mary in English)

Kazakov N.A., Ryashchenko T.M., Gensiorovskiy Y.V., Ukhova N.N. Sostav porod potentsial'nykh selevykh mas-sivov kak faktor, opredelyayushchii strukturno-reologicheskii tip selevogo potoka [Rock composition of potential debris-flows massives as a factor defining struc-tural and rheological type of debris flows]. Trudy Vtoroi konferentsii «Selevye potoki: katastrofy, risk, prognoz, zashchita», posvyashchennoi 100-letiyu S.M. Fleishmana (g. Moskva, 17-19 oktyabrya 2012 goda) [Proceedings of the Second Conference «Debris Flows: Disasters, Risk, Forecast, Protection» dedicated to 100th anniversary of S.M. Fleishman (Moscow, October 17-19, 2012)]. Mos-cow, Publ. Geograficheskii fakul'tet MSU, 2012,

pp. 45-46. (In Russian).

Knunyants I.L. Khimicheskii entsiklopedicheskii slovar' [Chemical Encyclopedic Dictionary]. Moscow, Publ. of Soviet Encyclopedia, 1983. 791 p. (In Russian).

Okhotin V.V. Gruntovedenie [Soil science]. St. Peterburg, Publ. of Center for Genetic Soil Science, 2013. 231 p. (In Russian).

Osipov V.I. Fiziko-khimicheskaya teoriya effektivnykh napryazhenii v gruntakh [Physicochemical theory of effec-tive stresses in soils]. Moscow, Publ. IFZ RAN, 2012. 72 p. (In Russian).

Osipov V.I., Sokolov V.N. Gliny i ikh svoistva: sostav, stroenie i formirovanie svoistv [Clays and their properties: composition, structure and formation of properties]. Mos-cow, Publ. GEOS, 2013. 575 p. (In Russian).

Perov V.F. Selevedenie: uchebnoe posobie. Moscow, Moscow University Press, 2012. 272 p. (In Russian).

Perov V.F. Selevye yavleniya: terminologicheskii slovar' [Mudflows: a terminological dictionary]. Moscow, Mos-cow University Press, 1996. 45 p. (In Russian).

Prokhorov A.M. Fizicheskii entsiklopedicheskii slovar' [Physical Encyclopedic Dictionary] Moscow, Publ. of So-viet Encyclopedia, 1983. 928 p. (In Russian).

Rukovodyashchii dokument RD 52.30.238-90. Rukovod-stvo selestokovym stantsiyam i gidrograficheskim partiyam. Vypusk 1. Organizatsiya i provedenie rabot po izucheniyu selei [Guiding document RD 52.30.238-90. Management of mudflow runoff stations and hydrographic parties. Issue 1. Organization and conduct of work on the study of mud-flows]. Moscow, Gidrometeoizdat Publ., 1990. 200 p. (In Russian).

Sochava V.B. Vvedenie v uchenie o geosistemakh [Intro-duction to the doctrine of geosystems]. Novosibirsk, Publ. Nauka, 1978. 319 p. (In Russian).

Stepanov B.S., Stepanova T.S. Mekhanika selei: eksperi-ment, teoriya, metody rascheta [Mudflow mechanics: ex-periment, theory, calculation methods]. Moscow, Publ. Gidrometeoizdat, 1991. 379 p. (In Russian).

Tsytovich N.A. Mekhanika gruntov (kratkii kurs): ucheb-nik dlya stroit. Vuzov [Soil mechanics (short course): a textbook]. Moscow, Publ. Vysshaya shkola, 1983. 288 p. (In Russian).

Vinogradov Yu.B. Etyudy o selevykh potokakh [Etudes about mud stream]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1980. 144 p. (In Russian).

(+) Читать онлайн

Просмотров Аннотации: 165
Скачиваний PDF: 6
Опубликован
2019-12-16
Как цитировать
Н.А. Казаков. (2019). ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В СЕЛЕВОЙ ГЕОСИСТЕМЕ. Гидросфера. Опасные процессы и явления, 1(2), 172-189. https://doi.org/10.34753/HS.2019.1.2.001

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.