Λασποροή: το άγνωστο αλλά επικίνδυνο φαινόμενο

Του Κωνσταντίνου Σταματόπουλου* Δρ Πολιτικός Μηχανικός

k.stam@saa-geotech.gr

Οι λασποροές είναι από τους πιο καταστροφικά φυσικά φαινόμενα παγκοσμίως, προκαλώντας πολλούς θανάτους και ζημιές εκατομμυρίων δολαρίων κάθε χρόνο. Παρόλη την καταστροφικότητα του φαινομένου στον Ελλαδικό χώρο, που επιπρόσθετα αναμένεται να επιδεινωθεί στο άμεσο διάστημα λόγω της κλιματικής αλλαγής, οι λασποροές είναι σχετικά άγνωστες στο ελληνικό κοινό, σπάνια μελετώνται από τις ελληνικές επιστημονικές κοινότητες, και στην περιγραφή τους στα μέσα ενημέρωσης, αν και είναι διαφορετικό φαινόμενο, συνήθως  δεν διαφοροποιούνται από τις πλημμύρες.

Η λασποροή (debrisflow) είναι μια κινούμενη μάζα χαλαρής λάσπης, άμμου, νερού και αέρα που μετακινείται κατωφερικά από μια πλαγιά κάτω από την επίδραση της βαρύτητας. Για να θεωρηθεί λασποροή, πρέπει τουλάχιστον το 50% του υλικού που «ρέει» να είναι σωματίδια μεγέθους άμμου ή μεγαλύτερα.

Οι λασποροές είναι ένας τύπος κατολίσθησης και εμφανίζονται συνήθως σε περιόδους έντονων βροχοπτώσεων. Ξεκινούν από πλαγιές ή βουνά σε περιοχή που επιπλέον της  ισχυρής βροχόπτωσης πρέπει να έχουν απότομη κλίση και άφθονη παροχή χαλαρών αμμωδών εδαφών. Οι λασποροές μπορούν να ταξιδέψουν αρκετά μίλια, ειδικά αν εισέρχονται σε ένα απότομο κανάλι ρεύματος.

Αναπτύσσουν  ταχύτητες ως και άνω των 35 mph και μπορούν να μεταφέρουν μαζί με το έδαφος και μεγάλα αντικείμενα όπως πέτρες, δέντρα και αυτοκίνητα.

Το υλικό της λασποροής κινείται με σταδιακά μικρότερη ταχύτητα καθώς μεταφέρεται από τις πλαγιές σε πρανή με μικρότερη κλίση και τελικά εναποτίθεται σε πεδινές περιοχές.

Το Σχ. 1α απεικονίζει τυπική λασποροή που αρχίζει σε απότομη ρεματιά και καταλήγει σε πεδινή περιοχή στο στόμιο του ρέματος (από το United States Geological Survey).

Σχ. 1. (α) Εικόνα  από το United States Geological Survey που απεικονίζει τυπική λασποροή που συνδέεται με απότομες ρεματιές και οι αποθέσεις ροής στα στόμια των ρεμάτων.

(β) Η λασποροή που σημειώθηκε στην ρεματιά Wenjia (Κίνα) στις 13 Αυγούστου 2010 (Liuetal., 2021).

(γ), (δ) Εδαφική τομή  και τοπογραφία της  λασποροή Yigong που συνέβη στις 9 Απριλίου 2000 στο Θιβέτ της Κίνας. (Daietal., 2021).

Οι λασποροές είναι από τους πιο καταστροφικά φυσικά φαινόμενα παγκοσμίως, προκαλώντας πολλούς θανάτους και ζημιές εκατομμυρίων δολαρίων κάθε χρόνο (Schuster, 1996). Αναμένεται να αυξηθούν στο εγγύς μέλλον, ως αποτέλεσμα της υπερθέρμανσης του πλανήτη, όπου οι έντονες βροχοπτώσεις αυξάνονται σε μέγεθος και συχνότητα (Gariano and Guzzetti, 2016).

Οι καμένες από πρόσφατες πυρκαγιές περιοχές είναι ιδιαίτερα ευπαθείς στις λασποροές

Στην οροσειρά των Ιμαλαίων της Κίνας εμφανίζονται πολλές λασποροές, επειδή υπάρχουν σημαντικές κλίσεις με αμμώδεις στρώσεις και, επιπρόσθετα σημειώνονται σημαντικές βροχοπτώσεις.

Η λασποροή που σημειώθηκε στην ρεματιά Wenjia στο περιοχή Sichuan (Κίνα) στις 13 Αυγούστου 2010 απεικονίζεται στο Σχ. 1β. Μπορούν να παρατηρηθούν οι περιοχές εκροής, μετάβασης και εναπόθεσης της λασποροής.

Ένα άλλο παράδειγμα είναι η λασποροή Yigong της 9 Απριλίου 2000 στο Θιβέτ της Κίνας.  Η  εδαφική τομή και η τοπογραφία της παρουσιάζονται στα Σχ. 1γ, 1δ.

Οι λασποροές λαμβάνουν χώρα και στον Ελλαδικό χώρο, με καταστροφικές συνέπειες.

Ενδεικτικό παράδειγμα είναι οι λασποροές που παρατηρήθηκαν στο χωριό Αγριά στην Μαγνησία κατά την κακοκαιρία Daniel. Η κακοκαιρία Daniel ήταν ακραίο καιρικό φαινόμενο με ισχυρές βροχές και καταιγίδες. Ξεκίνησε στις 4 Σεπτεμβρίου 2023 από το Ιόνιο Πέλαγος και τις επόμενες μέρες το φαινόμενο κορυφώθηκε στον κάμπο της Θεσσαλίας και στο Πήλιο προκαλώντας μεγάλες και εκτεταμένες πλημμύρες.

Ο χάρτης παρουσιάζει την βροχόπτωση κατά την κακοκαιρία Daniel, όπου φαίνεται πόσο μεγάλη ήταν στην Μαγνησία.

Στην Αγριά, χάρτης με την τοπογραφία περιοχής όπου φαίνονται οι πλησίον πλαγιές με μεγάλες κλίσεις.

 Τα αποτελέσματα της κακοκαιρίας, που εμφανώς προκύπτουν από το φαινόμενο της λασποροής

Παρόλη την καταστροφικότητα του φαινομένου στον Ελλαδικό χώρο, που επιπρόσθετα αναμένεται να επιδεινωθεί στο άμεσο διάστημα λόγω της κλιματικής αλλαγής, οι λασποροές είναι σχετικά άγνωστες στο ελληνικό κοινό: Σπάνια μελετώνται από τις ελληνικές επιστημονικές κοινότητες, και στην περιγραφή τους στα μέσα ενημέρωσης, αν και είναι διαφορετικό φαινόμενο, συνήθως  δεν διαφοροποιούνται από τις πλημμύρες.

Για την μελέτη του κινδύνου λασποροών ο μηχανικός πρέπει να εστιάσει την προσοχή του στις περιοχές εκροής.

Για την διερεύνηση της ευστάθειας των πρανών στις σχετικές πλαγιές με αμμώδεις στρώσεις, το κύριο κριτήριο είναι η επαρκής τιμή του συντελεστή ασφάλειας (FS) έναντι αστοχίας κατά μήκος μιας κρίσιμης επιφάνειας ολίσθησης. Ο συντελεστής FS δίνει τον λόγο των δυνάμεων αντίστασης προς τις ασκούμενες δυνάμεις. Στην πλειονότητα των περιπτώσεων το πρόβλημα της ευστάθειας  αντιμετωπίζεται μόνο ως προς τα βάρη και με τις πιέσεις των πόρων του νερού με βάση τις μετρήσεις του υδροφόρου ορίζοντα, αλλά όχι κατά τη διάρκεια έντονης βροχής (Terzaghi and Perk, 1967, Fang, 1975, Eurocode 7, 2004). Όμως για την ορθή μελέτη ευστάθειας λασποροών, η ανάλυση πρέπει να λάβει υπόψη τις πιέσεις πόρων λόγω της καθοδικής ροής του νερού κατά την διάρκεια των βροχοπτώσεων.

Ειδικότερα, επειδή στις πλαγιές εκροής η επιφάνεια ολίσθησης αντιστοιχεί στην αρχή του βραχώδους υπεδάφους της αμμώδους στρώσης, που βρίσκεται συνήθως σε μικρό βάθος, η γεωμετρία μπορεί να θεωρηθεί προσεγγιστικά ως σώμα σε κεκλιμένο επίπεδο πολύ μεγάλου μήκους, όπως παρουσιάζεται στο Σχ. 3. Θεωρώντας ότι το αμμώδες έδαφος δεν έχει συνοχή και ότι υπάρχει ροή λόγω βροχόπτωσης, μπορεί να αποδειχθεί (Dietal., 2021) ότι ο συντελεστής ασφαλείας για ολίσθηση (FS) ισούται με

Κατ΄αυτόν τον τρόπο μπορεί να επιτευχθεί ο συντελεστής ασφαλείας (FS) της εξίσωσης (1) να μην λάβει τιμή μικρότερη από 1 και άρα να μην λάβει χώρα η λασποροή.

Σχήμα 3. Το προσομοίωμα που εξετάζεται για την μελέτη της επίδρασης της ανύψωσης του υδροφόρου ορίζοντα λόγω βροχοπτωσης στην ευστάθεια πρανών και άρα στην ενεργοποίηση λασπορών.(Dietal., 2021)

Βιβλιογραφία

Dai, Z., Xu, K., Wang, F., Yang, H., &Qin, S. (2021). Numerical investigation on the kinetic characteristics of the yigong debris flow in Tibet, China. Water, 13(8), 1076.

Di, B., Stamatopoulos, C. A., Stamatopoulos, A. C., Liu, E., & Balla, L. (2021). Proposal, application and partial validation of a simplified expression evaluating the stability of sandy slopes under rainfall conditions. Geomorphology, 395, 107966.

European Union Publications Office , 2004. Eurocode 7. Geotechnical design – Part 1: General rules EN 1997-1.

Fang H.T. , 1975. Stability of Earth Slopes.  Foundation Engineering Handbook, Van Nostand, 354-371.

Gariano S. L. and Guzzetti F. , 2016. Landslides in a changing climate. Earth-Science Reviews, Vol. 162, November, 227-252.

Liu, W., He, S., Chen, Z., Yan, S., & Deng, Y. (2021). Effect of viscosity changes on the motion of debris flow by considering entrainment. Journal of Hydraulic Research, 59(1), 120-135.

Schuster, R.L., 1996. Socioeconomic significance of landslides. In: A.K. Turner and R.L. Schuster, (eds.), Landslides – investigation and mitigation, National Res. Council, Washington, D.C., Trans. Res. Board Spec. Report 247, 12–35.

Terzaghi K. and Peck R. , 1967. Soil Mechanics in Engincering Practice. Wiley, 2nd Edition.

Ενωση ασφαλιστικών Eταιριών Ελλάδος (2024). Ζημιές από ακραία καιρικά φαινόμενα στην Ελλάδα. Βροχοπτώσεις – πλημμύρες:5 – 8 Σεπτεμβρίου 2023

https://www.protothema.gr/greece/article/1419428/volos-giati-to-fainomeno-tis-psuhris-limnis-fernei-plimmures-stin-periohi/

*Ο Κωνσταντίνος Σταματόπουλος έχει διδακτορικό από το Massachusetts Instituteof Technology (ΜΙΤ) στους Πολιτικούς Μηχανικούς (Γεωτεχνική Μηχανική). Ως διαχειριστής της  εταιρίας Σταματόπουλος και Συνεργάτες  έχει συντονίσει και συμμετάσχει σε γεωτεχνικές μελέτες για δημόσια και ιδιωτικά έργα, από τα σπουδαιότερα της χώρας, καθώς και σε διεθνή και ελληνικά ερευνητικά έργα με πανεπιστήμια και εταιρίες. Έχει συγγράψει τα βιβλία του Ελληνικού Ανοικτού Πανεπιστημίου στο μεταπτυχιακό μάθημα «Εδαφοδυναμική και θεμελιώσεις» και το έχει διδάξει για πάνω από 15 χρόνια. Έχει περισσότερες από 25 πρωτότυπες δημοσιεύσεις σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά και πάνω από 60 σε διεθνή επιστημονικά συνέδρια.