Лавины. Характеристика лавин Общие понятия о лавинах

Снежные лавины - одно из природных явлений, порождаемых климатическими и геоморфологическими причинами, относящихся к числу опасных для населения и хозяйства.

Снежной лавиной называются снежные массы, низвергающиеся со склонов гор под действием силы тяжести. Лавина - это снежный обвал массы снега на горных склонах, пришедшей в интенсивное движение.

В результате схода лавин гибнут люди, уничтожаются материальные ценности, парализуется работа транспорта, блокируются целые районы, могут возникать наводнения (в том числе прорывные) с объё мом подпруженного водоема до нескольких миллионов кубометров воды. Высота прорывной волны в таких случаях может достигать 5-6 м. Лавинная активность приводит к накоплению селевого материала, так как вместе со снегом выносятся каменная масса, валуны и мягкий грунт.

Формирование лавин происходит в лавинном очаге, т. е. на участке склона и его подножья, в пределах которых происходит движение лавины.

Снежные лавины можно назвать снежными потоками. К ним относятся также лавиноподобные водоснежные потоки и быстрое сползание снега. Между ними нет резких границ по условиям и механизму образования и форме движения; области их распространения одинаковы, методы защиты сходные. Лавины распространены повсюду, где возникает снежный покров высотой более 30-50 см, и где склоны более 20° с относительной высотой более 20-30 м. Особенно крупные лавины в горах, где сила удара лавин о препятствие достигает десятков тонн на 1 , объемы - миллионы

кубометров, повторяемость в наиболее активных очагах - 10-15 лавин в год, число лавинных очагов на 1 км длины долины - 10-20. Лавины встречаются также на уступах морских и речных террас. Лавиноопасными могут быть и различные техногенные склоны - борта карьеров, откосы над дорожными выемками и др.

К лавинообразующим факторам относятся:

  • - высота старого снега;
  • - состояние подстилающей поверхности;
  • - величина прироста свежевыпавшего снега;
  • - плотность снега;
  • - интенсивность снегопада;
  • - оседание снежного покрова;
  • - метелевое перераспределение снежного покрова;
  • - температурный режим воздуха и снежного покрова.

Наиболее важные факторы - прирост свежевыпавшего снега, интенсивность снегопада и метелевый перенос. В отсутствие осадков сход лавин является следствием интенсивного таяния снега под воздействием тепла и солнечной радиации и процесса перекристаллизации, приводящих к разрыхлению снежной толщи, вплоть до образования мелкодисперсной снежной массы в глубине этой толщи, и ослаблению прочности и несущей способности отдельных слоев.

При длине открытого склона горы 100-500 м создаются классические условия образования снежной лавины - для начала движения определё иной скорости. Лавинные очаги принято делить на зоны: зарождение (лавиносбор), транзит (лоток), остановка (конус выноса) лавины.

Основные параметры лавинного очага:

  • - разность максимальной и минимальной высот склона в пределах лавинного очага;
  • - площадь лавинного сбора, его длина и ширина;
  • - количество лавинных очагов;
  • - средние углы лавиносбора и зоны транзита;
  • - сроки начала и окончания лавиноопасного периода.

Классификация лавин, учитывающая природу их формирования,

представлена в таблице 3.1

Таблица 3.1

Классификация снежных лавин

Тип лавины

Особенности

Лотковая

Движение по фиксированному руслу

Склоновая

Отрыв и движение по всей поверхности склонов

Прыгающая

Свободное падение с уступов склонов

Пластовая

Движение по поверхности нижележащего слоя снега

Г рунтовая

Движение по поверхности грунта

Сухая

Сухой снег в лавинном очаге

Мокрая

Мокрый снег в лавинном очаге

70 % лавин обусловлены снегопадами. Эти лавины сходят во время снегопадов или в течение 1-2 суток после их прекращения.

По частоте схода (повторяемости) различают лавины:

  • - систематические, сходят каждый год или один раз в 2-3 года;
  • - спорадические, сходят 1-2 раза в 100 лет и реже, место схода трудно определить.

В отдельных районах за зиму и весну систематические лавины могут сходить по 15-20 раз.

Обильные снегопады, а также землетрясения силой 5-6 баллов и более, являются причинами формирования катастрофических лавин.

В зависимости от факторов лавинообразования выделяют следующие виды лавин:

  • - возникающие из-за метеорологических условий - снегопадов, метелей, понижений температуры;
  • - возникающие из-за процессов, происходящих внутри снежной толщи, образование слоя глубинной изморози, снижение прочности снежного покрова под длительным действием нагрузки;
  • - возникающие по совокупности вышеперечисленных условий - весенние оттепели, изменение температуры воздуха.

Лавины метелевого типа преобладают в Хибинах (до 80 %) и реже встречаются в горах умеренных широт и южного пояса России. Лавины из свежевыпавшего снега преобладают в районах южного пояса Кавказа.

Результаты действия лавин на элементы инфраструктуры лавиноопасной территории: инженерные сооружения, транспортные и другие коммуникации, здания и сооружения - определяются характеристиками лавины (табл. 3.2). Для приближенных расчетов скорость перемещения фронта лавины (скорость лавины) может быть принята 50-90 м/с. Она выше скорости течения снежной массы за фронтом (в потоке). Сила удара достигает 0,4 МПа, а при наличии в лавине твердых включений - превышает это значение в несколько раз (до 200 т/ ). Удар фронта лавины по преграде сменяется воздействием на преграду давления обтекания, условно принимаемого квазистационарным.

Дальность выброса лавины, т. е. расстояние, которое может преодолеть лавина при наиболее благоприятных условиях, зависит от высоты её падения. Высота (или мощность) лавинного потока, чаще всего, составляет 10-15 м. Интервал времени между сходами первых и последних лавин в данном районе характеризует потенциальный период лавинообразования. Движение сухой лавины сопровождается снежнопылевым облаком. Перемещение такого облака подобно течению тяжелого газа. В отдельных случаях (высокие скорости фронта лавины, высокая плотность снежно- пылевого облака) перед фронтом лавины возникает ударная волна. Воздействие ударной волны и снежно-пылевого облака сходно с действием воздушной ударной волны взрыва. Оно распространяется дальше границы выброса лавины.

Таблица 3.2

Характеристики снежных лавин.

Наименование показателей

Величина

Масса, т

От единиц до 107т

Объем, V

От единиц до 107 м3

Наименование показателей

Величина

Скорость движения, v

Мокрых лавин - 10-20 м/с Сухих лавин - 20-100 м/с

Динамическое давление, v„

До 2 МПа

Дальность выброса, Ьтя*

До 2000 м

Повторяемость

0,01-20 ед./год

Плотность лавинного снега, р

Сухих лавин - 0,2-0,4 т/м3 Мокрых лавин - 0,3-0,8

Высота фронта лавины, Нп

От долей метра до 10 м

Площадь сечения лавинного потока, м2

От единиц до 103 м2

Коэффициент К лавинной активности площади (отношение лавиноактивности площади к суммарной)

0,3-1,0

Коэффициент поражения дна долины (отношение поражаемой длины дна долины ко всей длине на данном участке)

0,2-1,0

Объем лавинных завалов на дне долин и

До 10V

Водонасыщенные лавинные потоки подобны гидравлическим потокам. Их действие рассчитывается так же, как действие воздухонасыщенной жидкости или селевой массы. Возможность достижения лавиной объекта оценивают по дальности выброса. Принято различать максимальную дальность выброса Lmax (определяемую расчетом для наиболее неблагоприятных условий) и наиболее вероятную L ср (среднемноголетнюю, определяемую по данным наблюдений).

Повторяемость схода лавин (особенно внутрисезонную) необходимо учитывать при планировании и выполнении работ в лавиноопасных районах. Лавины вовлекают в движение также породы, слагающие склоны. Они пропахивают на склонах крутостенные рвы с гладкими, отшлифованными бортами - лавинные лотки, которые сопровождаются лавинными прочесами - полосами, лишенными древесной растительности. Внизу, у основания склонов, скапливаются снесенные со склонов обломки, разбитые деревья, содранный дерн. Сильные лавины могут содрать рыхлые отложения на днищах долин, куда они спускаются, собрать эти отложения в гряды или забросить на противоположный склон долины, где из этих отложений образуются небольшие холмики.

На пологих склонах преобладает смещение верхней части «чехла» рыхлых отложений. Это может быть солифлюкция - быстрое течение переувлажненного, оттаявшего верхнего слоя грунтов. Солифлюкция характерна для районов вечной мерзлоты, но внешне похожий процесс течения переувлажненных грунтов -тропическая солифлюкция - происходит во влажных тропиках.

В пустынях встречается экстраординарная солифлюкция, возникающая при увлажнении возбухающих и начинающих течь при редких дождях грунтов, насыщенных солями. На склонах широко распространены крип и дефлюкция - медленное сползание или оплывание рыхлого грунта благодаря изменениям его температуры и увлажненности. Эти процессы происходят незаметно, породы сползают вместе с растительным покровом.

Их можно заметить только в канавах, пересекающих склоны, по изгибанию корней растений и слоев пород.

В горных районах с резкими колебаниями температур и интенсивным физическим выветриванием пологие склоны и вершины гор покрыты скоплениями остроугольных обломков, носящих сразу несколько названий - курумы, каменные россыпи, каменные моря. Обломки перемещаются вниз по склонам под влиянием нескольких процессов: гравитационного скольжения по расположенному ниже их слою мерзлоты или льда, текущей в их толще воды, образования и таяния в курумах ледяных стебельков. Сползающие по понижениям обломки собираются в «каменные реки».

Для разработки мер защиты от лавин требуются разнообразные знания о распространении и геометрии лавинных очагов, генетических типах, повторяемости и многих других характеристиках лавин. Первоначально эти знания получаются путем прямых наблюдений в экспедициях или на снеголавинных станциях. По мере накопления фактических данных появляется возможность сопоставить показатели лавинной опасности с геоморфологическими и метеорологическими факторами лавинообразования, чтобы получить косвенные методы оценки лавинной опасности для иных районов по общим сведениям об их рельефе и климате. Тем самым закладывается основа географии лавин - направления, необходимого в стране с таким большим разнообразием природы гор какое имеется в России.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >