Прогнозирование лавин и способы защиты от них

Определение степени лавинной опасности территории определяется по результатам проведения прогноза. Под прогнозом лавин (или лавинной опасности) следует понимать научно обоснованное предвидение, предсказание места, времени возникновения, характера и размера лавин. Прогноз лавинной опасности может быть фоновым, районным и детальным.

Фоновый прогноз лавинной опасности основан на анализе аэросиноптической, метеорологической информации и сведений о снегонакоплении. Такой анализ позволяет давать прогноз для целой горной страны, хребта или отдельных крупных территорий с большой заблаговременностью, которая к настоящему времени составляет 1-3 суток. Прогноз выдается в альтернативной форме: «Лавиноопасно» или «Нелавиноопасно». Он определяет возможность схода лавин без указания их размеров и конкретных мест схода.

Районный прогноз составляется для отдельных долин, перевальных участков, групп лавинных очагов, угрожающих объектам. В основу прогноза положены две группы методов, основанные на изучении устойчивости снежной толщи на склонах и анализе метеорологических условий, приводящих к сходу лавин. Заблаговременность таких прогнозов не превышает нескольких часов, что позволяет проводить мероприятия по своевременному предупреждению и спасению людей.

Детальный прогноз составляется для отдельного лавинного очага или горного склона. Он основан на изучении устойчивости снежной толщи и анализе метеорологических условий. Принятию прогностического решения предшествует определение устойчивости снега на склоне. При детальном прогнозе производится оценка возможных размеров ожидающихся лавин. Такая оценка необходима для выполнения аварийно-спасательных и восстановительных работ.

Для любого конкретного лавиносбора или района, в котором имеется много лавиносборов, необходимо различать:

  • - прогноз момента времени схода лавины в данном лавиносборе или районе;
  • - прогноз начала периода лавинной опасности, т. е. заблаговременное предвидение наступления такого периода, когда в данном лавиносборе или районе возникает опасная ситуация и незначительное дополнительное воздействие может вызывать лавину, хотя, в конечном итоге, лавина может и не сойти.

Понятие лавинная опасность включает как территориально-временные показатели, отражающие активность лавинообразования (густота сети лавинных очагов, частота схода лавин, объем сносимого снега), так и динамические, характеризующие разрушительные возможности лавин (скорость, высота, ширина лавины, дальность выброса).

При проектировании различных инженерных сооружений и коммуникаций необходимы также показатели плотности лавинных очагов (количество очагов на 1 поверхности либо на 1 км длины дна долины), коэффициент лавинной активности площади к суммарной, коэффициент поражения дна долины (отношение поражаемой лавинами длины дна долины ко всей длине на данном участке).

Источником исходной информации о заснеженности территории являются данные режимных наблюдений на действующей сети станций, постов и снегомерных маршрутов Госкомгидромета.

Информативными характеристиками рельефа, определяющими степень лавинной опасности, являются глубина вертикального расчленения и форма поперечного профиля долин и водоразделов, которые в сочетании с характером поверхности склонов определяют тип лавиноопасной территории. Определение типов лавиноопасной территории производится по топокартам, аэро- и космическим снимкам.

Основные показатели лавинной опасности тесно связаны с глубиной вертикального расчленения АЯР, , определяемой как разность максимальной и минимальной отметок в пределах лавинного очага (лавинного бассейна).

Прогнозирование лавин сводится к определению периода, во время которого действие лавинообразующих факторов приводит к сходу лавин.

Определение периода возможного лавинообразования, участков схода лавин и ожидаемых объемов лавинных завалов позволяет спланировать порядок выполнения и объемы работ по ликвидации последствий схода лавин, а также обеспечить, наряду с другими мерами, безопасность их выполнения.

Приведем распространенные признаки лавинной опасности:

  • - резкие изменения погоды;
  • - сильные снегопады;
  • - продолжительные метели;
  • - дожди в горах;
  • - оттепели;
  • - ясная солнечная погода;
  • - наличие воды в снежном покрове;
  • - наличие горизонтов разрыхления в снежном покрове;
  • - прирост высоты снега до 30-50 см (особенно с ветром);
  • - образование снежных карнизов, скопление снега;
  • - скатывание со склонов снежных комьев;
  • - появление пустот в снегу.

Характеристики лавиноопасных территорий, данные по степени лавиноопасности основных типов таких территорий представлены в таблице 3.5

Таблица 3.5

Характеристика лавиноопасных территорий_

Тип

территорий

АЯ, м

Условия лавинообразования и элементы режима

Сре

дне

е

Мак

с

има

Низкогорна я

100

400

Образование лавин ограничено величиной снегонакопления. Могут формироваться небольшие лавины. Большинство лавин останавливается на склонах

Среднегорн ая лугово- лесная

300

1000

Формирование лавин ежегодное. В нижней части пояса на залесенных склонах образуются малые лавины. На безлесных склонах активность лавинообразования быстро увеличивается с высотой. В многоснежные зимы большинство лавин достигает дна долин

Среднегорн ая луговая

450

1400

В нижней части пояса у границы леса ежегодно формируются мощные лавины; здесь максимум лавинной активности. Лавины достигают дна долин

Высокогорн ая

250

1000

Формирование лавин ежегодное, в

большинстве очагов в холодный сезон

приледниковая

неоднократный их сход. Большинство лавин, лотковые или склоновые, как правило, достигают дна долин

Высокогорная

ледниковая

300

600

Ежегодный многократный сход лавин в большинстве очагов. Формируются преимущественно лотковые лавины, на ледниковых склонах - склоновые. Лавины обычно достигают дна долин

Таблица 3.6

Классификация лавинной опасности

Степень опасности

Характеристика

Незначительная

Сход небольших лавин в редких лавинных очагах практически не представляет угрозы для людей, техники и сооружений

Слабая

Опасности от лавин можно избежать без специальных противолавинных мероприятий

Небольшая

Обеспечение безопасности достигается использованием прогноза и профилактикой

Умеренная

Освоение территории требует возведения противолавинных сооружений: удерживающих щитов, отклоняющих стенок и др.

Большая

Освоение территории невозможно без возведения капитальных защитных и противолавинных сооружений: дамб, галерей

Максимальная

Обеспечение безопасности существующими способами практически невозможно

Таблица 3.7

Характеристики различных видов прогноза лавинной опасности

Характеристика

Прогноз

фоновый

районный

детальный

Охватываемая

территория

Г орная сторона, хребет, крупная территория

Долина, перевальные участки, группы лавинных очагов

Отдельный лавинный очаг, горный склон

Заблаговременн ость прогноза

1-3 сут.

Несколько часов

-

Исходная

информация

Аэросиноптич

еская,

метеорологиче ская, сведения

Метеоусловия, данные об устойчивости снежной толщи

о

снегонакоплен

ИЯХ

Назначение

Оценка

лавиноопасное ти по региону

Предупреждение о лавинной опасности, корректировка планов работ

Оценка состояния лавинного очага, горного склона

Районный и детальный прогноз не могут быть получены без данных об устойчивости снежного покрова, которые требуют проведения разведки лавинных очагов, соответствующих специальных измерений и расчетов.

Фоновый прогноз лавин составляется службами Госкомгидромета. Методы прогноза лавиноопасного периода

Среди всего многообразия методов прогноза лавин известны упрощенные методы прогноза и расчетные методы.

К упрощенным методам прогноза относят методы, основанные:

  • - на изучении внешнего состояния снежного покрова;
  • - на изучении стратиграфии снежного покрова;
  • - на данных о резких переменах погоды и синоптических ситуациях, предшествующих и сопутствующих сходу лавин.

Прогнозы, связанные с внешним состоянием снежного покрова, дают приближенную информацию о начале периода лавинной опасности отдельных лавиносборов. Они основываются на признаках, указывающих на неустойчивость снежного покрова на склоне. К таким признакам относятся:

  • - трещины в снежном покрове (характерны для снежных досок и сухого снега);
  • - снежные катыши, рулоны и улитки (характерны для влажного снега);
  • - нависающие снежные карнизы;
  • - сильное увлажнение снежного покрова;
  • - наличие на склоне плотного ветрового наста (снежных досок);
  • - большое количество (30-50 см) свежевыпавшего или метелевого невязкого снега.

Прогнозы, основанные на изучении стратиграфии, осуществляются с помощью зондирования снежного покрова, которое дает представление о состоянии снежной толщи: мощности снежного покрова; наличии слоев с очень малым сопротивлением погружаемому зонду и пустот; характере подстилающей поверхности; оседании снежного покрова.

Существом метода прогноза, основанном на данных о резких переменах погоды, является анализ синоптических ситуаций, предшествующих и сопутствующих образованию лавин. Этот метод позволяет давать районный прогноз для целого горного хребта со сравнительно большой заблаговременностью, исчисляемой днями. Однако он не позволяет выдавать точную информацию о моменте начала лавиноопасного периода.

Расчетные методы прогноза лавин основаны на данных, получаемых в ходе непосредственных наблюдений за ходом метеорологических элементов и изменениями в снежной толще. Эти методы базируются на том, что возникновение лавин начинается не сразу после перелома погоды, а спустя некоторый промежуток времени, необходимый для изменения соотношения сил внутри снежной толщи под влиянием перелома погоды. Данный промежуток времени позволяет дать оценку этих изменений. Для лавин, непосредственно связанных с метеорологическими факторами, указанный промежуток времени невелик, поэтому и заблаговременность прогноза будет небольшой. Для лавин, обусловленных и влиянием метеорологических факторов, и процессами, происходящими внутри снежной толщи при таянии, заблаговременность будет большей. Теоретической основой для расчетных методов прогнозов является уравнение устойчивости снежного покрова на склоне. Формула для расчета критической мощности снежного покрова для лотковых лавин имеет вид:

где Сед- сопротивление сдвигу; усп - объемный вес снежного покрова; frp-коэффициент внутреннего трения; ос - угол наклона склона.

Существует несколько расчетных методов прогнозов, каждый из которых предназначен для определенных условий образования лавин:

  • - прогноз лавин, связанных со снегопадами и метелями;
  • - прогноз лавин, связанных с оттепелями;
  • - прогноз лавин, возникающих при выпадении дождя на снежный покров, весеннем снеготаянии и радиационных оттепелях;
  • - прогноз лавин, возникающих при резком понижении температуры;
  • - прогноз лавин, возникающих при воздействии нескольких факторов. Прогноз лавин, обусловленных снегопадами, основан на уравнении
  • (3.8). Зная величину , время наступления лавиноопасного периода от начала снегопада можно определить из уравнения:

где /сп- интенсивность нарастания снежного покрова в м/час, или из уравнения:

Величины z'cil Усп, Ссд , /тр определяются экспериментально в лавиносборе, типичном для данного района, и на типичной высоте.

Для выдачи прогноза необходимо:

  • - определить время от начала снегопада до момента образования слоя нового снега толщиной 3-5 см, откуда находят величину /сп вм/ч;
  • - определить экспериментальным путем /сп, Сед, ftp;
  • - подставив полученные значения в уравнение (ЗЛО), рассчитать момент наступления лавиноопасного периода.

Дальнейшее упрощение методики прогнозирования возможно при использовании зависимостей вида:

или

где R- интенсивность осадков в мм/мин.

Для метелевых лавин прогноз можно выдавать, используя также (3.8). Для районного прогноза можно использовать зависимость вида:

где V - скорость ветра в м/с; ш- величина метелевого переноса в г/

мин.

Прогноз лавин, связанных с оттепелями, возможен для целого района. В общем виде уравнение для определения начала лавиноопасного периода имеет вид:

где: - v максимальная температура за время оттепели; - At°0T интенсивность повышения температуры во время оттепели; Тот- продолжительность оттепели.

Все эти параметры оказывают влияние на величину Ссдв правой части уравнения (3.8). Для случая прогнозирования лавин, обусловленных выпадением дождя, время наступления опасного периода от момента начала дождя можно рассчитать по формуле:

где Нв- запас воды в снежном покрове; (Зв - содержание свободной воды в снежном покрове до начала дождя; R- интенсивность осадков, при этом делается допущение, что интенсивность дождя не изменяется.

Когда лавины обусловлены весенним снеготаянием и радиационными оттепелями, зная запас воды в снежном покрове Нв в данном лавиносборе, сумму положительных средних суточных температур с начала снеготаяния до момента выдачи прогноза ЕС, величину стаивания на один градус положительной средней суточной температуры воздуха 5С и прогноз средних суточных температур на ближайшие дни t°l,t°2,t°3, ....,t°n, можно спрогнозировать момент наступления лавиноопасного периода из уравнения:

Решение уравнения производится путем подбора.

Когда лавины возникают при резком понижении температуры, величина сдвигающего усилия тсд, с возникающего в результате охлаждения снежного покрова, выражается формулой:

где оссж - коэффициент температурного сжатия снежного покрова; Е - модуль нормальной упругости; р - коэффициент бокового расширения снежного покрова; А0- градиент температуры охлаждающей толщи снега.

Суммируя величину тсд с составляющей силы тяжести, действующей поперек склона, получают суммарную силу, стремящуюся сдвинуть снежный пласт. Сравнение этой величины с суммой сил, удерживающих снежный покров на склоне, дает представление об его устойчивости.

В реальных условиях лавина нередко возникает в результате сочетания ряда факторов, например, снегопад сочетается с оттепелью. Тогда время возникновения лавины будет зависеть не только от мощности старого снежного покрова, и критическая мощность снежного покрова Яспкр равна:

Время начала лавиноопасного периода определяется по формуле:

Принимая , ,, и а постоянными, получаем

или в случае дождя

Для каждого района можно оценить экспериментальным путем минимальную сумму осадков, дополнительная нагрузка от которых вызывает возникновение лавин смешанного типа. Определив эту величину, и зная интенсивность выпадения осадков, можно определить время начала лавиноопасного периода. На этом принципе основаны фоновые прогнозы. Фоновый прогноз составляется на основе данных анализа синоптических ситуаций, метеорологических элементов и специальных снеголавинных наблюдений в данном регионе. Например, для территории Кавказа рекомендуются следующие прогностические зависимости:

где Тш - время от начала снегопада до лавиноопасного периода, ч; Нет- толщина старого снега перед началом снегопада, см; измеряется в местах, максимально приближенных к тем, где происходит отрыв лавин; X- сумма осадков (в слое воды) за первые сутки снегопада, км, берется ориентировочно из текущих метеорологических наблюдений; ЛЯсп- прирост толщины снежного покрова за первые сутки снегопада, см, находится расчетом по ожидаемым суммам осадков X и плотности свежевыпавшего снега; Яспкр - критическая высота снежного покрова, вычисленная по формуле:

где а - крутизна склона, градус; реп - плотность снега, г/см3.

Из расчета по этим формулам выбирается наименьшее время Тлп- Пример

В зоне отрыва лавин на склонах крутизной 40° высота старого снега составляет 135 см, плотность его 0,32 г/см3. Критическая высота снежного покрова:

За первые сутки снегопада выпало 18 мм (в слое воды), что при

о

плотности свежевыпавшего снега 0,09 г/см соответствует:

Время от начала снегопада до лавиноопасного периода на основании прогностических зависимостей, ч:

Наименьшее расчетное время до лавиноопасного периода - 27,3 ч от начала снегопада.

Заблаговременность прогнозов с помощью методов, основанных на изучении хода отдельных метеорологических элементов и изменений, происходящих в снежном покрове, невелика и исчисляется часами. Это связано с тем, что метеорологическая служба не выдает прогнозов интенсивности осадков, интенсивности и продолжительности оттепели и т. п

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >