Методика расчета основных параметров лавин

Основными параметрами, которые необходимо знать при

планировании режима деятельности, а также защитных мероприятий в лавиноопасных горных районах, являются: количество и площадь лавинных очагов; сроки начала и окончания лавиноопасного периода; объем лавин (средний и максимальный); скорость движения, дальность выброса и сила удара; высота лавинного потока.

Количество и площадь лавинных очагов определяются на топокарте масштаба 1:25 000 - 1:50 000 по рельефу местности. К лавинообразующему рельефу относятся все участки горных склонов крутизной 15-60°, свободные от леса. Если выше границы леса имеется лавинообразующий рельеф, то весь этот участок также является лавиноопасным. Сроки начала и окончания лавиноопасного периода определяют в соответствии с прогнозом по периоду залегания устойчивого снежного покрова по данным метеостанций с учетом того, что на южных склонах снег сходит в среднем на две недели раньше, а на северных - на две недели позже, чем на дне долины. Необходимо также учитывать наличие вертикального градиента - примерно 6-7 дней на 200-250 м подъема. Максимальный и средний объем лавин, м3, определяются по формулам:

где 5дп - лавиноактивная площадь (м2); Нспмакс и Нспрс - многолетняя максимальная и средняя высоты снежного покрова в очаге (м); К0 - коэффициент, зависящий от типа очага и конкретных климатических условий. При отсутствии данных можно принимать К0 = 0,5 для денудационных воронок.

Оперативный метод оценки скорости движения, дальности выброса и силы удара лавин заключается в следующем.

  • 1. На топографической карте оконтуривается снегосборная площадь и намечается средняя линия лавинного пути от места отрыва лавины (верхний перегиб склона и снегосборной части лавиносбора) до подножия склона или слияния с руслом водотока, куда примыкает лавиносбор.
  • 2. По этой линии строится продольный профиль (рис. 13) лавинного русла, на котором отмечается место ее возможного отрыва.
  • 3. Из точки отрыва под углом ф к горизонту проводится прямая до пересечения с профилем пути. Угол ф (табл. 3.31) выбирают в зависимости от снегосборной площади Fcб и средней крутизны лавиносбора.

Снегосборная площадь определяется по топографической карте. За верхнюю границу ее принимается верхний перегиб склона или подножие скал, из-под которых срывается лавина, за боковые границы - перегибы склона у водораздельных гребней соседних снегосборов или подножие обрамляющих скал, за нижнюю границу - нижняя часть снегосборной воронки, где она переходит в лавинное русло.

  • 4. Найденная точка пересечения наклонной прямой с профилем пути переносится на карту как предел распространения лавины.
  • 5. Для определения скорости лавины в заданной точке ее пути на профиле восстанавливается вертикальный отрезок от поверхности пути до пересечения с наклонной прямой, измеряется длина этого отрезка, в соответствии с масштабом построения определяется его длина hc (м). Скорость лавины определяется по формуле:

где g - ускорение свободного падения (м/с2).

6. Сила удара лавины на 1 м2 поверхности неподвижного жесткого препятствия, расположенного перпендикулярно к направлению движения лавины, определяется по формуле:

где рлс - плотность лавинного снега, принимаемая равной для лавины из свежевыпавшего снега - 300 кг/см3, из старого снега - 400 кг/см3, из мокрого снега - 500 кг/см3.

Если поверхность препятствия образует угол р с направлением движения лавины, то расчет ведется по формуле:

Нагрузка лавины на тормозящее препятствие (стволы деревьев, столбы и др.) при обтекании его лавиной определяется по формуле:

где Sn- площадь проекции обтекаемой части препятствия на плоскость, перпендикулярную к направлению движения лавины.

Продольный профиль лавиносбора

Рис. 3.3. Продольный профиль лавиносбора:

1- объект;2 - предельная дальность действия лавин; А - предел распространения лавины

Таблица 3.31

Зависимость площади снегосбора от крутизны склона

Средняя крутизна склона, градус

Площадь снегосбора бассейна

, га

1

2

5

10

20

30

40 и более

25

26

25

23

19

18

17

17

30

27

26

24

22

20

19

19

35

29

28

26

25

24

23

22

40

31

30

29

27

26

26

25

45

33

33

32

31

30

30

29

При косом ударе лавины о сооружение, кроме нормальной составляющей, появляется касательная составляющая от сил трения, величина давления которой определяется по формуле:

где /тр - коэффициент трения снега о материал сооружения (принимается равным 0,3); Ря - нормальное давление, Па.

При расчете нагрузки на крышу сооружения следует учитывать также массу лавинного снега и принимать величину давления по формуле:

где рлс - плотность лавинного снега, кг/м3; ЯфЛ - высота фронта лавины, м; ак- угол наклона крыши сооружения к горизонту.

Высота фронта лавины определяется по формуле:

где а - угол наклона склона на подходе лавины к сооружению; а = ак +

Если удар лавины приходится на вогнутую поверхность с радиусом закругления г, то давление лавины определяется по формуле:

где Sg - длина дуги на закруглении.

В этом случае силу трения на 1м2 крыши равна

7. Кроме удара лавинного снега сооружение испытывает удар воздушной волны, идущей впереди фронта лавины.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >