2.4. Прогнозирование снежных лавин

Лавина - снежный обвал массы снега на горных склонах, пришедший в интенсивное движение. Снежные лавины представляют серьезную опасность: гибнут люди; уничтожаются материальные ценности; парализуется работа транспорта; блокируются целые районы; могут возникнуть наводнения, селевые потоки и др. опасности. Появление снежных лавин возможно во всех горных районах, где толщина снежного покрова не менее 30-50 см, а крутизна склонов от 20 до 50 и более.

Классификация лавин, учитывающая природу их формирования, приведена в табл. 2.17.

Таблица 2.17. Классификация снежных лавин

Тип лавины	Особенности
Лотковая Осов (склоновая) Прыгающая Пластовая Грунтовая Сухая Мокрая	Движение по фиксированному руслу Отрыв и движение по всей поверхности склонов Свободное падение с уступов склонов Движение по поверхности нижележащего слоя снега Движение по поверхности грунта Сухой снег в лавинном очаге Мокрый снег в лавинном очаге

Рис 2.10. Признаки лавинной опасности показаны на рисунке

До 70 всех лавин обусловлены снегопадами. По частоте схода (повторяемости) различают: систематические лавины (сходят каждый год или один раз в 2-3 года); спорадические лавины – сходят 1-2 раза в 100 лет и реже (их место трудно определить).

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

Признаки лавинной опасности показаны на рисунке 2.10.

Диапазоны основных характеристик снежных лавин приведены в табл. 2.18.

Таблица 2.18. Диапазоны основных характеристик снежных лавин

Наименование показателей

Величина

Масса m, т Объем V, м^3 Скорость движения v, м/с Динамическое давление pn, МПа Дальность выброса Lmax, м Повторяемость, ед/год Плотность лавинного снега ρ, т/м^3 Высота фронта лавины Нл Площадь сечения лавинного потока, м^2 Коэффициент лавинной активности площади (отношение лавиноактивной площади к суммарной) Ks Коэффициент поражения дна долины (отношение поражаемой длины дна долины ко всей длине на данном участке) Кдн Объем лавинных завалов на дне долин и дорогах, м^3

от единиц до 10^7 т от единиц до 10^7 м^3 мокрые лавины 10…20 сухие лавины 20…100 до 2 до 2000 0,01…20 сухая лавина 0,2…0,4 мокрая лавина 0,3…0,8 от долей метра до 10 м от единиц до 10^3 м^2 0,3…1,0 0,2…1,0 до 10^7

2.4.1. Расчет основных параметров лавин

Такими параметрами, которые необходимо знать при планировании и выполнении работ по ликвидации последствий схода лавин, а также других работ, 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 могут определяться по топографическим картам (1:25000 или 1:50000), по рельефу местности или на основе данных разведки.

Начало и окончание лавинного периода определяют по периоду залегания устойчивого снежного покрова (по данным метеостанций) с учетом вертикального градиента, составляющего 6-7 дней на 200-250 м высоты.

Степень устойчивости снежных масс оценивают показателем K_y =τ_y/τ , где τ_y – предельное сопротивление сдвигу в плоскости возможного скольжения;

τ – касательное напряжение в этой плоскости от собственного веса снега. При K_y 4 – возникновение лавин возможно, а при K_y 1 – неизбежно.

Объем лавин определяется по зависимости:

V_max =S∙h_max , V_ср =K∙S∙h_ср , (2.14)

где S – лавиноактивная площадь; h_ср и h_max – средняя и максимальная высоты снежного покрова (по многолетним данным); К 0,5 – эмпирический коэффициент.

Скорость лавины, м/с [3; кн.1]

V = , (2.15)

где h_c, м – высота траектории движения снежной лавины в поперечном разрезе (определяется для конкретного лавинного очага).

Динамическое давление скоростного напора P_g , Па, на поверхность объекта, которая ориентирована перпендикулярно движению лавины

P_g =0,5∙ρ∙V² =ρ∙g∙h_c , (2.16)

где ρ – плотность лавинного снега, кг/м³. Массовая плотность снега равна: 300 кг/м³ – свежевыпавшего; 400 кг/м³ – для старого снега; 500 кг/м³ – для мокрого снега;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Если поверхности препятствий образуют угол α с направлением движения лавины, то давление скоростного напора будет равным P =P_g∙sin²α. (2.17)

Суммарная нагрузка N, Ньютон, на малоразмерные обтекаемые объекты

N =0,5∙ρ∙V²∙S, (2.18)

где S, м², - площадь проекции обтекаемого препятствия на плоскость, перпендикулярную направлению движения лавины.

При косом ударе лавины дополнительно возникает касательное напряжение F =K_T∙P_g (2.19), где K_T0,3 – коэффициент трения.

Давление на крышу сооружения, наклоненного под углом β к горизонту

P =ρ∙g∙h_л∙cosβ, h_л =V²/(2g∙cosβ), (2.19)

где h_л – высота фронта лавины, м;

β – угол наклона склона на подходе лавины к объекту.

Заметим, что точность прогноза некоторых параметров снежных лавин будет определяться исходными данными. Последние будут в свою очередь зависеть от конкретных местных условий, географии района и статистических данных.