Формирование и механизм схода лавин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Формирование и механизм схода лавин

2. Виды противолавинной защиты4

3. Виды прогнозов лавинной опасности

4. Методы прогнозов лавинной опасности

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Снежные лавины относят к числу опасных природных явлений. Ежегодно снежные лавины уносят сотни жизней людей и разрушают важные хозяйственные объекты.

Необходимость прогноза лавинной опасности и организации противолавинной защиты определяется масштабами распространения явления: площадь лавиноопасных территорий в Российской Федерации составляет 3077,8 тыс. кв. км. (18% от общей площади страны), а ещё 829,4 тыс. кв. км. относятся к категории потенциально лавиноопасных. Всего же на Земле лавиноопасные районы занимают около 6% площади суши - 9253 тыс. кв. км.

В условиях расширения промышленных и рекреационных зон, развития экстремальных форм зимнего спорта, задача исследования снежного покрова и прогнозирования лавин приобретает особо важное значение.

1. Формирование и механизм схода лавин

В период выпадения осадков происходит накопление снега, который держится на склонах только за счет силы трения, которая зависит от множества факторов, включающих крутизну склона, влажность снега.

В тот момент, когда сила давления массы снега превышает силу трения, происходит сход лавины. Причем, чем круче склон, на котором лежит снег, тем выше вероятность схода снега, как правило, она составляет от 15 до 50 градусов, поскольку на более крутых участках снежная масса просто не задерживается. Чтобы лавина стронулась с места и начала движение, ей нужен первый импульс, инициирующий толчок. Поскольку снежная масса может долго находиться в состоянии тонкого равновесия между трением и силой тяжести, то часто достаточно незначительного по силе инициирующего толчка. Известны случаи, когда сход лавин был вызван звуком ружейного выстрела или давлением на склон всего одного человека, будь то горнолыжник или сноубордист.

Впрочем, обычно спусковым механизмом лавин являются обильные снегопады, сильные метели, резкая смена погоды, выражающаяся в перепадах давления, температуры и влажности, а также дожди. Кроме этого, причиной возникновения лавин могут быть механические воздействия на склоны, вызываемые вибрацией от звуковых или ударных волн, землетрясений. Лавины могут начинать свое движение «из точки» (при нарушении устойчивости малого объема снега), или «от линии» (при нарушении устойчивости значительного пласта снега). Чем рыхлее снег, тем меньшее его количество необходимо для провокации лавины, формирующейся «из точки».

Движение такой лавины может начаться буквально с нескольких частиц. Так называемые сухие лавины обычно сходят из-за незначительного сцепления между недавно выпавшим снегом и плотной оледеневшей коркой, укрывающей склон. Мокрые лавины сходят при неустойчивой погоде на фоне оттепелей и дождей. Причиной возникновения мокрых лавин являются появление водяной прослойки между слоями снега с разной плотностью. Мокрые лавины значительно уступают по скорости сухим, не превышая 50 км/час. Их отличительной чертой является быстрое «схватывание» при остановке, которое часто делает спасательные работы трудноосуществимыми.

«Снежные доски» - это лавины, зарождающиеся при смерзании частиц поверхностного слоя снега. Под действием внешних факторов образуется ледяная корка. По образовавшейся рыхлой массе более плотный и тяжелый слой легко скользит вниз, увлекая за собой все больше и больше снежной массы. Но сход лавины может быть спровоцирован и другими факторами. Наиболее распространенные - это камнепад и сильный ветер, поэтому проблему противолавинной защиты нужно решать только комплексно.

2. Виды противолавинной защиты

В первую очередь рассмотрим противолавинную защиту. Она может быть двух видов: активная и пассивная. Как следует из названия, первый вид предполагает динамический способ предотвращения лавин, то есть действие, а пассивная - бездействие, то есть недопущение лавины в целом.

Активная противолавинная защита представляет собой комплекс мер, направленный на искусственный сход небольшой лавины для того, чтобы последствия после этого были минимальными. В арсенале присутствуют такие способы, как выстрел из артиллерийского орудия, который бывает двух видов. Первый - это выстрел снарядом в центр снежной массы для того, чтобы ударной волной от взрыва вызвать искусственный сход лавины. Второй - холостой выстрел, воздействующий на лавиноопасные участки акустическими колебаниями. Также одним из старейших способов провоцирования схода лавины является подрезание снежных пластов лыжами. Этот способ самый опасный, так как даже небольшая лавина, вызванная таким путем, может привести к летальному исходу лыжника. Тем не менее, он вполне приемлем для ликвидации локальных очагов лавинной опасности при условии выполнения обученными специалистами. И, наконец, самая прогрессивная на сегодняшний момент технология - динамическая активная защита. Это инженерная система, установленная в местах наиболее вероятного зарождения лавин, которая с помощью воздействия сжатого воздуха и продуктов взрыва газово-кислородной смеси сбрасывает излишек снега, не допуская образования критической массы и вызывая тем самым небольшую «безопасную» лавину.

К недостаткам систем активной противолавинной защиты следует, во-первых, отнести необходимость постоянного контроля толщины снежного покрова. Во-вторых, применение активных систем возможно только при закрытии опасной зоны. В-третьих, неизбежное накопление излишков снега на нижних площадках предполагает проведение дополнительных работ по его уборке.

Цель пассивной защиты заключается в недопущении образования критической снежной массы. Достигается это путем удерживания до 90% снега следующими способами:

1. Противолавинный барьер - инженерное сооружение, рассчитанное на удержание всей массы снега на склоне, благодаря чему предотвращается возможность схода лавины. Барьеры представляют собой металлические и деревянные решетчатые конструкции высотой до 4-5 метров, устанавливаемые поярусно, перпендикулярно склону на всей площади зарождения лавины. Разумеется, металлические барьеры являются наиболее надежным и долговечным решением. Их установка на склоне обычно производится за счет системы удерживающих тросов, которые, в свою очередь, крепятся к поверхности склона с помощью анкеров. Длина и тип анкеров зависят от состава грунта и позволяют монтировать барьеры даже на скальных и каменистых склонах. В отличие от противолавинной дамбы, система барьеров удерживает снежный покров целиком и, таким образом, работает на постоянную, а не на ударную нагрузку, что позволяет использовать простые и относительно недорогие конструкции. Кроме того, противолавинные барьеры отличаются простотой монтажа, долговечностью и отсутствием эксплуатационных расходов.

2. Дамба представляет собой бетонную или металлокаркасную стену, которая ограждает потенциальный объект опасности (деревня, канатная дорога) от лавины. Ее достоинства - высокая степень защиты. Недостатки: высокая стоимость, монументальность сооружения и большие трудовременные затраты на постройку.

3. Лавинорез - инженерное сооружение, целью которого является отвод лавины от потенциальных объектов опасности. По сравнению с дамбой имеет гораздо меньшие размеры и стоимость, впрочем, намного превышающую стоимость системы на основе противолавинных барьеров.

4. Для курортов, расположенных в регионах с ураганными, шквалистыми ветрами в качестве еще одной системы пассивной защиты возможно использование ветронаправляющих конструкций. Суть их заключается том, что за счет изменения направления и скорости ветра происходит сдувание снега, что не позволяет достичь критической массы. При грамотном размещении таких конструкций можно достичь высокой эффективности при весьма умеренных материальных затратах. Недостаток - высокая эффективность работы достигается только при сильном ветре и расположении конструкции на открытых участках с подветренной стороны (вершины гор, отроги и хребты).

Все вышеперечисленные способы защиты помогают бороться только с одной причиной возникновения лавин. Немаловажный фактор, влияющий на безопасность и являющийся косвенной причиной лавин -это камнепад. Для борьбы с этим явлением мировой опыт указывает на применение удерживающих сетей из сверхпрочных стальных канатов, в основе своей работы имеющих принцип предотвращения отрыва камней от скалы.

В итоге можно сказать, что идеальная защита, должна выглядеть так: противолавинные барьеры во всех местах возможного зарождения лавин с учетом метеорологических наблюдений и сверхпрочная противокамнепадная канатная сеть.

3. Виды прогнозов лавинной опасности

горный лавина снег

В настоящее время применяется три вида прогнозов лавинной опасности - фоновый мелкомасштабный для горной территории, фоновый крупномасштабный для горного бассейна или группы лавиносборов и детальный для заданного лавиносбора или лавиноопасного склона (локальный прогноз).

Лавинный прогноз предполагает заблаговременное определение некоторого временного интервала, в течение которого снегонакопление и процессы метаморфизма могут привести к нарушению устойчивости снежного покрова и образованию лавин. Он тесно связан с прогнозом метеорологических условий, так как вид, интенсивность выпадения, количество атмосферных осадков, метелевый снегоперенос, температура и влажность воздуха и другие характеристики метеорологических условий непосредственно влияют на состояние и устойчивость снежного покрова.

Фоновый прогноз заключается в оценке лавинной опасности в рассматриваемом горном районе и выдается в виде "лавиноопасно" или "нелавиноопасно". Заблаговременность прогнозов лавин ограничивается отсутствием количественных методов длительного прогноза интенсивности осадков, интенсивности и продолжительности оттепели и других метеорологических показателей в горах. Обычно она измеряется часами, а зачастую прогноз выдается с "нулевой" заблаговременностью, т. е. дается лишь текущая оценка лавинной опасности.

Локальный прогноз предусматривает определение показателей устойчивости снежного покрова в зоне зарождения лавин конкретного лавиносбора и времени до предполагаемого самопроизвольного схода лавин, оценку вероятного объема и дальности выброса лавины, выбор оптимальных условий для ликвидации лавинной опасности путем искусственного спуска лавины.

Методы прогноза лавин разрабатывались, начиная с 30-х годов, сначала в Хибинах, затем на Кавказе, где они нашли широкое практическое применение. Существенные успехи в прогнозировании лавинной опасности были достигнуты также в горах Средней Азии, Казахстана и Южного Сахалина.

4. Методы прогнозов лавинной опасности

Среди многообразия методов прогноза лавин наиболее известными и распространёнными являются упрощённые методы прогноза и расчётные методы.

К упрощенным методам прогноза относят методы, основанные:

1. На изучении внешнего состояния снежного покрова,

2. На изучении стратиграфии снежного покрова,

3. 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:

1. Трещины в снежном покрове (характерны для снежных досок и сухого снега),

2. Снежные катыши, рулоны и улитки (характерны для влажного снега),

3. Нависающие снежные карнизы,

4. Сильное увлажнение снежного покрова,

5. Наличие на склоне плотного ветрового наста (снежных досок),

6. 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.

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.

При расчётном методе прогнозирования время наступления опасного периода с момента изменения погодных условий рассчитываются при помощи специальных формул.

Заключение

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. Прогноз лавинной опасности является частью комплекса мероприятий, направленных на защиту от лавин населения и хозяйственных объектов в горных районах. Принятое в гляциологии определение "прогноз схода лавин" (прогноз лавинной опасности) подразумевает предсказание периода лавинной опасности, времени и масштабов схода лавин.

2. Кардинальным решением для предотвращения ущерба от лавин является запрещение строительства и размещения людей в лавиноопасных районах.По определённым причинам такой вариант не всегда приемлем. Разработан и с разной степенью успеха применяется целый комплекс противолавинных мероприятий. Выявление лавиноопасных территорий и определение параметров явления, организация службы прогноза времени схода лавин, строительство защитных сооружений, предупредительный спуск лавин - эти действия направлены на предотвращение ущерба от лавин. Их влияние на образование лавин различно. Инженерные сооружения различных типов препятствуют образованию лавин; профилактический спуск и некоторые типы защитных сооружений обеспечивают контролируемый сход лавин (время обрушения, размер, направление движения и дальность выброса); прогноз времени схода лавин способствует организации хозяйственной деятельности в лавиноопасных районах и недопущению попадания людей на опасные в определённый момент времени территории. Наибольшая эффективность достигается, как правило, при сочетании различных противолавинных мероприятий.

Список используемой литературы

1. Викулина М.А., Мокров Е.Г., Подольский Е.А. и др. Некоторые результаты оценки качества определения лавинного риска // Материалы гляциол. исслед., 2005, вып. 99.

2. Мокров Е.Г. Сейсмические факторы лавинообразования, Научный мир, М., 2008.

3. http://www.vssk.ru (сайт Северо-Кавказской противолавинной службы).

4. http://www.geoenv.ru (сайт Института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН).

5. Журнал «Лёд и снег», М., Наука, 2011, вып. 116.

6. Журнал « Стратиграфия. Геологическая корреляция», Академическое издательство «Гео», Новосибирск, 2012. вып. 9.

7. Журнал «Геоэкология», М., Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева Российской академии наук (ИГЭ РАН), 2013, № 4.

8. Сапунов В.Н., Селиверстов Ю.Г., Трошкина Е.С., Черноус П.А. Температурный режим в зимние сезоны и его влияние на лавинную активность в Хибинах // Криосфера земли, 2006.

Размещено на Allbest.ru