Условия формирования лавины – УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СНЕЖНЫХ ЛАВИН — МегаЛекции

Разное

Снежные лавины | Секция альпинизма «КривбассАльп».

 

http://bezhede.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=70&Itemid=88

 

Лавины — низвергающиеся со склонов гор под воздействием силы тяжести снежные массы.
Снег, накапливающийся на склонах гор, под влиянием тяжести и ослабления структурных связей внутри снежной толщи, соскальзывает или осыпается со склона. Начав свое движение, он быстро набирает скорость, захватывая по пути все новые снежные массы, камни и другие предметы. Движение продолжается до более пологих участков или дна долины, где тормозится и останавливается.
Такие лавины очень часто угрожают населенных пунктам, спортивным и санаторно-курортным комплексам, железным и автомобильным дорогам, линиям электропередачи, объектам горнодобывающей промышленности и другим хозяйственным сооружениям.
Формирование лавин происходит в пределах лавинного очага. Лавинный очаг — это участок склона и его подножья, в пределах которого движется лавина. Каждый очаг состоит из 3 зон: зарождения (лавиносбор), транзита (лоток), остановки лавины (конус выноса).
К лавинообразующим факторам относятся: высота старого снега, состояние подстилающей поверхности, прирост свежевыпавшего снега, плотность снега, интенсивность снегопада, оседание снежною покрова, метелевое перераспределение снежного покрова, температура воздуха и снежного покрова.
Лавины образуются при достаточном снегонакоплении и на безлесных склонах крутизной от 15 до 50°. При крутизне более 50° снег просто осыпается, и условия к образованию снежной массы не возникают. Оптимальные ситуации для возникновения лавин складываются на заснеженных склонах крутизной от 30 до 40°. Там лавины сходят тогда, когда слой свежевыпавшего снега достигает 30 см, а для старого (лежалого) необходим покров толщиной 70 см. Считается, что ровный травянистый склон крутизной более 20° лавиноопасен, если высота снега на нем превышает 30 см. С увеличением крутизны склонов возрастает вероятность образования лавин. Кустарниковая растительность не является препятствием для схода.
Наилучшим условием для начала движения снежной массы и набирания ею определенной скорости является длина открытого склона от 100 до 500м.
Многое зависит и от интенсивности снегопада. Если за 2-3 дня выпадет 0,5 м снега, то это обычно не вызывает опасения, но если это же количество выпадет за 10 — 12 ч, то сход вполне возможен. В большинстве случаев интенсивность снегопада 2-3 см/ч близка к критической.
Немалое значение имеет и ветер. Так, при сильном ветре достаточно прироста в 10 — 15 см, как уже может возникнуть лавина. Средняя критическая скорость ветра равна примерно 7-8 м/с.
Одним из важнейших факторов, влияющих на образование снежных лавин, является температура. Зимой при относительно теплой погоде, когда температура близка к нулю, неустойчивость снежного покрова сильно увеличивается, но быстро проходит (либо сходят лавины, либо снег оседает). По мере понижения температуры периоды лавинной опасности становятся более длительными. Весной с потеплением возрастает вероятность схода мокрых лавин.
Поражающая способность различна. Лавина в 10 м3 уже представляет опасность для человека и легкой техники. Крупные — в состоянии разрушить капитальные инженерные сооружения, образовать трудно- или непреодолимые завалы на транспортных трассах.
Скорость является одной из основных характеристик движущейся лавины. В отдельных случаях она может достигать 100 м/с.
Дальность выброса важна для оценки возможности поражения объектов, расположенных в лавиноопасных зонах. Различают максимальную дальность выброса и наиболее вероятную, или среднемноголетнюю. Наиболее вероятную дальность выброса определяют непосредственно на местности. Ее оценивают при необходимости размещения сооружений в зоне действия лавин на длительный период. Она совпадает с границей конуса выноса лавинного очага.
Повторяемость схода лавин является важной временной характеристикой лавинной деятельности. Различают среднемноголетнюю и внутригодовую повторяемость схода. Первая определяется как частота образования лавин в среднем за многолетний период. Внутригодовая повторяемость — это частота схода за зимний и весенний периоды. В отдельных районах лавины могут сходить по 15 — 20 раз в год.
Плотность лавинного снега является одним из важнейших физических параметров, от которого зависит сила удара снежной массы, трудозатраты на ее расчистку или возможность движения по ней. Она составляет для лавин из. сухого снега 200 — 400 кг/м3 для мок¬рого — 300 — 800 кг/м3.
Важным параметром, особенно при организации и проведении аварийно-спасательных работ служит высота лавинного потока, чаще всего достигающего 10 — 15 м.
Потенциальный период лавинообразования — это интервал времени между сходами первых и последних лавин. Эта характеристика обязательно учитывается при планировании режима деятельности людей на опасной территории. Необходимо также знать количество и площадь лавинных очагов, сроки начала и окончания лавиноопасного периода. В каждом районе эти параметры различны.
В России чаще всего такие стихийные бедствия случаются на Кольском полуострове, Урале, Северном Кавказе, на юге Западной и Восточной Сибири, Дальнем Востоке. Лавины на Сахалине имеют свои особенности. Там они охватывают все высотные зоны — от уровня моря до горных вершин. Сходя с высоты 100 — 800 м, вызывают частые перерывы в движении поездов на Южно-Сахалинской железной дороге.
В подавляющем большинстве в горных районах лавины сходят ежегодно, а иногда и несколько раз в год. Как они классифицируются?
По характеру движения и в зависимости от строения лавинного очага различают следующие три типа: лотковые, осовые, прыгающие.
Лотковая движется по определенному каналу стока или лавинному лотку.
Осовая представляет собой снежный оползень, не имеет определенного канала стока и скользит по всей ширине участка.
Прыгающая возникает из лотковых там, где в канале стока имеются отвесные стены или участки с резковозрастающей крутизной. Встретив крутой уступ, лавина отрывается от
земли и продолжает движение по воздуху в виде огромной струи. Скорость их особенно велика.
В зависимости от свойств снега лавины могут быть сухими, влажными и мокрыми.
По характеру поверхности скольжения выделяют следующие типы: пластовые, когда движение осуществляется по поверхности нижележащего слоя снега; грунтовые — движение происходит непосредственно но поверхности грунта.
В зависимости от факторов лавинообразования делятся на четыре класса:
1. Непосредственная причина возникновения — метеорологические факторы.
2. Возникающие в результате совокупного действия метеорологических факторов и процессов, происходящих внутри снежной толщи при таянии.
3. Возникают исключительно в результате процессов, происходящих внутри снежной толщи.
4. В результате землетрясения, деятельности человека (взрывы, полет реактивных самолетов на малой высоте и др.).
Первый класс в свою очередь подразделяется на три типа: обусловленные снегопадами, метелями и резким понижением температуры.
Второй класс делится на четыре типа: связанные с радиационными оттепелями (на южных склонах гор), весенними оттепелями, дождями и оттепелями при переходе к положительным температурам.
Третий класс образует два типа: лавины, связанные с образованием слоя глубинной изморози и возникающие в результате снижения прочности снежного покрова под длительным действием нагрузки.
По степени воздействия на хозяйственную деятельность и природную среду лавины подразделяются на:
— стихийные (особо опасные), когда их сход наносит значительный материальный ущерб населенным пунктам, спортивным и санаторно-курортным комплексам, железным и автомобильным дорогам, линиям электропередачи, трубопроводам, промышленным и жилым сооружениям,
— опасные явления — сход лавин, затрудняющих деятельность предприятий и организаций, спортивных сооружений, а также угрожающих населению и туристским группам.
По степени повторяемости делятся на два класса — систематические и спародические. Систематические сходят каждый год или один раз в 2-3 года. Спародические — 1-2 раза в 100 лет. Место их определить заранее довольно трудно. Известно много случаев, когда, например, на Кавказе селения, существовавшие 200 и 300 лет, вдруг оказались погребенными под толстым слоем снега.

Как спастись от лавин и что надо знать альпинисту —  читайте:

http://alp.org.ua/?p=55396 ; 

http://alp.org.ua/?p=56372 .

 http://alp.org.ua/?p=56809

 

www.alpkr.dp.ua

Физическая сущность лавин

Снежный
покров имеет внутреннее сцепление и
сцепление с подстилающей поверхностью.
Силы сцепления удерживают его на склоне,
а та часть силы тяжести снежного покрова,
которая направлена параллельно склону,
стремится сдвинуть его вниз. Под ее
воздействием снежный покров сползает
по склону. Когда эта сила становится
больше сил сцепления, происходит
обрушение покрова. Непосредственной
причиной обрушения могут стать уменьшение
одной или обеих сил сцепления, увеличение
толщины, а тем самым, и веса снежного
покрова, или комбинации этих событий,
вызываемых различными метеорологическими
причинами. Критическая высота снежного
покрова h,
при которой происходит его обрушение,
зависит от внутреннего сцепления снега
С,
объемной массы снега ,
коэффициента внутреннего трения в снеге
tg 
и угла наклона склона 
следующим образом:

.
(2.77)

При
наклоне α = 34–45° критическая высота
сухого снежного покрова, имеющего
некоторое внутреннее сцепление и
сцепление с подстилающей поверхностью,
измеряется немногими дециметрами. Она
возрастает до бесконечности при углах
наклона около 20°(рис. 2.11).
Если же силы сцепления уменьшаются,
(что бывает при намокании снега), снежный
покров не может удержаться и на более
пологих склонах. Поскольку топографические
условия накопления снежного покрова
различны, а его высота и физико-механические
характеристики изменчивы во времени,
смещения снега по уклону также
разнообразны.

На
рис. 2.12 приведены основные виды смещений,
подразделенные в зависимости от угла
наклона подстилающей поверхности и от
содержания воды в водно-снежной массе.
Выделяются четыре вида быстрых смещений
(обрушений): лавины, водоснежные потоки
лавиноподобные, водоснежные потоки
селеподобные (сели снеготаяния), паводки
снеготаяния; два последних вида относятся
по существу к категории водных потоков.
При некотором сочетании факторов даже
толстый снежный покров не теряет
устойчивости, но сползает целиком и
настолько быстро, что его давление может
быть разрушительным для
разных сооружений.

2

1

1

5

10

α

15°

20°

25°

30°

40°

Рис.
2.11. Отношение критической высоты сухого
снежного покрова hi

на
склонах с разными углами наклона к его
критической высоте на склоне

с
углом наклона (α) 40 %

Примечание:h40при значениях tg= 0,36 (кривая 2) и tg=
0,30 (кривая 1)

Содержание воды,
%

70

80

10

20

30

40

50

60

α

10°

20°

Рис.
2.12. Виды смещений снега в зависимости
от угла наклона α° и

от
содержания воды в снежной толще, достигшей
критической высоты:

1– снежные
лавины;2– лавиноподобные водоснежные
потоки;3– селеподобные

водоснежные потоки;
4– паводки, снеготаяние;5
значительное сползание снежного покрова;

6– устойчивый
снежный покров;7– тонкий снежный
покров

Различные
причины нарушения устойчивости снежного
покрова на склоне обобщаются в форме
генетических классификаций лавин (табл.
2.33 и 2.34). Снежный покров, образующийся
непосредственно во время снегопадов и
(или) метелей, имеет минимальную плотность

(0,03–0,20 г/см3)
и сцепление
С.
Если прирост высоты снежного покрова
идет достаточно быстро (более 10 мм слоя
воды в сутки), ее величина может превысить
критическую еще до окончания снегопада
(метели). В этом случае и образуются
сингенетические, т. е. одновременные с
выпадением снега, лавины (по классу и
типу 1,1–1,3). Если же этого не произошло,
новообразованный снежный покров
претерпевает метаморфизм.

На
первой стадии метаморфизм заключается
в оседании снега под воздействием силы
тяжести (на 0,1–0,2 начальной толщины),
сублимационном округлении и смерзании
зерен, образующих в итоге довольно
прочную пространственную решетку. При
этом снег уплотняется (0,3–0,4 г/см3),
его внутреннее сцепление возрастает в
несколько раз. Тогда для нарушения
устойчивости снежного покрова на склоне
требуются какие-то факторы, сильно
уменьшающие его прочность и возбуждающие
эпигенетические, т. е. образующиеся
после выпадения снега.

Таблица
2.33

studfiles.net

Причины возникновения лавин

Лавины образуются при достаточном снегонакоплении и на безлесных склонах крутизной от 15 до 50°. При крутизне более 50° снег просто осыпается, и условия к образованию снежной массы не возникают. Оптимальные ситуации для возникновения лавин складываются на заснеженных склонах крутизной от 30 до 40°. Там лавины сходят тогда, когда слой свежевыпавшего снега достигает 30 см, а для старого (лежалого) необходим покров толщиной 70 см. Считается, что ровный травянистый склон крутизной более 20° лавиноопасен, если высота снега на нем превышает 30 см. С увеличением крутизны склонов возрастает вероятность образования лавин. Кустарниковая растительность не является препятствием для схода. Наилучшим условием для начала движения снежной массы и набирания ею определенной скорости является длина открытого склона от 100 до 500м. Многое зависит и от интенсивности снегопада. Если за 2-3 дня выпадет 0,5 м снега, то это обычно не вызывает опасения, но если это же количество выпадет за 10 — 12 ч, то сход вполне возможен. В большинстве случаев интенсивность снегопада 2-3 см/ч близка к критической.

Немалое значение имеет и ветер. Так, при сильном ветре достаточно прироста в 10 — 15 см, как уже может возникнуть лавина. Средняя критическая скорость ветра равна примерно 7-8 м/с.

Одним из важнейших факторов, влияющих на образование снежных лавин, является температура. Зимой при относительно теплой погоде, когда температура близка к нулю, неустойчивость снежного покрова сильно увеличивается, но быстро проходит (либо сходят лавины, либо снег оседает). По мере понижения температуры периоды лавинной опасности становятся более длительными. Весной с потеплением возрастает вероятность схода мокрых лавин. Поражающая способность различна. Лавина в 10 м 3 уже представляет опасность для человека и легкой техники. Крупные — в состоянии разрушить капитальные инженерные сооружения, образовать трудно- или непреодолимые завалы на транспортных трассах.

Скорость является одной из основных характеристик движущейся лавины. В отдельных случаях она может достигать 100 м/с. Дальность выброса важна для оценки возможности поражения объектов, расположенных в лавиноопасных зонах. Различают максимальную дальность выброса и наиболее вероятную, или среднемноголетнюю.

Наиболее вероятную дальность выброса определяют непосредственно на местности. Ее оценивают при необходимости размещения сооружений в зоне действия лавин на длительный период. Она совпадает с границей конуса выноса лавинного очага. Повторяемость схода лавин является важной временной характеристикой лавинной деятельности. Различают среднемноголетнюю и внутригодовую повторяемость схода. Первая определяется как частота образования лавин в среднем за многолетний период. Внутригодовая повторяемость — это частота схода за зимний и весенний периоды. В отдельных районах лавины могут сходить по 15 — 20 раз в год.

Плотность лавинного снега является одним из важнейших физических параметров, от которого зависит сила удара снежной массы, трудозатраты на ее расчистку или возможность движения по ней. Она составляет для лавин из сухого снега 200 — 400 кг/м 3 для мокрого — 300 — 800 кг/м 3.

Важным параметром, особенно при организации и проведении аварийно-спасательных работ служит высота лавинного потока, чаще всего достигающего 10 — 15 м.

Потенциальный период лавинообразования — это интервал времени между сходами первых и последних лавин. Эта характеристика обязательно учитывается при планировании режима деятельности людей на опасной территории. лавина снежный разрушительный стихийный

Необходимо также знать количество и площадь лавинных очагов, сроки начала и окончания лавиноопасного периода. В каждом районе эти параметры различны. В России чаще всего такие стихийные бедствия случаются на Кольском полуострове, Урале, Северном Кавказе, на юге Западной и Восточной Сибири, Дальнем Востоке. Лавины на Сахалине имеют свои особенности. Там они охватывают все высотные зоны — от уровня моря до горных вершин. Сходя с высоты 100 — 800 м, вызывают частые перерывы в движении поездов на Южно-Сахалинской железной дороге. В подавляющем большинстве в горных районах лавины сходят ежегодно, а иногда и несколько раз в год. Как они классифицируются?

 

Для оценки вероятности схода лавин свежевыпавшего и метелевого снега используют 10 основных лавинообразующих факторов (Инженерная геология…,2013).

1. Высота старого снега. Снег сначала заполняет неровности на склоне, и лишь после этого может возникнуть ровная гладкая поверхность, способствующая соскальзыванию новых слоев снежного покрова. Поэтому чем больше высота старого снега до начала снегопада, тем больше вероятность образования лавин.

2. Состояние старого снега и его поверхности. Характер поверхности снега влияет на сцепление сжевывавшего снега со старым. Гладкая поверхность ветровых снежных плит или ледяная корка благоприятствуют сходу лавин. Особенно предрасполагает к лавинообразованию наличие слоев и прослойков глубинной изморози. Шероховатая поверхность, ветровые заструги, ноздреватые корки от дождя, наоборот, уменьшают возможность лавинообразования.

3. Высота свежевыпавшего или отложенного метелью снега. Увеличение высоты снежного покрова- один из важнейших факторов лавинообразования. Количество выпавшего снега часто используется в качестве показателя потенциальной лавинной опасности.

4. Вид свежевыпавшего снега. Тип выпадающих твердых осадков влияет на механические свойства снежного покрова и его сцепление со старым снегом. Так, при выпадении призматических и иглообразных кристаллов или звездчатых кристаллов в морозную безветренную погоду образуются рыхлый снежный покров, характеризующийся малым сцеплением. Наибольшая вероятность образования лавин возникает при формировании покрова из свежевыпавшего пушистого и сухого мелкозернистого снега.

5. Плотность свежевыпавшего снега. Наибольшая вероятность образования лавин наблюдается при образовании снежного покрова малой плотности – менее 100 кг/ м3.Повышение плотности снега уменьшает вероятность возникновения лавин, но это правило не относится к снежным плитам, образующихся во время метелей.

6. Интенсивность снегопада (скорость отложения снега). При малой интенсивности снегопада уменьшение показателя устойчивости снежного покрова на склоне в результате увеличения сдвигающих усилий компенсируется увеличением устойчивости за счет повышения сцепления и коэффициента трения при уплотнении снега. По мере увеличения скорости отложения снега влияние увеличения его массы преобладает над влиянием его уплотнения, и создает условия для уменьшения устойчивости снежного покрова и образования лавин.

7. Количество и интенсивность выпадения осадков – фактор, характеризующий приращение массы снега на единицу площади горизонтальной проекции склона, в том числе с учетом жидких осадков и метелей.

8. Оседание снега. Процесс уплотнения и оседания выпадающего снега увеличивают его сцепление и коэффициент внутреннего трения и этим способствуют повышению устойчивости снежного покрова.

9. Ветер. Ветровой перенос приводит к перераспределению снежного покрова, образованию твердых корок, снежных плит и надувов. Ветер образует снежные карнизы и ниже их – скопления рыхлого снега. Сильный ветер создает подсос воздуха из снежной толщи, чем способствует миграции водяных паров и разрыхлению нижних слоев снега. В процессах лавинообразования ветер играет важную роль, особенно как фактор метелевого снегопереноса.

10. Температура. Влияние температуры на лавинообразование многостороннее. Температура воздуха влияет на вид выпадающих частиц твердых осадков, на формирование, уплотнение и температурный режим снежного покрова. Различие в температуре снежного покрова по глубине определяют и процессы температуроградиентного метаморфизма. Быстрое понижение температуры воздуха может приводить к образованию температурных трещин разрыва снежного пласта и возникновению лавин.

К активным методам противолавинной защиты относят мероприятия, направленные на инициирование схода лавин, чтобы последствия этого были минимальными. Для этих целей издавна применялась стрельба из артиллерийского орудия (причем как снарядом — в область нахождения опасной снежной массы, так и холостым выстрелом, с целью создания акустического воздействия, приводящего к преднамеренному сходу лавины). Издавна применяются методы простой «подрезки» снежных масс лыжами и обвала снежных козырьков, но эти способы требуют хороших навыков и очень опасны .Наиболее современный путь предотвращения негативных последствий лавин — активная динамическая противолавинная защита, представляющая собой устройства, размещающиеся в местах наибольшего лавинообразования и управляемые дистанционно, которые позволяют воздействовать на снежные массы с целью искусственного схода лавины, с помощью сжатого воздуха или взрывов газовоздушной смеси.

Пассивные меры противолавинной защиты направлены на удержание снега на склоне и недопущение схода лавин либо на направление сошедших лавин в безопасном направлении. К таким мерам относится возведение на склонах противолавинных барьеров, лотков, лавинорезов и дамб (Садаков, 2009). На линейных объектах, таких, как автомобильные или железные дороги, сооружают лавинозащитные галереи.

Похожие статьи:

poznayka.org

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о