Определение зон зарождения и оценка динамических характеристик снежных лавин

• Автор: Турчанинова, Алла Сергеевна
• Шифр специальности: 25.00.31
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СНЕЖНЫХ ЛАВИН

1.1. Анализ состояния вопроса

1.2. Ландшафтно-географический метод

1.3. Теоретическое моделирование движения лавинного потока

1.3.1. Графоаналитический метод С.М. Козика

1.3.2.Модель Перла-Ченга-МакКланга

1.3.3. Расчет динамических характеристик снежных лавин по ВСН

1.3.4. Модель А. Вельми и дополненная модель Вельми-Зальма-Гублера

1.4. Современные программные средства моделирования снежных лавин

1.4.1. Программа RAMMS
1.5. Эмпирические методы расчета динамических характеристик снежных лавин
1.5.1. Объем
1.5.2. Дальность выброса
1.5.3. Высота лавинного потока и сила удара
1.6. Методы, использованные в работе
1.7. Выводы
ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ФАКТОРОВ ЛАВИНООБРАЗОВАНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ ФАКТИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ПО ЛАВИНАМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС
2.1. Районы исследования
2.2. Анализ факторов лавинообразования районов исследования
2.2.1. Рельеф
2.2.2. Климат
2.2.3. Растительность
2.4. Особенности лавинообразования
2.5. Ключевые лавиносборы
2.6. Обзор и приемы обработки многолетних данных фактических наблюдений по лавинам
2.6.1. Разработка структуры и создание ГИС «Снежные лавины»
2.7. Выводы

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ЛАВИНООБРАЗОВАНИЯ НА РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СНЕЖНЫХ ЛАВИН
3.1. Влияние рельефа
3.1.1. Выделение лавинных очагов и лавиносборов
3.1.2. Оценка морфометрических показателей рельефа
3.1.3. Создание пользовательского расширения АгсОК 9.3 для автоматизированного выделения лавинных очагов и оценки морфометрических показателей рельефа
3.2. Влияние климата
3.2.1. Расчет толщины снежного покрова
3.3. Влияние растительности
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СНЕЖНЫХ ЛАВИН
4.1. Нормативные документы, регламентирующие проведение снеголавинных расчетов
4.2. Методические аспекты выполнения расчетов
4.3. Расчет динамических характеристик снежных лавин
4.3.1. Хибины
4.3.2. Приэльбрусье
4.4. Обеспеченность значений динамических характеристик снежных лавин
4.4.1, Алгоритм оценки обеспеченности дальности выброса снежных лавин
4.5. Верификация программы КАММЭ по данным многолетних наблюдений России
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Безопасность людей и экономическая эффективность хозяйственных объектов в горах во многом зависят от правильного решения вопросов, связанных с определением зон зарождения и оценкой динамических характеристик снежных лавин, таких как объем, скорость, дальность выброса, сила удара и высота лавинного потока. Признаки лавинной активности, выраженные в ландшафте, не всегда определяют границы возможных лавин и позволяют оценить значения их динамических характеристик. Были зарегистрированы случаи схода особо крупных лавин редкой обеспеченности по объему и дальности выброса, не имевшие аналогов в обозримом прошлом - Блейе (Норвегия), Флатеири (Исландия), Гальтюре (Австрия) [186]. В связи с этим особенно актуальной является оценка вероятных динамических характеристик снежных лавин редкой повторяемости с использованием расчетных методов.
В настоящее время существует большое разнообразие методов определения зон зарождения и расчета динамических характеристик снежных лавин. Их применение в практических целях требует четко установленных правил (руководств) и оценки их точности на независимом материале, что до сих пор не было сделано. Традиционные методы оценки динамических характеристик снежных лавин не соответствуют все возрастающим требованиям к темпам проведения изыскательских работ, что отрицательно сказывается на их качестве. Актуальным направлением является использование геоинформационных систем (ГИС) и современных программ динамического моделирования снежных лавин для решения задач определения зон зарождения и оценки динамических характеристик снежных лавин.
Цель и задачи работы. Основная цель настоящей работы состоит в совершенствовании методических основ определения зон зарождения и оценки динамических характеристик снежных лавин.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Проанализировать и сравнить существующие методы определения зон зарождения и оценки динамических характеристик снежных лавин.
2. Разработать структуру и создать крупномасштабную ГИС «Снежные лавины», географически привязанная база данных которой должна включать параметры и условия схода снежных лавин.
3. Выполнить анализ влияния факторов лавинообразования на расчет динамических
характеристик снежных лавин.
4. Разработать пользовательское расширение Агс01Б 9.3, позволяющее автоматизировать
процесс выделения лавинных очагов на основе анализа рельефа.
5. Разработать методику оценки обеспеченности дальности выброса снежных лавин.

40% лавинных очагов имеют крутизну 35-45°. Гораздо реже лавины образуются на склонах крутизной менее 25° и более 45°. Густота сети лавинных очагов на Кавказе меняется в больших пределах и местами превышает 10-15 очагов на 1 км дна долины — в ледниковом высокогорье. Вследствие довольно резкой общей расчлененности Кавказа здесь преобладают лотковые лавиносборы (около 85%), а среди них денудационные воронки разных форм и размеров — от хорошо развитых, многокамерных, с выровненной поверхностью и площадью во многие десятки гектаров (до 100 га) до узких однокамерных, иногда в виде желобов с неровной поверхностью и площадью в первые гектары. Их высота изменяется от 100 до 1000 м и более, угол наклона поверхности от 20 до 40° и более градусов [30]. Рельеф Пртлъбрусья чрезвычайно благоприятен для схода снежных лавин.
В Швейцарии с юго-запада на северо-восток протянулись горные цепи Альп, где и находится основная часть лавиноактивных территорий. Огромное значение в формировании рельефа сыграли альпийские орогенические движения, которые и обусловили образование молодых складчатых хребтов. В период завершения альпийского орогенеза и после него в формировании рельефа существенными были эрозия в горах и аккумуляция на равнинах. Остаточные тектонические движения продолжались и в четвертичное время. В плейстоцене происходило чередование ледниковых и межледниковых эпох, что обусловило дальнейшее преобразование рельефа деятельностью ледников и текучих вод. Это привело к существенному усложнению рельефа формами ледниковой и водной эрозии и формированию типичного альпийского облика с острыми пиками и пирамидальными горными вершинами, карами и цирками, широкими крутосклонными долинами - трогами. Большая часть исследований снежного покрова и лавин в Швейцарии была выполнена на примере района Давоса. В связи с этим охарактеризуем этот район более подробно. Давос (абс. высота 1560 м) расположен в кантоне Граубюнден в верховьях реки Ландвассер, правого притока второго порядка Западного Рейна (Ландвассер - Альбула - Западный Рейн - Рейн). Долина реки Ландвассер ориентирована субмеридианально. Река имеет два левых притока - Дишма и Флюела. Абсолютная высота вершин - 2848 м (гора Вайсфлу) и - 2685 м (гора Вайсфлуйох), высота днищ долин - 1620 м и ниже. Средняя крутизна склонов - 30°, с очень большими отклонениями, много участков с почти отвесными склонами. Характерно наличие выположенных площадок в днищах гляциальных цирков. Ширина плоских днищ троговых долин 750 - 1250 м [5]. Лавиносборы в основном представлены денудационными воронками и эрозионными врезами.
Рельеф всех рассматриваемых горных районов благоприятен для образования снежных лавин. Рельеф Приэльбрусья и Швейцарских Альп, сформировавшийся в период альпийской складчатости, отличается преобладанием больших абсолютных высот, резким и глубоким расчленением, большой крутизной склонов, значительную площадь здесь продолжает занимать