РД 52.37.612-2000
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
ИНСТРУКЦИЯ
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ
Дата введения 2000-01-13
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАН Высокогорным геофизическим институтом
2 РАЗРАБОТЧИК М.И. Зимин (руководитель разработки)
3 ВНЕСЕН УСНК Росгидромета
4 УТВЕРЖДЕН Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды 13 января 2000 г.
5 ОДОБРЕН ЦКПМ (протокол № 2 от 25.05.99)
6 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП за номером РД 52.37.612-2000 от 12.04.2000
7 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящая инструкция применяется для прогноза лавинной опасности, возникающей из-за снегопадов и метелей, а также для прогноза лавин, вызываемых перекристаллизацией снега, и лавин из мокрого снега.
2 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
α - угол склона, °;
h - толщина снега на склоне, м;
L - длина зоны зарождения лавин по гипотенузе, м;
q - сумма осадков за последние 24 ч до составления прогноза, мм;
о - средняя интенсивность осадков за последние 3 ч, мм/ч;
v - скорость ветра (используется скорость максимального порыва ветра за последние 24 ч до составления прогноза), м/с;
t - средняя температура воздуха за период наличия снега на склоне, °С;
τ - время нахождения снега на склоне, ч;
h0 - толщина снега на склоне в начале наблюдений, м;
h10 - средняя толщина снега за последние 10 сут, м;
t10 - средняя температура воздуха за последние 10 сут, °С;
dh - изменение толщины снега за последние сутки, м;
tс - средняя температура воздуха за последние сутки, °С.
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Снежные лавины наносят серьезный ущерб народному хозяйству и нередко являются причиной гибели людей. В связи с этим их правильное прогнозирование в значительной степени определяет безопасность работ в горах.
Работы по предупредительному спуску снежных лавин основываются на прогнозах лавинной опасности [2], приложение Б.
Основам лавиноведения посвящены работы [1, 3, 5, 8 - 10]. Физико-механические процессы в снеге и их моделирование описаны в работах [4, 6, 7].
3.2 Желательно получать исходные данные непосредственно из зоны зарождения лавин. Если эта информация недоступна, то используются результаты измерений на метеоплощадке, расположенной достаточно близко к лавиносбору.
3.3 Методика прогнозирования лавинной опасности разработана по результатам математического моделирования процессов в снеге и, таким образом, не связана с каким-либо районом. Она применяется независимо от наличия или отсутствия данных о сходе лавин в том или ином лавинном очаге или горном районе.
3.4 Расчеты по настоящей инструкции завышают лавинную опасность, так как подобные явления могут привести к значительным материальным потерям и человеческим жертвам. Расчетное число непредсказанных лавин составляет одну из тысячи.
3.5 Прогнозирование лавинной опасности желательно выполнять с применением компьютера (приложение А). Однако расчет осуществим и с использованием калькулятора.
4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ
4.1 Сначала оценивается, не является ли лавинная опасность исключительной.
4.1.1 В первую очередь вычисляются величины
|
|
(1) |
|
|
(2) |
|
|
(3) |
где 
- величина,
учитывающая влияние угла склона на исключительную лавинную опасность;
- величина, учитывающая влияние длины
зоны зарождения лавин по гипотенузе на исключительную лавинную опасность;
- величина, учитывающая влияние
толщины снега на склоне на исключительную лавинную опасность.
4.1.2 Затем проводится операция по определению комплексного влияния угла склона, длины зоны зарождения лавин по гипотенузе и толщины снега на склоне на исключительную лавинную опасность. Для этого вычисляются величины
|
|
(4) |
|
|
(5) |
|
|
(6) |
|
|
(7) |
где 
- величина, определяющая влияние угла
склона на исключительную лавинную опасность с учетом значений и ;
- величина, определяющая влияние
толщины снега на склоне на исключительную лавинную опасность с учетом значений и ;
- величина,
определяющая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на
исключительную лавинную опасность с учетом значений и ;
pi - величина, учитывающая комплексное влияние угла склона, длины зоны зарождения лавин по гипотенузе и толщины снега на склоне на исключительную лавинную опасность.
4.1.3 Далее вычисляются величины
|
|
(8) |
|
|
(9) |
где 
- величина, учитывающая влияние суммы
осадков на исключительную лавинную опасность;
- величина, учитывающая влияние формы
графика функции (q) на
исключительную лавинную опасность;
|
|
(10) |
где 
- величина,
учитывающая влияние интенсивности осадков на исключительную лавинную опасность;
|
|
(11) |
где 
- величина, учитывающая влияние
скорости ветра на исключительную лавинную опасность;
|
|
(12) |
|
|
(13) |
|
|
(14) |
где 
- величина, учитывающая влияние
среднего за последние 10 сут градиента температуры в снеге на исключительную
лавинную опасность;
- средний градиент температуры в
снежной толще за последние 10 сут, °С/м;
- параметр, учитывающий влияние формы
графика функции (t10)
исключительную лавинную опасность;
|
|
(15) |
- средний градиент температуры в
снежной толще за весь период пребывания снега на склоне, °С/м;
|
|
(16) |
|
|
(17) |
где 
- величина, учитывающая влияние
градиента температуры в снеге за время нахождения его на склоне на
исключительную лавинную опасность;
- параметр,
учитывающий влияние формы графика функции (t) на
исключительную лавинную опасность.
4.1.4 Вероятность исключительной лавинной опасности равна
|
|
(18) |
Если qi ≥ 0,9, то считается, что имеет место исключительная лавинная опасность. В противном случае проверяется, следует ли ожидать массовый сход лавин значительного объема, т.е. с очисткой при движении лавины от 10 до 50 % площади лавиносбора.
Прогноз " исключительная лавинная опасность, ожидается массовый сход лавин объема с очисткой более 50 % площади лавиносбора" дается на последующие сутки. На последующие вторые и третьи сутки в этом случае дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин значительного объема с очисткой от 10 до 50 % площади лавиносбора".
4.2 Определение возможности массового схода лавин значительного объема выполняется в несколько этапов.
4.2.1 Сначала вычисляются величины
|
|
(19) |
|
|
(20) |
|
|
(21) |
где 
- величина, учитывающая влияние утла
склона на возможность массового схода лавин значительного объема;
- величина, учитывающая влияние длины
зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность массового схода лавин
значительного объема;
- величина, учитывающая влияние
толщины снега на склоне на возможность массового схода лавин значительного
объема.
4.2.2 Затем выполняется операция по определению комплексного влияния угла склона, длины зоны зарождения лавин по гипотенузе и толщины снега на склоне на возможность массового схода лавин значительного объема. Для этого вычисляются величины
|
|
(22) |
|
|
(23) |
|
|
(24) |
|
|
(25) |
где 
- величина, определяющая влияние угла
склона на возможность массового схода лавин значительного объема с учетом
значений и ;
- величина, учитывающая влияние
толщины снега на склоне на возможность массового схода лавин значительного
объема с учетом значений и ;
- величина, учитывающая влияние длины
зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность массового схода лавин с
учетом значений и ;
pd - величина, учитывающая комплексное влияние угла склона, длины зоны зарождения лавин по гипотенузе и толщины снега на возможность массового схода лавин значительного объема.
4.2.3 Далее вычисляются величины
|
|
(26) |
|
|
(27) |
где 
- величина, учитывающая влияние суммы
осадков за последние сутки на возможность массового схода лавин значительного
объема;
- величина, учитывающая влияние формы
графика функции (q) на
возможность массового схода лавин значительного объема;
|
|
(28) |
где 
- величина, учитывающая влияние
интенсивности осадков за последние 3 ч на возможность массового схода лавин
значительного объема;
|
|
(29) |
где 
- величина, учитывающая влияние
скорости ветра на возможность массового схода лавин значительного объема;
|
|
(30) |
|
|
(31) |
где 
- величина, учитывающая влияние формы
графика зависимости 
на возможность массового схода снежных
лавин значительного объема;
- величина, учитывающая влияние
градиента температуры в снеге за последние 10 сут на возможность массового
схода лавин значительного объема;
|
|
(32) |
где 
- величина, учитывающая влияние
градиента температуры в снеге за весь период пребывания его на склоне на
возможность массового схода лавин значительного объема;
|
|
(33) |
где 
- величина, учитывающая влияние
начальной толщины снега на возможность массового схода лавин значительного
объема;
h0 - начальная толщина снега;
|
|
(34) |
где 
- величина, учитывающая влияние
времени пребывания снега на склоне на возможность массового схода лавин
значительного объема.
4.2.7 Вероятность массового схода лавин значительного объема равна
|
|
(35) |
Если qd ≥ 0,9, то дается прогноз "на последующие сутки ожидается массовый сход лавин значительного объема с очисткой от 10 до 50 % площади очага". На последующие вторые сутки дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин значительного объема с очисткой от 10 до 50 % площади очага". На последующие третьи сутки дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин небольшого объема с очисткой до 10 % площади очага".
Если qd < 0,9 я то надо проверить, не находится ли снег в неустойчивом состоянии (сход лавин при этом не гарантируется).
4.3 Возможность неустойчивого состояния снега оценивается следующим образом.
4.3.1 Сначала вычисляются величины
|
|
(36) |
|
|
(37) |
|
|
(38) |
где pα - величина, учитывающая влияние угла склона на возможность неустойчивого состояния снега;
pl - величина, учитывающая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность неустойчивого состояния снега;
ph - величина, учитывающая влияние длины склона по гипотенузе на возможность того, что снег находится в неустойчивом состоянии.
4.3.2 После этого определяется комплексное влияние угла склона, длины зоны зарождения лавин по гипотенузе и толщины снега на склоне на возможность неустойчивого состояния снега. Для этого вычисляются величины;
|
|
(39) |
|
|
(40) |
|
|
(41) |
|
|
(42) |
где 
- величина, определяющая влияние угла
склона на возможность неустойчивого состояния снега с учетом значений ph и pl;
- величина, определяющая влияние
толщины снега на склоне на возможность неустойчивого состояния снега с учетом
значений pα и pl;
- величина, определяющая влияние длины
зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность неустойчивого состояния
снега с учетом значений pα и ph;
p - величина, учитывающая комплексное влияние угла склона, длины зарождения лавин по гипотенузе и толщины снега на возможность неустойчивого состояния снега.
4.3.3 Затем определяются следующие величины:
|
|
(43) |
|
|
(44) |
где pq - величина, учитывающая влияние суммы осадков за последние сутки на возможность неустойчивого состояния снега;
dq - величина, учитывающая влияние формы графика функции pq(q) на возможность неустойчивого состояния снега;
|
pO = [(1,97/π)arctg(O1,3)]1,0-0,05p, |
(45) |
где pO - величина, учитывающая влияние средней интенсивности осадков за последние 3 ч на возможность неустойчивого состояния снега;
|
|
(46) |
|
|
(47) |
где pv - величина, учитывающая влияние скорости ветра и изменения толщины снежной толщи за последние сутки на возможность неустойчивого состояния снега;
dh - изменение толщины снега за последние сутки, м;
|
|
(48) |
где ph0 - величина, учитывающая влияние начальной толщины снега на возможность неустойчивого состояния снега;
|
|
(49) |
где 
- величина, учитывающая влияние
среднего градиента температуры за последние 10 сут на возможность неустойчивого
состояния снега;
|
|
(50) |
где dt - величина, учитывающая влияние времени пребывания снега на склоне на возможность неустойчивого состояния снега;
|
|
(51) |
где pt - величина, учитывающая влияние градиента температуры в снеге на возможность неустойчивого состояния снега.
4.3.4 Вероятность того, что снег находится в неустойчивом состоянии, равна
|
|
(52) |
где qр - вероятность того, что снег находится в неустойчивом состоянии.
Если расчеты выполняются на ПЭВМ, то автоматически проводится уточнение величины qр при помощи методов распознавания образов.
При отсутствии компьютера это уточнение не проводится.
Если qр ≥ 0,32, то снег находится в неустойчивом состоянии. В противном случае ситуация нелавиноопасна.
4.3.5 Для прогноза объема возможных лавин вычисляется величина pa:
|
|
(53) |
Если pa ≥ 0,9, а qр < 0,9, то на последующие сутки дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин небольшого объема с очисткой до 10 % площади очага".
Если обе эти величины больше либо равны 0,9, то на последующие сутки необходимо дать прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин значительного объема с очисткой от 10 до 50 % площади очага", а на последующие вторые сутки дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин небольшого объема с очисткой до 10 % площади очага".
4.3.6 Если среднесуточная температура воздуха больше 0,4 °С, толщина снега h ≥ 0,52 м, 65° ≥ α > 15° и длина склона l > 60 м, то на последующие сутки дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин значительного объема с очисткой от 10 до 50 % площади очага". На последующие вторые сутки дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин небольшого объема с очисткой до 10 % очага".
4.3.7 Если среднесуточная температура воздуха больше -0,2 °С, 0,52 м > h > 0,22 м, 65° ≥ α > 15° и l > 6 м, то на последующие сутки дается прогноз "снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин небольшого объема с очисткой до 10 % площади очага".
4.4 Из принимаемой в расчетах толщины снега следует вычитать толщину слоя снега, начинающегося у поверхности склона и имеющего плотность снега более 430 кг/м3.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
Работа с комплексом программ AVF
Комплекс программ AVF предназначен для прогноза лавинной опасности. Следует запустить pwaf.exe и далее работа идет в диалоговом режиме.
Тестовый пример:
угол склона 25°;
длина зоны зарождения по гипотенузе 100 м;
толщина снега 0,3 м;
сумма осадков за последние сутки 16 мм;
средняя интенсивность осадков за последние 3 ч 1 мм/ч;
скорость ветра равна нулю;
начальная толщина снега равна нулю;
τ = 300 ч;
t = -2,2 °С;
t10 = -1 °С;
h10 = 0,26 м;
tc = -2 °С;
изменение толщины снега за последние сутки равно нулю;
ожидаемая на последующие сутки сумма осадков равна нулю;
толщина слоя снега, начинающегося у поверхности земли и имеющего плотность более 430 кг/м3, составляет 0,01 м;
средняя плотность слоя снега, начинающегося у поверхности земли и имеющего плотность более 430 кг/м3, равна 500 кг/м3.
Должно быть напечатано:
Прогноз на последующие сутки.
Снег находится в неустойчивом состоянии, возможен сход лавин небольшого объема, с очисткой до 10 % площади очага.
Для нормальной работы комплекса необходимо наличие WINDOWS 95 и Microsoft Office.
В директории AVF должны быть файлы pwaf.exe, jend.bat, dobrz.dat, obrazs.exe.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)
1. Болов В.Р. Руководство по предупредительному спуску снежных лавин с применением артиллерийских систем КС-19. - М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 108 с.
2. Божинский А.Н., Лосев К.С. Основы лавиноведения. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 280 с.
3. Войтковский К.Ф. Лавиноведение. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 158 с.
4. Долов М.А., Халкечев В.А. Физика снега и динамика снежных лавин. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 327 с.
5. Залиханов М.Ч. Снежно-лавинный режим и перспективы освоения гор Большого Кавказа. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1981. - 375 с.
6. Зимин М.И. Решение физически нелинейных стохастических задач строительной механики с учетом тепловых, диффузионных, радиационных процессов и неоднородности материалов / Кабардино-Балкарский ГУ. - Нальчик, 1991. - Деп. в ВИНИТИ, № 2881-В91. - 80 с.
7. Зимин М.И., Шабельников В.А., Тимишев В.М., Зимина С.А. Моделирование физико-механических процессов в структурно-неоднородных телах / Кабардино-Балкарский ГУ. - Нальчик, 1998. - Деп. в ВИНИТИ, № 3945-В98. - 58 с.
8. Канаев Л.А. Современное состояние прогнозирования лавинной опасности в СССР. - Обнинск, информационный центр, 1975. - 20 с.
9. Снег. Справочник. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 752 с.
10. Тушинский Г.К. Лавины. - М,: Наука, 1949. - 213 с.
СОДЕРЖАНИЕ
|
4 Прогнозирование лавинной опасности. 2 Приложение А (обязательное). Работа с комплексом программ AVF. 8 Приложение Б (справочное). Библиография. 9
|