Методика проведения занятий по подготовке учащихся к действиям в ЧС природного характера

Снегопад перегружает склоны снегом, и силы, удерживающие снег, не поспевают за нарастанием силы тяжести, стремящейся его сдвинуть. Перекристаллизация ослабляет отдельные горизонты, уменьшая удерживающие силы. Быстрое таяние снега из-за повышения температуры или промачивание снега дождем резко ослабляет связи между снежными зернами, тоже снижая действие удерживающих сил[1].

Чтобы лавина стронулась с места, ей нужен первый импульс. Таким спусковым механизмом выступают обильные снегопады или сильные метели, потепление, теплый дождь, срезание снега лыжами, вибрация от звуковой или ударной волны, землетрясения.

Лавины начинают свое движение или "из точки" (при нарушении устойчивости очень малого объема снега), или "от линии" (при нарушении устойчивости сразу значительного пласта снега). Чем снег рыхлее, тем меньше его надо для начала лавины. Движение начинается буквально с нескольких частиц. Лавина из снежной доски начинается с растрескивания снежного покрова. Узкая трещина быстро разрастается, от нее рождаются боковые расщелины, и вскоре снежная масса отрывается и несется вниз.

Длительное время лавину представляли в виде снежного кома, который летит вниз по склону и увеличивается за счет налипания новых порций снега (так изображали лавину почти все древние гравюры). Шаром лавину представляли вплоть до XIX в. Многообразие снежных лавин и многоликость форм ее движения затрудняли понимание физики лавин. Лавина относится к многокомпонентным потокам, т. к. состоит из снега, воздуха и твердых включений. Физика таких потоков очень сложна. Формы движения лавины разнообразны. В ней могут катиться снежные катыши, скользить и вращаться снежные комья и обломки снежной доски, может течь, как вода, сплошная масса снега или подниматься в воздух снегопылевое облако. Разные виды движения дополняют друг друга, переходят один в другой на разных участках той же самой лавины. Фронт лавины движется быстрее ее основного тела из-за обрушения снежного покрова перед фронтом от удара лавины. Так в лавину включаются все новые порции снега, в то время как в хвостовой части скорости падают. На гребнях волн, возникающих на поверхности движущейся лавины, то и дело появляются каменные обломки, что говорит о сильном турбулентном перемешивании в теле лавины[6]. 

По мере выполаживания склона тело лавины замедляет свое движение. Тело лавины растекается по поверхности конуса. Останавливающийся снег быстро отвердевает, но продолжает еще некоторое время двигаться под напором хвостовой части лавины, пока лавина окончательно не успокоится. 

Распознать лавиноопасную территорию - это первый шаг при оценке лавинного риска. Многие люди, попадавшие в лавины, не замечали опасности до тех пор, пока не становилось уже слишком поздно. Наиболее распространенной ошибкой является мнение, что лавины сходят только в больших четко выраженных очагах. Поэтому люди не обращают внимания на маленькие ловушки рельефа. Другая ошибка - предполагать, что безопасно путешествовать по дну долины, не учитывая при этом возможности быть захваченным лавиной, сошедшей с вышележащих склонов. Описанные ниже особенности рельефа влияют на возникновение снежных лавин, поэтому они помогут вам распознать лавиноопасную территорию.

Угол наклона склона - это важная переменная величина, определяющая вероятность схода лавин. Поэтому этот фактор в оценке и разработке маршрута играет важную роль.

Нарушение устойчивости и образование лавин наблюдается на склонах крутизной от 15° до 60°, хотя не редки случаи, когда лавины зарождались и на более пологих склонах.

На крутых склонах снег плохо удерживается, большинство снежинок во время снегопада скатывается вниз и большие массы снега откладываются относительно редко. При уклоне ниже 25° нагрузка недостаточно велика для возникновения снежных лавин (исключения составляют - сверхмокрые-гидронапорные лавины и водоснежные потоки, сход которых отмечается на склонах крутизной < 15°). Поэтому наиболее лавиноопасными считаются склоны крутизной от 25 до 50° (рис.6).

Рис. 6 Вероятность схода лавин

 

Крутизна склона важна потому, что одновременно с ее ростом увеличивается давление на снежную толщу и на все участки, примыкающие к снежной плите. Важно помнить, что вы можете спровоцировать лавину снизу, даже когда пересекаете 15-градусный склон, если верхняя часть склона имеет крутизну, по крайней мере, 25° и существует нестабильность.

На неровных склонах возникают дополнительные напряжения сжатия или растяжения, обусловленные изменчивостью скоростей течения снежного покрова в зависимости от угла наклона и пространственной неоднородности высоты, плотности и вязкости снега.

На выпуклых склонах снежные плиты чаше всего разрушаются прямо на перегибе, в том месте, где создаются условия для возникновения растягивающих усилий. Вогнутые склоны обеспечивают определенную подпорку за счет сжатия в основании. В результате этого, плотность снега на вогнутых участках склона зачастую бывает больше, чем на вблизи расположенных гладких склонах и участках выпуклой формы рельефа. И по ним тоже может проходить линия отрыва лавин, особенно в период нестабильности снежного покрова. На широких и гладких склонах лавины могут сойти где угодно. Валуны, деревья на склоне и выступы рельефа играют роль "якорей" и помогают удерживать снег на месте до тех пор, пока их не засыпает. Такие склоны менее лавиноопасны, чем открытые склоны, но подобные якоря должны располагаться очень близко друг от друга, чтобы по ним можно было пройти, не вызвав схода лавины. Более того, подобные якоря могут оказаться участками повышенной нагрузки, потому что снег выше них по склону держится на месте, а по бокам от них сползает под действием гравитации. Таким образом, давление на толщу может быть самым сильным около якорей. В результате чего, они могут оказаться начальными точками отрыва лавин.

 

1.3 Прогнозирование лавинной  опасности

 

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) (рис 7).

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. 

Рис. 7 Оценка и виды прогнозов лавинной опасности

 

 

  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.

Наиболее разработан фоновый прогноз лавин, вызываемых снегопадами и метелями. Достигнуты также определенные успехи в разработке фоновых прогнозов лавин из мокрого снега, основанных главным образом на анализе снегометеорологической обстановки и установленных статистических зависимостей между временем наступления лавинной опасности и изменением факторов, определяющих сход лавин. При этом использует вся доступная информация о строении, плотности и температурном режиме снежного покрова и локальные характеристики его устойчивости.   

Методы локальных прогнозов разработаны еще слабо, что обусловлено отсутствием методики и аппаратуры для получения надежной информации о состоянии и свойствах снежного покрова в зонах зарождения лавин, а точность существующих способов определения прочностных характеристик и показателей устойчивости снежного покрова мала.

В США делались попытки использовать сведения о лавинообразующих факторах для оперативной оценки и прогнозирования лавинной опасности. Для этой цели каждый из перечисленных факторов оценивался по десятибалльной системе в зависимости от его предрасположения к лавинообразованию, затем эти баллы суммировались. Возможная сумма баллов 0 до 100. Чем больше сумма баллов, тем вероятнее сход лавин, 0 означает отсутствие лавинной опасности, а 100 - наибольшую вероятность схода лавин.   

Подобные способы оценки лавинообразующих факторов для фоновых прогнозов лавинной опасности применяются и в некоторых лавиноопасных районах России. Для прогноза лавин время снегопадов для района Северного Тянь-Шаня в дополнение к перечисленным 10 факторам используются еще характеристики синоптических процессов и устойчивости снежной толщи. При анализе синоптических процессов, приводящих к снегопадам и сходу лавин, выявлены наиболее типичные ситуации и дана их количественная оценка в баллах. Устойчивость снежной толщи оценивается на основании измерений сопротивления снега сдвигу на экспериментальной площадке и определения показателя устойчивости снежного покрова в зоне зарождения лавин. На основании анализа и статистической обработки материалов наблюдений за лавинами и сопутствующих им метеорологических условий оценена вероятность схода лавин в баллах в зависимости от лавинообразующих факторов.   

Общая сумма баллов показывает степень лавинной опасности, c увеличением суммы растет вероятность схода лавин. Подсчет баллов лавинообразующих факторов начинают производить при накоплении 7-8 см нового снега на площадке наблюдений снеголавинной станции. Затем периодически, через определенные промежутки времени, расчет повторяется. При известной скорости прироста толщины снега определяется время до наступления лавинной опасности как время достижения критической высоты снега.   

Часто для прогноза лавин используются эмпирические графики связи схода лавин с интенсивностью снегопада, температурой воздуха при снегопаде, скоростью ветра и другими факторами.

Для прогноза лавин необходимо учитывать не только текущие метеорологические условия, но и характеристики всей предыдущей части зимы. Особенно важно знать температурный режим, стратиграфическое строение, плотность и прочностные характеристики снега в зоне зарождения лавин. Проводить непосредственные наблюдения за снежным покровом в этой зоне опасно, поэтому его характеристику определяют на основании дистанционных наблюдений, замеров на опытной площадке и маршрутных снегомерных работ в лавинобезопасных местах вблизи зоны зарождения лавин.   Наиболее опасны склоны с относительно неглубоким, но значительно перекристаллизованным снежным покровом.

 

 

 

2 Организация защиты населения и территорий при угрозе возникновения снежных лавин

 

2.1 Меры по защите и снижению последствий от снежных лавин

 

Основным способом по защите и снижению последствий от снежных лавин является изменение поверхности склонов.         Изменение поверхности склонов, проводимое в ходе выполнения мероприятий по противолавинной защите, включает в себя земляные работы и строительство сооружений, которые либо предотвращают сход лавины, либо отводят массу скользящего снега от защищаемого объекта.

Снегоудерживающие сооружения применяются в зонах зарождения лавин и выполняют следующие функции:

• а) обеспечивают подпор снежного покрова извне, уменьшая тем самым внутренние напряжения в нем;

• б) создают прерывистость снежного покрова, ограничивая распространение линии отрыва, и таким образом уменьшают окончательный размер лавины;

• в) останавливают мелкие лавины, прежде чем они наберут достаточно высокую скорость и вызовут серьезные повреждения.

 

Рис.8 Противолавинное снегоудерживаюющее сооружение

Впервые снегоудерживающие сооружения как мера борьбы с лавинами появились в XIX в. в Европе, в альпийских странах. Это были земляные террасы, столбы и каменные заборы. В настоящее время эти сооружения строятся из дерева, стали, алюминия, бетона или из различных комбинаций этих материалов (рис. 8).

Снегоудерживающие сооружения обходятся дорого, поскольку размеры их велики. Они должны быть по крайней мере такой же высоты, какова максимальная толщина слоя снега (обычно это 3 — 5 м), должны выдерживать нагрузки масс скользящего снега и небольших лавин и перекрывать всю зону зарождения лавин. Вследствие того, что стоимость этих сооружений высока, они могут применяться только для защиты населенных пунктов или там, где зона зарождения лавин невелика. Институт исследования снега и лавин разработал для Швейцарского федерального департамента лесоводства Руководство по проектированию и размещению снегоудерживающих сооружений.

 Дешевые временные  деревянные сооружения часто используются в лавиноопасных зонах, где проводятся лесные посадки, для того, чтобы защитить молодые деревья от лавин. Эти временные сооружения подвергаются интенсивному атмосферному и другим воздействию и разрушаются. Однако срок их службы в общем достаточен, чтобы деревья успели вырасти и обеспечить естевтвенную защиту от лавин.

Снегозащитные и ветрорегулирющие щиты регулируют метелевый перенос которыи играет существенную роль в процессе формирования лавин. В общем они используются в сочетании со снегоудерживающими сооружениями в целях контроля лавин и снежных карнизов. Карнизы могут представлять опасность, когда они обрушиваются на лыжные трассы или дороги: кроме того, их падение может привести к сходу случайной лавины. Функции, расположенных на наветренных сторонах гряд снегозадерживающих щитов, высота которых обычно составляет 4-6 м, состоит в том, чтобы уменьшить скорость ветра и метелевый перенос. Ветрорегулирующие щиты представляют собой кольктарели высотой около 4 м. и шириной около 2 м. или ветронаправляющие навесы, сделанные из наклонных панелей длиной 4 м.