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 N 2 от 25.05.99)

6. ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦКБ ГМП за номером РД 52.37.612-2000 от 12.04.2000

7. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

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.

- 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;

O - средняя интенсивность осадков за последние 3 ч, мм/ч;

- 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, °C;

- 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, °C;

d_h - изменение толщины снега за последние сутки, м;

t_с - средняя температура воздуха за последние сутки, °C.

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.

4.1. Сначала оценивается, не является ли лавинная опасность исключительной.

4.1.1. В первую очередь вычисляются величины

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

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 ;

p_i - 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

где p_qi - величина, учитывающая влияние суммы осадков на исключительную лавинную опасность;

d_qi - величина, учитывающая влияние формы графика функции p_qi(q) на исключительную лавинную опасность;

где - величина, учитывающая влияние интенсивности осадков на исключительную лавинную опасность;

где - величина, учитывающая влияние скорости ветра на исключительную лавинную опасность;

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, °C/м;

- параметр, учитывающий влияние формы графика функции на исключительную лавинную опасность;

- средний градиент температуры в снежной толще за весь период пребывания снега на склоне, °C/м;

где - величина, учитывающая влияние градиента температуры в снеге за время нахождения его на склоне на исключительную лавинную опасность;

- параметр, учитывающий влияние формы графика функции на исключительную лавинную опасность.

4.1.4. Вероятность исключительной лавинной опасности равна

Если q_i > 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

где - величина, учитывающая влияние угла 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

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 ;

p_d - величина, учитывающая комплексное влияние угла склона, длины зоны зарождения лавин до гипотенузе и толщины снега на возможность массового схода лавин значительного объема.

4.2.3. Далее вычисляются величины

где p_qd - величина, учитывающая влияние суммы осадков за последние сутки на возможность массового схода лавин значительного объема;

d_qd - величина, учитывающая влияние формы графика функции p_qd(q) на возможность массового схода лавин значительного объема;

где - величина, учитывающая влияние интенсивности осадков за последние 3 ч на возможность массового схода лавин значительного объема;

где - величина, учитывающая влияние скорости ветра на возможность массового схода лавин значительного объема;

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;

где - величина, учитывающая влияние градиента температуры в снеге за весь период пребывания его на склоне на возможность массового схода лавин значительного объема;

где - величина, учитывающая влияние начальной толщины снега на возможность массового схода лавин значительного объема;

h₀ - начальная толщина снега;

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

Если q_d >= 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 q_d < 0,9, 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

где - величина, учитывающая влияние угла склона на возможность неустойчивого состояния снега;

p_l - величина, учитывающая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность неустойчивого состояния снега;

p_h - 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:

где - величина, определяющая влияние угла склона на возможность неустойчивого состояния снега с учетом значений p_h и p_l;

- величина, определяющая влияние толщины снега на склоне на возможность неустойчивого состояния снега с учетом значений и p_l.

- величина, определяющая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность неустойчивого состояния снега с учетом значений и p_h;

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:

где p_q - величина, учитывающая влияние суммы осадков за последние сутки на возможность неустойчивого состояния снега;

d_q - величина, учитывающая влияние формы графика функции p_q(q) на возможность неустойчивого состояния снега;

где p_O - величина, учитывающая влияние средней интенсивности осадков за последние 3 ч на возможность неустойчивого состояния снега;

где - величина, учитывающая влияние скорости ветра и изменения толщины снежной толщи за последние сутки на возможность неустойчивого состояния снега;

d_h - изменение толщины снега за последние сутки, м;

где - величина, учитывающая влияние начальной толщины снега на возможность неустойчивого состояния снега;

где - величина, учитывающая влияние среднего градиента температуры за последние 10 сут на возможность неустойчивого состояния снега;

где d_t - величина, учитывающая влияние времени пребывания снега на склоне на возможность неустойчивого состояния снега;

где p_t - величина, учитывающая влияние градиента температуры в снеге на возможность неустойчивого состояния снега.

4.3.4. Вероятность того, что снег находится в неустойчивом состоянии, равна

где q_p - вероятность того, что снег находится в неустойчивом состоянии.

Если расчеты выполняются на ПЭВМ, то автоматически проводится уточнение величины q_p при помощи методов распознавания образов.

При отсутствии компьютера это уточнение не проводится.

Если q_p >= 0,32, то снег находится в неустойчивом состоянии. В противном случае ситуация нелавиноопасна.

4.3.5. Для прогноза объема возможных лавин вычисляется величина p_a:

Если p_a >= 0,9, а q_p < 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 °C, толщина снега h > 0,52 м, 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 °C, 0,52 м > h > 0,22 м, 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.

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;

;

t = -2,2 °C;

t₁₀ = -1 °C;

h₁₀ = 0,26 м;

t_с = -2 °C;

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.

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, N 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, N 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.