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). (рис.2). 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 пред 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.
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 успокоитсяя.
Скорость лавин меняется в пределах – от 115 до 180 км/ч, иногда достигая
400 км/ч.
Лавины обладают огромной ударной силой, легко разнося в щепы деревянные
дома. Лобового удара не выдерживают и бетонные здания. Если лавина не может
разрушить дом, она выдавливает двери и окна и заполняет снегом нижний этаж.
Лавина не щадит ничего, что встречает на ее дороге. Она скручивает
металлические мачты электропередачи, сбрасывает с дороги автомашины и
трактора, превращает в груду металлолома паровозы и тепловозы (в 1910
году в Каскадных горах (США) в районе перевала Стивенс лавина обрушилась
на пассажирский поезд и разнесла его в щепки. Погибло около 100 человек).
Она засыпает дороги слоем многометрового плотного, как лед, снега. Она
сносит сразу по много гектаров леса, не выдерживают и столетние деревья.
(рис.4)
Особенно сильное ударное действие оказывают прыгающие лавины ( если на пути
снежного обвала оказывается обрыв или крутой перегиб склона, лавина
"прыгает" с него и некоторое время проносится по воздуху). В месте
приземления лавины возникают ямы выбивания. В Новозеландских Альпах в
подобных котловинах обнаружено 16 озер площадью от 200 до 50 тыс. м2. Все
они находятся у основания крутых лавинных лотков.
Чтобы правильно спроектировать противолавинные сооружения, надо измерить
силу удара. Еще в 30-х годах в нашей стране для этого использовался буфер
железнодорожного вагона с мощной пружиной, который закреплялся на пути
лавины. Величина сжатия пружины при ударе фиксировалась металлическим
стержнем. В Швейцарии на пути лавин устанавливали щит, с обратной стороны
которого находился стальной заостренный стержень, а напротив него крепилась
алюминиевая пластинка, в которую входил стержень под ударом лавины. Чем
больше давление, тем сильнее вмятина. Сейчас применяют сложные приборы,
позволяющие получить не только максимальное давление снега, но и его
изменение в процессе удара. Данные показывают, что давление лавины бывает,
как правило, от 5 до 50, хотя удар одной из лавин в Японии превысил 300. В
таблице можно увидеть к каким разрушением приводит удар лавины разной силы:
|Давление, |Разрушения, которые вызывает указанное давление |
|т/м2 | |
|0,2 |Вылетают стекла и оконные рамы |
|0,5 |Лавина выламывает двери, валит изгороди, ломает ветви |
|3 |Разрушает деревянные здания, ломает молодые деревья |
|10 |Повреждает легкие каменные сооружения, ломает стволы |
| |деревьев |
|25 |Разрушает каменные сооружения, валит старый лес на |
| |значительной площади |
|100 |Разрушает железобетонные сооружения |
Для характеристики лавинной опасности очень важно знать дальность выброса
лавины, т.е. предельное расстояние которое может пройти лавина в данном
лавиносборе. Дальность выброса колеблется от первых десятков метров до 10-
20 км. Лавина Уаскаран в Перу прошла почти 17 км. Самая большая дальность
в бывшем СССР зафиксирована в бассейне р. Кзылча на Тянь-Шане, лавина здесь
прошла 6,5 км. В большинстве случаев в горах на территории нашей страны
дальность выброса лавин составляет от 0,5 до 1,5 км.
Особые свойства имеют пылевые лавины – смесь сухого снега с воздухом очень
маленькой плотности, сопровождающиеся облаком снежной пыли. Они обладают
огромной скоростью и большой разрушительной силой. При неболшом изменении
движения в пылевой лавине возникают ударные волны, создающие грохот и рев,
сопровождающий лавину. Такие лавины способны двигать многотонные предметы.
В Скалистых горах мощная пылевая лавина перенесла грузовик весом более 3 т
и экскаваторный ковш весом более 1 т на 20 м в сторону и затем сбросила их
в овраг.
Нередко лавины из сухого снега сопровождает не только снежно-пылевое
облако, но и воздушная волна, которая производит разрушения вне зоны
отложения основной массы лавинного снега. Так, в Швейцарских Альпах в 1,5
км от места остановки лавины воздушная волна выбила в домах оконные стекла.
А в другом месте воздушная волна переместила на 80 м железнодорожный вагон,
а 120-тонный электровоз бросила на здание вокзала. Особенно трагический
случай произошел в Швейцарии в 1908 г. Небольшая лавина остановилась в
нескольких метрах перед отелем, тем не менее здание было разрушено, крыша
унесена на противоположный склон долины, а 12 человек, сидящих за столом
лицом к лавине, были задушены резким перепадом давлений воздуха.
Научные исследования лавин начались в Альпах. В1881г. вышла первая книга
про лавины И.Коаца "Лавины Швейцарских Альп". В 1932г. в Швейцарии была
создана Лавинная комиссия для разработки исследовательской программы по
изучению снега и лавин. Это было необходимо для защиты от лавин растущей
сети железных дорог , охватившей практически все Альпы. Небольшая
исследовательская группа под руководством профессора Р.Хефели приступила к
всесторонней разработке лавинных проблем в районе Вайсфлуйох, расположенным
над Давосом. В 1938 г. вышла книга профессора "Снег и его метаморфизмы",
подводящая итоги первого этапа работы. В 1942г. на месте деревянной хижины
на Вайсфлуйох на высоте 2700 м над уровнем моря было построено здание
Швейцарского института снега и лавин – сейчас это ведущий в мире центр
лавиноведения.
Тогда же, в 30-е годы большой интерес к лавинам был проявлен на Кавказе,
где началось проектирование транскавказских дорог, и в Хибинах, где стали
осваивать богатые залежи апатитов В 1936г. на комбинате "Апатит" была
создана специальная противолавинная служба. Уже тогда исследовались такие
трудные проблемы, как расчет устойчивости снега на склоне, теория движения
лавин, проектирование противолавинных сооружений. В послевоенные годы
широкие исследования лавин начались в горах Средней Азии и Кавказа, Карпат
и Сибири. Большой вклад внесли работы Института геофизики АН Грузии и
Высокогорного геофизического института в Нальчике, Проблемной лаборатории
снежных лавин и селей МГУ. Экспедиции МГУ изучали лавины на трассе будущей
БАМ с 1946 по 1975 г.
В настоящее время исследования лавин ведется в основном гидрометеослужбой.
Особенно важны снеголавинные станции, в задачи которых входят
метеорологические наблюдения, регулярные измерения толщины, плотности и
физико-мехинических свойств снега, фиксация схода лавин. На таких станциях
проводятся лабораторные исследования снега, описания лавин на избранных
маршрутах, дается прогноз лавин на основе местных признаков и локальных
связей с метеорологическими показателями. Снеголавинные станции раз в
несколько дней передают бюллетени о лавинной опасности всем
заинтересованным учреждениям. Такие станции существуют сейчас практически
во всех горных массивах.
В последние годы все большую популярность приобретают лавинные школы.
Задача их – познакомить с буйным нравом снежных лавин, обучить правилам
поведения в лавиноопасных районах, передать опыт предсказания и
предупреждения снежных лавин.
В США выходит газета "Лавины". В ней публикуется информация о лавинной
обстановке, об исследованиях лавин, опыте предупреждения и борьбы с ними,
дается реклама новых приборов и оборудования, рассказывается о лавинщиках и
их работе. Также в ней сообщается о занятиях лавинных школ, которых в США
и Канаде – около 20, о семинарах и симпозиумах по лавинной тематике.
В России также проводятся научные и практические семинары по лавинам.
Однако регулярно действующие лавинные школы еще не созданы.
Неутешительная статистика катастрофических последствий лавин ставит на
первое место задачу предупреждения и защиты от лавин. Еще в XV в. в Альпах
стреляли из огнестрельного оружия, чтобы звуком выстрела вызвать падение
снега. Сейчас обстрел лавиноопасных склонов – самый обычный способ борьбы с
лавинами. Во многих местах оборудованы постоянные "огневые" позиции.
Применяют полевые и зенитные пушки, минометы и гаубицы. Путем искуственного
обстрела удается вызывать более мелкие лавины: " внизу громоздится конус
выноса, теперь уже никому не угрожающая стотысячетонная масса лавинного
снега. На километровой длины склоне опустели лотки и кулуары, чернеет
Страницы: 1, 2, 3
