РД 52.37.612-2000. Руководящий документ. Инструкция. Прогнозирование лавинной опасности

(утв. Росгидрометом 13.01.2000)

Утвержден Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды 13 января 2000 года

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ИНСТРУКЦИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ

РД 52.37.612-2000

Дата введения 13 января 2000 года

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

\alpha — 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;

\upsilon — 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;

\tau — 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;

dh — изменение толщины снега за последние сутки, м;

tс — средняя температура воздуха за последние сутки, °C.

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 p_{\alpha_{i}} — величина, учитывающая влияние угла склона на исключительную лавинную опасность;

p_{l_{i}} — величина, учитывающая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на исключительную лавинную опасность;

p_{h_{i}} — 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

p_{\alpha_{i1}} = p_{\alpha_{i}}^{1,0 - 0,43p_{li} - 0,47p_{hi}} , (4)

p_{h_{i1}} = p_{h_{i}}^{1,0 - 0,49p_{\alpha i} - 0,44p_{li}} , (5)

p_{l_{i1}} = p_{l_{i}}^{1,0 - 0,13p_{\alpha i} - 0,08p_{hi}} , (6)

p_{i} = p_{\alpha_{i1}}p_{l_{i1}}p_{h_{i1}} , (7)

где p_{\alpha_{i1}} — величина, определяющая влияние угла склона на исключительную лавинную опасность с учетом значений p_{h_{i}} и p_{l_{i}} ;

p_{h_{i1}} — величина, определяющая влияние толщины снега на склоне на исключительную лавинную опасность с учетом значений p_{\alpha_{i}} и p_{l_{i}} ;

p_{l_{i1}} — величина, определяющая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на исключительную лавинную опасность с учетом значений p_{\alpha_{i}} и p_{h_{i}} ;

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

p_{q_{i}} = [(2,0/\pi)arctg(0,52q)]^{1,0 - 0,17p_{i}} , (8)

, (9)

где pqi — величина, учитывающая влияние суммы осадков на исключительную лавинную опасность;

dqi — величина, учитывающая влияние формы графика функции pqi(q) на исключительную лавинную опасность;

p_{O_{i}} = [(1,97/\pi)arctg(O^{0,63})]^{1,0 - 0,15p_{i}} , (10)

где p_{O_{i}} — величина, учитывающая влияние интенсивности осадков на исключительную лавинную опасность;

p_{\upsilon_{i}} = [(1,6/\pi)arctg(0,8\upsilon)]^{1,0 - 0,12p_{i}} , (11)

где p_{\upsilon_{i}} — величина, учитывающая влияние скорости ветра на исключительную лавинную опасность;

, (12)

, (13)

g_{r_{t10}} = |t_{10}|/h_{10} , (14)

где p_{t_{10i}} — величина, учитывающая влияние среднего за последние 10 сут градиента температуры в снеге на исключительную лавинную опасность;

g_{r_{t10}} — средний градиент температуры в снежной толще за последние 10 сут, °C/м;

d_{t_{10i}} — параметр, учитывающий влияние формы графика функции p_{t_{10i}}(t_{10}) на исключительную лавинную опасность;

g_{r_{t}} = 2|t|/(h + h_{0}) , (15)

g_{r_{t}} — средний градиент температуры в снежной толще за весь период пребывания снега на склоне, °C/м;

, (16)

, (17)

где p_{t_{i}} — величина, учитывающая влияние градиента температуры в снеге за время нахождения его на склоне на исключительную лавинную опасность;

d_{t_{i}} — параметр, учитывающий влияние формы графика функции p_{t_{i}}(t) на исключительную лавинную опасность.

4.1.4 Вероятность исключительной лавинной опасности равна

q_{i} = p_{i}^{1 - (2,0/\pi)arctg(0,4p_{Oi} + d_{qi}p_{qi} + p_{\upsilon i} + d_{ti}p_{ti} + d_{t10i}p_{t10t})} . (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

p_{\alpha_{d}} = p_{\alpha_{i}} , (19)

p_{l_{d}} = p_{l_{i}} , (20)

, (21)

где p_{\alpha_{d}} — величина, учитывающая влияние угла склона на возможность массового схода лавин значительного объема;

p_{l_{d}} — величина, учитывающая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность массового схода лавин значительного объема;

p_{h_{d}} — 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

p_{\alpha_{d1}} = p_{\alpha_{d}}^{1,0 - 0,43p_{ld} - 0,47p_{hd}} , (22)

p_{h_{d1}} = p_{h_{d}}^{1,0 - 0,49p_{\alpha d} - 0,44p_{ld}} , (23)

p_{l_{d1}} = p_{l_{d}}^{1,0 - 0,13p_{\alpha d} - 0,08p_{hd}} , (24)

p_{d} = p_{\alpha_{d1}}p_{l_{d1}}p_{h_{d1}} , (25)

где p_{\alpha_{d1}} — величина, определяющая влияние угла склона на возможность массового схода лавин значительного объема с учетом значений p_{h_{d}} и p_{l_{d}} ;

p_{h_{d1}} — величина, учитывающая влияние толщины снега на склоне на возможность массового схода лавин значительного объема с учетом значений p_{\alpha_{d}} и p_{h_{d}} ;

p_{l_{d1}} — величина, учитывающая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность массового схода лавин с учетом значений p_{\alpha_{d}} и p_{h_{d}} ;

pd — 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

p_{q_{d}} = [(2,0/\pi)arctg(0,8q)]^{1,0 - 0,09p_{d}} , (26)

, (27)

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

dqd — величина, учитывающая влияние формы графика функции pqd(q) на возможность массового схода лавин значительного объема;

p_{O_{d}} = [(1,97/\pi)arctg(O^{1,3})]^{1,0 - 0,05p_{d}} , (28)

где p_{O_{d}} — величина, учитывающая влияние интенсивности осадков за последние 3 ч на возможность массового схода лавин значительного объема;

p_{\upsilon_{d}} = [(1,4/\pi)arctg\upsilon]^{1,0 - 0,17p_{d}} , (29)

где p_{\upsilon_{d}} — величина, учитывающая влияние скорости ветра на возможность массового схода лавин значительного объема;

, (30)

, (31)

где d_{t_{10d}} — величина, учитывающая влияние формы графика зависимости p_{t_{10d}}(g_{r_{t10}}) на возможность массового схода снежных лавин значительного объема;

p_{t_{10d}} — величина, учитывающая влияние градиента температуры в снеге за последние 10 сут на возможность массового схода лавин значительного объема;

, (32)

где p_{t_{d}} — величина, учитывающая влияние градиента температуры в снеге за весь период пребывания его на склоне на возможность массового схода лавин значительного объема;

p_{h_{0d}} = [(1,95/\pi)arctg(h_{0}^{3,4})]^{1,0 - 0,07p_{d}} , (33)

где p_{h_{0d}} — величина, учитывающая влияние начальной толщины снега на возможность массового схода лавин значительного объема;

h0 — начальная толщина снега;

, (34)

где d_{t_{d}} — 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

q_{d} = p_{d}^{[1,0 - (1,99/\pi)arctg(0,4p_{Od} + d_{qd}p_{qd} + p_{\upsilon d} + d_{td} + p_{td} + d_{t10d}p_{t10d} + 0,7p_{h0d})]} (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, 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

p_{\alpha} = p_{\alpha_{i}} , (36)

p_{l} = p_{l_{i}} , (37)

, (38)

где p_{\alpha} — 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:

p_{\alpha_{1}} = p_{\alpha}^{1,0 - 0,43p_{l} - 0,47p_{h}} , (39)

p_{h_{1}} = p_{h}^{1,0 - 0,49p_{\alpha} - 0,44p_{l}} , (40)

p_{l_{1}} = p_{l}^{1,0 - 0,13p_{\alpha} - 0,08p_{h}} , (41)

p = p_{\alpha_{1}}p_{l_{1}}p_{h_{1}} , (42)

где p_{\alpha_{1}} — величина, определяющая влияние угла склона на возможность неустойчивого состояния снега с учетом значений ph и pl;

p_{h_{l}} — величина, определяющая влияние толщины снега на склоне на возможность неустойчивого состояния снега с учетом значений p_{\alpha} и pl.

p_{l_{1}} — величина, определяющая влияние длины зоны зарождения лавин по гипотенузе на возможность неустойчивого состояния снега с учетом значений p_{\alpha} 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;

p_{O} = [(1,97/\pi)arctg(O^{1,3})]^{1,0 - 0,05p} , (45)

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

p_{\upsilon_{\upsilon}} = [0,96 + 18,36(2,0/\pi)arctg(1100d_{h})]arctg[(\upsilon/3,2)^{1,7}] , (46)

p_{\upsilon} = 0,95^{1,0 + exp[12,0(5,6 - \upsilon)]}p_{\upsilon_{\upsilon}} , (47)

где p_{\upsilon} — 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;

p_{h_{0}} = [(1,95/\pi)arctg(h_{0}^{3,4})]^{1,0 - 0,07p} , (48)

где p_{h_{0}} — величина, учитывающая влияние начальной толщины снега на возможность неустойчивого состояния снега;

, (49)

где p_{t_{10}} — 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

q_{p} = p^{1,0 - (1,99/\pi)arctg(0,7p_{h0d} + 0,4p_{O} + d_{q}p_{q} + p_{\upsilon} + d_{t}p_{t} + 12,3p_{t10})} , (52)

где qp — вероятность того, что снег находится в неустойчивом состоянии.

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

При отсутствии компьютера это уточнение не проводится.

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

4.3.5 Для прогноза объема возможных лавин вычисляется величина pa:

p_{a} = q_{p}^{(1,0 - q_{p})/1,1} , (53)

Если pa >= 0,9, а qp < 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, 65^{\circ}>\alpha>15^{\circ} 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, 65^{\circ}>\alpha>15^{\circ} 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;

\tau = 300\text{ч} ;

t = -2,2 °C;

t10 = -1 °C;

h10 = ₀,26 м;

tс = -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.

Приложение Б (справочное)

БИБЛИОГРАФИЯ

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.

---