1.4.2. Снежная лавина и ее составные части
Лавина из сухого снега – это совокупность различных потоков, возникающих во время схода неустойчивых сухих снежных накоплений.
При сходе сухого снега образуются три типа лавинных потоков:
– текучие (снежные)
– облачные (снего-воздушные)
– ветровые (воздушные).
1. Текучий снежный поток (он же лавинное тело)
– это основная кучно перемещающаяся по склону часть лавины, которая формируется, под влиянием лавинообразующих факторов, как снежный поток, текущий по склону.
(Лавинное тело обозначается греческой буквой ? – ипсилон – греч.)
Рис. 1. Монопотоковые лавины: b) «из точки»; c) «от линии»; d) «от карниза».
Примечание: Лавины, имеющие один поток – это текучие (монопотоковые) лавины.
Например, низкоскоростные (не пылящие) сухие или мокрые снежные лавины состоят только из текучего снежного потока.
Снежные текучие потоки делятся на:
– осовы (низкоскоростные снежные потоки, сползающие со скоростью не более 1 м/с)
– лавины (высокоскоростные снежные потоки, сходящие со скоростью более 1—100 м/с).
2. Лавинный снего-воздушный поток
– это естественное равноускоренное турбулентное перемещение снего-воздушных масс, возникших во время движения лавины, способных набирать очень большую скорость и превращаться в стремительно движущееся облако, состоящее из мелкой снежной пыли.
Рис. 2. Лавинный снего-воздушный поток: b) «из точки»; c) «от линии»; d) «от карниза».
Примечание: Сухие снежные лавины, имеющие два потока (снежный текучий и снего-воздушный облачный) называются недоразвитыми комплексными лавинами.
3. Лавинный воздушный поток
– это естественное равноускоренное перемещение воздуха передним фронтом лавинного снего-воздушного потока, во время которого воздух иногда набирает очень большую скорость, сильно уплотняется, превращаясь в «невидимую броню» и наносит сильнейший разрушающий удар (воздушная ударная волна) по препятствиям, встретившимся на его пути.
Рис. 3. Комплексные снежные лавины: b) «из точки»; c) «от линии»; d) «от карниза».
Примечание: Сухие снежные лавины имеющие три потока (снежный текучий, облачный снего-воздушный и воздушный) называются комплексными лавинами.
Условные обозначения устройства снежных лавин:
– ? – снежный карниз (он же снежный надув)
– ? – зона старта (а, также точка или линия старта)
– ? – подпорный вал (место упора снежной доски)
– ? – снего-воздушный поток (облако из снежной пыли)
– ? – снежный текучий поток (он же лавинное тело)
– о – зона транзита (она же путь перемещения снега)
– ? – воздушный поток (он же воздушная ударная волна)
Помните! Бывают случаи, когда снежные лавины, обладающие одновременно мощными текучим, а также снего-воздушным и воздушным потоками, образовавшиеся в результате схода снежных или снежно-ледовых накоплений, развивают неимоверную скорость и тройным ударом (текучим потоком, а также ударными снего-воздушной и воздушной волной) разрушают горные селения, перемещают локомотивы и т. д.
Примечание: Существует мнение, что снежный и снего-воздушный потоки тоже сильны, но не так как воздушный и приходят они позже, когда уже произошли разрушения нанесенные воздушной волной.
Иногда стремительный текучий снежный поток может к концу схода снежной лавины полностью распылиться, оставив на деревьях и скалах только плотный налет снежной пыли. А вот воздушный поток может после этого пройти не одну сотню метров оставив после себя сильные разрушения или перемещения зданий, ж/д локомотивов и т. д.
Изучая случаи возникновения и протекания комплексных лавинных аварий, ученые пришли к выводу, что виной всем разрушениям стала ударная волна, образовавшаяся под воздействием очень плотного сжатого воздуха.
Появление комплексных лавин зависит от типа склона, микрорельфа, подстилающей поверхности и снежных накоплений, захваченных в районе старта и вовлекаемых по пути, а особенно от их скорости, т.к. она может изменять структуру воздуха и снега в лавине превращая их в «тяжелый лавинный газ», который сжимает впереди себя воздух «до состояния брони».
В. И. Якшин
1.4.3. Уравнение возникновения снежного потока
Работа лавинного механизма основывается на действии силы тяжести P, которая направлена вниз, в сторону центра Земли и выполняет функции основной движущей силы, эффективно влияющей на снежные накопления, а затем и на лавинное тело, заставляя его перемещаться по наклонной плоскости к подножью склона. (Рис. 1.)
На практике величину силы тяжести определяют по упрощенной формуле:
P = mg,
где:
m – масса лавинного тела (кг),
g = 9,8 м/с? – ускорение свободного падения,
Px = P sin ? – составляющая силы тяжести по оси Х,
Py = Pcos? – составляющая силы тяжести по оси Y,
? – угол наклона склона (?°),
F = ma – равнодействующая всех сил, влияющих на лавинное тело
m – масса лавинного тела (кг)
a – ускорение лавинного тела (м/с?)
N = Py = mg cos? – сила реакции склона (опоры)
Fтр = µN – сила трения
µ – коэффициент трения снега.
Рис. 1. Уравнение (1) возникновения лавинного снежного потока, для тестируемого участка снежных накоплений.
1.4.4. Условия возникновения снежного потока
В первую очередь самопроизвольное образование снежного потока зависит от величины угла наклона склона и коэффициента трения снега с подстилающей поверхностью.
Что касается угла наклона склона ?, то он может сильно влиять на появление критического состояния у снежных накоплений, расположенных на нем. Поэтому на крутых склонах время от времени возникает напряженная предаварийная ситуация, заканчивающаяся сходом лавины.
Установлено, что для разных типов снежных накоплений существуют свои критические углы ?* залегания, с помощью которых можно определять степень лавинной опасности.
Критический угол наклона склона ?*
