Способ определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах



Способ определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах
Способ определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах

 


Владельцы патента RU 2476912:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ) (RU)

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для дистанционного контроля прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах. Согласно заявленному способу предварительно для подветренной части лавиноопасного склона в нелавиноопасный период, например летом, синхронно измеряют скорость ветра на гребне (V1) и скорость ветра на склоне (V2). Затем определяют расстояние между точками измерения (L) и находят коэффициент затухания скорости ветра для данного склона (К) по формуле

После этого в зимний период в режиме стандартных метеонаблюдений по программе метеостанций 2-го разряда определяют продолжительность метели (Тм), расход метели (qм) и количество осадков (М) в штилевой зоне, соответствующей скорости ветра 6 м/с. Одновременно измеряют скорость ветра (Vг) на гребне, угол между вектором скорости ветра и линией гребня (α), а также угол наклона склона (β). После этого определяют максимальный прирост толщины снежного покрова (h) на склоне за счет осадков и метелевых отложений по формуле Технический результат - повышение точности определения прироста толщины снежного покрова. 1 ил.

 

Изобретение относится к области метеорологического и снеголавинного обеспечения работ по принудительному спуску лавин методом дистанционного контроля прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах.

Известны различные инструментальные способы измерения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах с помощью шурфов, снегомерных реек, тросов и т.д.

На практике наиболее часто используется способ, согласно которому осуществляют стратиграфический разрез снежной толщи в шурфах, заложенных на репрезентативных участках склона, затем, измеряя толщину выпадающих на него сверху осадков, судят о приросте толщины слоя снега (Болов В.Р. Борьба с лавинной опасностью методом предупредительного спуска лавин. - Гидрометеоиздат, 1984, с.40-42).

Указанный способ недостаточно точен и эффективен, поскольку, исходя из условий техники безопасности, шурфы закладывают в местах, где сход лавин исключен. В итоге полученные результаты измерения не соответствуют данным, которые имели бы место в случае закладки шурфов непосредственно в зоне зарождения лавин.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ дистанционного определения прироста толщины снежного покрова на склоне с помощью снегомерных реек (SU 410356 А2, 05.01.1974 - прототип).

Снегомерные рейки представляют собой брус с делениями для определения толщины снежного покрова, которые устанавливаются в различных точках на склоне в осенний период. Прирост высоты снежного покрова на склоне определяют по делениям на снегомерных рейках с помощью дистанционных средств наблюдения.

Как показала практика, данный способ малоэффективен из-за повреждений снегомерных реек сползающим снежным покровом, снежными лавинами, снеговоздушными потоками, осколками и ударными волнами от взрыва противолавинных снарядов при обстреле склона.

В плохую погоду из-за плохой видимости снегомерные рейки визуально не просматриваются, лазерные и ультразвуковые датчики не работают, а контролировать прирост толщины снежного покрова на лавиноопасном склоне необходимо, т.к. прирост может стать критическим и вызвать самопроизвольный сход снежных лавин. В результате этого снижается точность измерения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасном склоне и, как следствие, снижается точность прогнозирования начала схода лавин, а также снижается безопасность и эффективность противолавинных мероприятий.

Техническим результатом от использования заявленного способа является повышение точности измерения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасном склоне, повышение точности прогнозирования начала схода лавин, а также повышение безопасности и эффективности противолавинных мероприятий.

Технический результат достигается тем, что в известном способе определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах с помощью инструментальных средств измерения согласно способу предварительно на подветренной части лавиноопасного склона определяют коэффициент затухания скорости ветра, для чего в нелавиноопасный период, например летом, синхронно измеряют скорость ветра в двух точках склона, одна из которых расположена на гребне, а другая - на склоне, далее определяют расстояние между точками измерения и находят коэффициент затухания скорости ветра для данного склона по формуле

где

K - коэффициент затухания скорости ветра на подветренной части лавиноопасного склона, м-1;

V1 и V2 - скорость ветра соответственно в точке, расположенной на гребне хребта и на склоне;

L - расстояние между точками измерения;

затем в зимний период в режиме стандартных метеонаблюдений по программе метеостанций 2-го разряда определяют продолжительность метели, расход метели и количество осадков в штилевой зоне, соответствующей скорости ветра 6 м/с, а также измеряют направления и скорость ветра на гребне, после чего определяют максимальный прирост высоты снежного покрова на склоне за счет осадков и метелевых отложений по формуле

где

qм - расход метели, кг/(м·с) (определяется справочно по значению скорости ветра на гребне на высоте флюгера 10-15 м);

Тм - продолжительность метели, c;

α - угол между вектором скорости ветра и линией гребня, градус;

ρc - плотность метелевых отложений (снега), кг/м3;

Vг - среднее значение скорости ветра на гребне за промежуток времени Tм, м/с;

10-3 - коэффициент перевода размерности (с миллиметров в метры);

ρв - плотность воды, кг/м3;

M - количество осадков в штилевой зоне склона, где скорость ветра не превышает 6 м/с, в мм водного столба;

β - угол наклона склона, град.

На рисунке схематично показана подветренная часть лавиноопасного склона. Позицией 1 обозначен лавиноопасный склон, позицией 2 - гребень хребта 3, позицией 4 обозначен автоматический прибор для дистанционного измерения направления и скорости ветра, размещенный на мачте 5 на высоте флюгера (10-15 м). Один из таких приборов размещен на гребне 2, а второй на склоне 1.

На практике способ дистанционного определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах осуществляется следующим образом.

Предварительно для подветренной части лавиноопасного склона 1 определяют коэффициент затухания скорости ветра К, измеряя значения параметров V1, V2 и L.

Найденный таким образом коэффициент К для данного склона является величиной постоянной и зависит только от орографических и морфометрических характеристик хребта. Коэффициент K далее может использоваться в расчетах при определении толщины прироста снежного покрова на данном склоне по показаниям только одного прибора, размещенного на гребне 2. После определения коэффициента затухания скорости ветра K для склона 1 второй автоматический прибор, размещенный на склоне 1, демонтируется. Таким образом, измерив средние значения скорости ветра в точках размещения приборов в летний период и расстояние между ними, находят коэффициент затухания скорости ветра для данного склона K по приведенной выше формуле.

После определения коэффициента K в зимний период во время затяжных снегопадов с метелями можно легко определить максимальный прирост толщины снежного покрова в пригребневой зоне h. Для этого достаточно знать значение средней скорости ветра на гребне за промежуток времени Тм, количество осадков в штилевой зоне склона M, где скорость ветра не превышает 6 м/с, расход метели qм (определяется справочно по значению скорости ветра на гребне), а также - угол наклона склона β и угол между вектором скорости ветра на гребне и линией гребня α, которые определяются в режиме стандартных метеонаблюдений по программе метеостанций 2-го разряда. Затем значения параметров подставляют в приведенную выше формулу и определяют прирост толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах за рассматриваемый промежуток времени.

Пример конкретного выполнения способа.

Измерения скорости и направления ветра и других параметров, необходимых для расчета, проводились на склоне хребта «Аибга» в пределах горнолыжного комплекса «Альпика-сервис» (Краснодарский край). При этом были получены следующие результаты.

По статистически обеспеченному ряду измерений скорости ветра в двух точках для данного склона составили: V1=20 м/с, V2=16 м/с. Для данных точек L=200 м. Используя полученные данные, нашли

Все измерения при определении коэффициента K проводились в летний период.

Затем в зимний период в режиме стандартных метеонаблюдений по программе метеостанций 2-го разряда были получены следующие значения параметров:

Vг=17 м/с ρв=1000 кг/м3
Tм=5,5 часов (19800 с) q=0,4 кг/(м·с)
М=16,5 мм в.ст.=16,5·10-3 м α=90°
ρс=180 кг/м3 K=0,00625, м-1
β=40°

Используя полученные данные, нашли максимальный прирост высоты снежного покрова на склоне за счет метелевого переноса и осадков по формуле

Полученный результат свидетельствует о том, что за рассматриваемый промежуток времени Тм максимальный прирост толщины снежного покрова «h» в пригребневой части склона составил 0,264 м.

Сравнивая полученный результат с предельно допустимым его значением для данного лавиноопасного склона, можно судить о состоянии снежного покрова и необходимости проведения работ по предупредительному спуску лавин.

Предлагаемый способ в сравнении с известными способами позволяет в любую погоду по данным дистанционного измерения параметров ветра на гребне определить максимальный прирост толщины снежного покрова на лавиноопасном склоне и тем самым повысить достоверность прогнозирования начала схода лавин и связанные с этим безопасность и эффективность противолавинных мероприятий.

Способ прост в реализации и апробирован на склоне хребта «Аибга» в пределах горнолыжного комплекса «Альпика-сервис» (Краснодарский край).

Способ определения прироста толщины снежного покрова на лавиноопасных склонах с помощью инструментальных средств измерения, отличающийся тем, что предварительно для подветренной части лавиноопасного склона определяют коэффициент затухания скорости ветра, для чего в нелавиноопасный период, например, летом, синхронно измеряют скорость ветра в двух точках склона, одна из которых расположена на гребне, а другая - на склоне, далее определяют расстояние между точками измерения и находят коэффициент затухания скорости ветра для данного склона, по формуле

где K - коэффициент затухания скорости ветра на подветренной части лавиноопасного склона, м-1;
V1 и V2 - скорость ветра, соответственно, в точке, расположенной на гребне хребта и на склоне;
L - расстояние между точками измерения,
затем, в зимний период, в режиме стандартных метеонаблюдений по программе метеостанций 2-го разряда определяют продолжительность метели, расход метели и количество осадков в штилевой зоне, соответствующей скорости ветра 6 м/с, а также измеряют направление и скорость ветра на гребне, после чего определяют максимальный прирост толщины снежного покрова на склоне за счет осадков и метелевых отложений по формуле

где qм - расход метели, кг/(м·с) (определяется справочно по значению скорости ветра на гребне на высоте флюгера 10-15 м);
Тм - продолжительность метели, c;
α - угол между вектором скорости ветра и линией гребня, град.;
ρc - плотность метелевых отложений (снега), кг/м3;
Vг - среднее значение скорости ветра на гребне за промежуток времени Tм, м/с;
10-3 - коэффициент перевода размерности (с миллиметров в метры);
ρв - плотность воды, кг/м3;
M - количество осадков в штилевой зоне склона, где скорость ветра не превышает 6 м/с, в мм водного столба;
β - угол наклона склона, град.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения интенсивности и суммарного количества выпадающих осадков.

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению и может быть использовано в автоматических и дистанционных метеорологических станциях оперативного измерения интенсивности осадков.

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению и предназначено для измерения количества атмосферных осадков и интенсивности их выпадения. .

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения. .

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано при определении характеристик атмосферы. .

Изобретение относится к метеорологическим приборам и может быть использовано для обеспечения работы наземных оптических средств и астрономических установок в автоматическом режиме.

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. .

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения прозрачности атмосферы. .

Изобретение относится к гидрометеорологии, а более конкретно для измерения гидрометеорологических параметров посредством средств регистрации, размещенных на буях.

Изобретение относится к области океанографии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн
Наверх