Тайна аварии Дятлова - Буянов Евгений. Страница 57

Итак, переслаивающийся слоями глубинной изморози, ветрового наста снежный покров создает значительную лавинную опасность ? даже при отсутствии значительных снегопадов. Как следует из физико-географических особенностей места трагедии ? все выше перечисленные условия ИМЕЛИ МЕСТО (не могли иметь, а именно имели ? это будет показано ниже, при анализе метеорологических условий).

3. Метеорологические условия января-февраля 1959 г и исходные данные для оценок лавинной опасности.

Итак, нами оценивается ВОЗМОЖНОСТЬ ЛАВИННОЙ ОПАСНОСТИ. Исходя из условий формирования лавин разных типов приходим к выводу ? В ДАННОЙ СИТУАЦИИ ЕДИНСТВЕННО ВОЗМОЖНЫЙ ТИП ЛАВИНЫ ? ПЛАСТОВАЯ ЛАВИНА. Также отметим, что длина и ширина вероятного пласта значительно превышали 100 м (это следует даже из фотоснимков склона).

Начнем с рассмотрения материалов метеонаблюдений. Вероятно, привлекать множество метеостанций и их материалов к анализу нецелесообразно. Дело в том, что картина распределения осадков и температур воздуха в горах достаточно пестрая (особенно за сутки), а наблюдательная сеть в горном районе весьма редкая. Для анализа ограничимся материалами наблюдений по МС Бурмантово (МС Мойва тогда не существовало, и МС Бурмантово, пожалуй, ближайшая в то время действующая МС к месту трагедии, не считая метеостанций западного склона Урала). Температуры воздуха в горах более скоррелированы, потому будем рассматривать лишь их. Сведения по осадкам к анализу не привлекаются ? с высотой режим выпадения осадков меняется достаточно резко, что, конечно, не фиксируется метеостанциями предгорий.

Анализируя график хода температуры воздуха видим четыре потепления (до 0?С), связанных с прохождением фронтов. Эти периоды, безусловно, сопровождались в горах значительной облачностью, понижением атмосферного давления, выпадением осадков в виде снега. В периоды резких похолоданий в слое снежного покрова устанавливался значительный температурный градиент, который мог вести к развитию глубинной изморози и возникновению неустойчивости снежной толщи.

График хода температуры воздуха представлен на рис. 1. Отметим, что по МС Бурмантово значительные снегопады не отмечались. Однако, сам факт, свидетельствующий о прохождении атмосферных фронтов, безусловно свидетельствует о выпадении осадков в горах. Даже если принять условие, что осадков не было, а метелевый перенос был незначителен, ход температуры воздуха указывает на наличие лавинной опасности.

Отметим также, что существующие методы лавинной опасности не позволяют сказать будет ли лавина или нет точно ? возможно лишь оценить большую или меньшую вероятность лавинной опасности.

Однако сам факт наличия лавинной опасности в горах Северного Урала (тем более учитывая показания очевидцев о наблюдавшихся лавинах) ? налицо.

Рис. 1. Ход температуры воздуха (максимальной и среднесуточной) в ?С по МС Бурмантово за январь-февраль 1959 г.

4. Расчет лавинной опасности и характеристик снежного покрова для пластовых лавин.

Итак, лавины зачастую сходят по ослабленному горизонту, А НЕ ПО КОНТАКТУ СВЕЖЕВЫПАВШЕГО СНЕГА СО СТАРЫМ. Процесс перекристаллизации может протекать очень быстро, когда температура воздуха приближается к 0 ?С. Механически слабый слой глубинной изморози не может выдерживать сколько-нибудь значительной нагрузки, что может вести к срыву снежной массы. Кристаллы льда, лежащие под снежной доской, превращаются в процессе перекристаллизации в своеобразную смазку для схода лавины.

Для расчета устойчивости (коэффициента устойчивости) снежного покрова воспользуемся формулой, разработанной в Новосибирском институте инженеров железнодорожного транспорта:

(1)

где f ? коэффициент трения, для сдвига снега по снегу принимается равным 0,35; ? ? средняя плотность снежного покрова (г/см³), к концу зимы составляет 0,35, изменяясь в пределах 20 % от средней величины; h_н ? толщина лавиноопасного слоя снежного покрова (см) по нормали к склону; величина будет рассчитана ниже; ? ? угол наклона склона, в нашем случае принятый равным 20?; К_м ? масштабный коэффициент, при отсутствии фактического материала принимаемый равным 0,5; К_д ? коэффициент времени существования нагрузки (для расчета этого коэффициента на сегодняшний день не существует точных методик), принимаемый равным 0,3–1,0 (в нашем случае примем среднее значение ? 0,75); К_ф ? коэффициент морфологии склона, для плоских склонов принимаемый равным 1,0, с ? коэффициент сцепления снега на контакте (кг/м²), будет определен ниже.

Между значениями коэффициента К_ст и лавинной опасностью установлено следующее соотношение:

Расчет коэффициента сцепления выполнен по соотношению (2):

(2)

где d ? толщина пласта, d=h_кр*cos? (м); остальные обозначения ? те же, что и в (1). Плотность этого слоя примем равной средней плотности снежного покрова в толще, хотя действительно она может оказаться на 20 % выше. В результате получаем 0,035 г/см² или 35 кг/м².

Поскольку мы не имеем фактических данных о значении коэффициента сцепления и критической толщине лавиноопасного слоя, расчет произведем для нескольких вероятных случаев ? для этого воспользуемся методикой А.Г. Балабуева и Г.К. Сулаквелидзе и номограммой, приводимой в [1] (здесь номограмма не приводится ? фактически она построена по приведенным формулам). Расчетные значения для различных величин коэффициента сцепления с приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Возможные характеристики лавиноопасного слоя снежного покрова при ?=20?; f=0,35; ?=0,35 г/см³.

Значения коэффициента сцепления 35–18 кг/м² ? это достаточно низкие значения. В описываемых условиях (крутизна склона, период расчета и т. д.) коэффициент устойчивости может достигать значений 100–200 кг/м². Опираясь на материалы метеорологических наблюдений, мы допускаем наличие такого неустойчивого слоя, принимая верхнее возможное значение устойчивости. Сход лавины возможен при высоте снежного покрова превышающей критическую высоту.

Расчет критически опасной толщины лавиноопасного слоя выполнен по соотношению (3):

(3)

где l ? длина лавиноопасного склона (м), принятая равной 1000 м (хотя может быть и большей, но длины склона в 100 м достаточно для возникновения пластовой лавины); а ? коэффициент, характеризующий сокращение снежного пласта при понижении температуры (при ?=0,35 коэффициент равен 70*10^-6 град^-1); Е ? модуль упругости снега (кг/м²), Е=1,1*10⁶*?; ?? ? уменьшение температуры снега, ?С, принято равной половине амплитуды колебания температуры воздуха за рассматриваемый период (13,6?С); ?_р ? предел прочности снега на разрыв (принят равным пределу прочности на сдвиг ? с), остальные обозначения ? те же, что и в (1). Расчетная критическая толщина снежного покрова составляет 73,3-154 см (принимаем верхнее значение ? 154 см, соответствующее принятому значению устойчивости пласта с).

Для расчета коэффициента устойчивости принимаем не фактическую высоту снежного покрова, а высоту лавиноопасного слоя (принимаем h_кр=h_н).

Коэффициент устойчивости снежного покрова К_ст составляет 1,08 (с возможной погрешностью до 70 % ? как в сторону завышения, так и в сторону занижения). То есть К_ст (для наиболее благоприятного случая ? отсутствующей лавинной опасности) изменяется в пределах 1,08 ? 1,84.