Результаты оценки лавинной опасности и риска Хибин в среднем масштабе

Разработка и апробация в Хибинах методики оценки степени лавинной опасности, основанной на учете двух составляющих: геофизических параметров лавинной деятельности и социально-экономических параметров, характеризующих степень уязвимости населения.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 28.09.2012
Размер файла 1,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Результаты оценки лавинной опасности и риска Хибин в среднем масштабе

Викулина Марина Александровна,

соискатель, ведущий инженер Хибинской учебно-научной базы географического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова

В последнее время в связи с развитием туризма Хибинский горный массив (западная часть Кольского полуострова) привлекает все большее число туристов. За зимний период их приезжает порядка 15 тысяч человек при численности населения г. Кировска - 37 тысяч человек. Основные направления зимнего туризма - это горнолыжное катание, горные лыжные походы, альпинизм, маршруты на снегоходах. Все большее распространение получает фрирайд (катание вне трасс).

Все эти виды деятельности происходят в зонах возможного схода лавин. И как показал 2006 год - год лавинных катастроф в Хибинах - увеличение туристического потока приводит к увеличению катастрофических лавинных событий. За год в 4-х лавинах погибли 6 человек, и все они были приезжими людьми. Для оценки лавинной угрозы и уменьшения количества жертв от лавин на данном этапе необходима оценка лавинной активности, опасности и риска всего горного массива.

В СССР было принято проводить оценку характеристик лавин и пространственно-временных показателей лавинной деятельности и называть это «лавинной опасностью». Однако необходимо отделять понятие «лавинная активность», которое характеризуется геофизическими показателями лавинной деятельности и показывает интенсивность лавинопроявления и понятие «лавинная опасность», которое уже связано с типом использования территории, ее освоенности и несет в себе социальную составляющую [Вильчек и др., 2005; Викулина, Шныпарков, 2007]. Предыдущие карты и методы оценки не утрачивают ценность, но являются картами и методами оценки лавинной активности.

На современном этапе накопление, обработка и хранение информации, создание тематических карт уже невозможно без использования ГИС-технологий. На территорию Хибин создается полимасштабная ГИС «Хибины» с разделом «Лавины» [Викулина, Черноус, 2006; Викулина, 2007]. Основной массив данных привязан к цифровой основе 1:50000 масштаба. На ее основе создаются различные карты, характеризующие лавинную деятельность.

Оценка и картографирование лавинной деятельности производится в разных масштабах - от мелкого до крупного. Средний масштаб для лавиноведения удобен тем, что в нем, возможно, проводить оценку для всей горной страны, и при этом характеризовать лавинную деятельность количественными показателями.

Первым шагом на пути к оценке лавинной опасности становится оценка лавинной активности, которую проводят с помощью параметров, характеризующими интенсивность лавинного процесса на данной территории. На рисунке 1 представлен результат оценки лавинной активности Хибин [Викулина, 2007], где активность представлена синтетическим показателем - степень лавинной активности, сочетающим в себе такие параметрами, как повторяемость лавин и число лавинный очагов на 1 км дна долины (табл.1).

Оценка лавинной опасности в Хибинах: методика и результаты

Если исходить из того, что лавинная опасность - это существование угрозы для определенного типа объекта на конкретной территории вследствие схода снежной лавины, то для оценки лавинной опасности, кроме учета геофизических параметров лавинной активности необходимо использовать социально-экономические показатели [Вильчек и др., 2005; Викулина, Шныпарков, 2006]. Поскольку уязвимость объектов к воздействию опасного природного процесса разная, то и опасность для них должна отличаться. Очевидно, что для оценки лавинной опасности первоначально необходимо определить типы объектов, по отношению к которым будет производиться данная оценка на конкретной территории, и геофизические параметры лавинной деятельности, затем выявить уязвимость каждого из выделенных типов объектов (табл.2).

Таблица 1. Определение степени лавинной активности в мелком и среднем масштабах

Повторяемость лавин за год

Число лавинных очагов на 1 погонный км дна долины

< 1

1 - 5

> 5

1

2

3

< 0,1

1

2

3

4

0,1 - 1

2

3

4

5

> 1

3

4

5

6

Рис. 1. Фрагмент карты степени лавинной активности Хибин в масштабе 1:200000: 1 - низкая; 2 - средняя; 3 - высокая

В настоящей работе предложены методы оценки степени лавинной опасности в среднем (1:200000) масштабе на примере Хибинского горного массива.

Алгоритм оценки лавинной опасности зависит от масштаба оценки и типа объекта, для которого данную оценку производят (табл. 2). В зависимости от масштаба на карте могут быть выделены только определенные типы объектов. В среднем масштабе можно выделить, а соответственно и оценить лавинную опасность для таких объектов, как население, населенные пункты, транспортные коммуникации и др.

Следующим шагом должен быть выбор тех характеристик лавинной деятельности, которые оказывают непосредственное влияние на данный тип объекта и которые надо учитывать при оценке лавинной активности.

Дальнейший этап - определение социально-экономических показателей, которые характеризуют степень взаимодействия объекта и лавины. Количественные значения социально-экономических показателей получают с помощью статистических данных, экспертных оценок, существующих карт.

Заключительная стадия при оценке лавинной опасности - синтез геофизических показателей лавинной активности и социально-экономических показателей, которые характеризуют уязвимость этого объекта по отношению к возможному воздействию лавин. Желательно, чтобы градации геофизических и социально-экономических параметров были едиными для всех горных районов, что в последствие поможет сделать сравнительную оценку степени лавинной опасности в различных регионах.

Таблица 2. Алгоритм оценки лавинной опасности

1

масштаб

мелкий

средний

крупный

1:50000-1:100 000

крупнее 1:25 000

2

объект

территориальные комплексы населения и хозяйства

типы объектов:

населенные пункты, население, транспортные коммуникации и т.п.

виды объектов:

комплекс зданий, сооружений, население исследуемой территории и т.п.

виды объектов:

жители жилых зданий, сами здания в зависимости от их капитальности, участки автомобильных, железных дорог, трубопроводы, производственные здания и сооружения

3

выбор характеристик интенсивности лавинной деятельности

густота лавинных очагов на 1 км дна долины + повторяемость

зависят от типа объектов

для населения - повторяемость + густота или количество лавиносборов на 1 км2; для транспорта - повторяемость лавин, выходящих на дно долины + густота

зависят от вида объекта и его расположения относительно минерального конуса выноса

для комплекса зданий - повторяемость лавин, выходящих на дно долины + максимальная дальность выброса + средние объемы лавин, выходящих на дно долины;

для человека, находящегося на склонах - повторяемость лавин

максимальная дальность выброса лавины; обеспеченность дальности выброса; динамические характеристики лавины (скорость, сила удара и др.)

4

оценка лавинной активности, показатели

степень лавинной активности

в пределах в пределах лавинного склона

района долины

интегральный показатель, характеризующий лавинную активность лавиносборов или совокупности лавиносборов (определяется на основе учета сочетаний выбранных параметров лавинной активности)

зонирование лавиносбора по интенсивности лавинной деятельности (по силе разрушительного воздействия в зависимости от выбранного объекта)

5

выбор социально - экономических показателей

степень освоенности

плотность населения, туристический поток и др.

должны характеризовать освоенность территории и зависят от типа объекта

для транспорта-интенсивность транспортного потока;

для населения - максимально возможная плотность населения с учетом времени нахождения человека на данной территории

зависят от типа объекта

для сооружений - плотность застройки;

для населения - максимально возможная плотность с учетом времени нахождения на данной территории

учитывается расположение объекта относительно минерального конуса выноса лавиносбора

уязвимость конкретного объекта к воздействию снежной лавины

строения, линейные сооружения - прочностные характеристики объектов;

для туристов - количество туристов в день + время использования маршрута

6

расчет социально-экономических показателей

7

синтез геофизических и социально - экономических параметров

8

оценка и анализ лавинной опасности

Существуют классификации лавин, где они разделяются по степени возможного воздействия на объект [Северский, Благовещенский, 1983; Божинский, Лосев, 1987; Немчинов, 1989; Благовещенский, 1991; McClung, Schaerer, 1993]. Данные схемы основаны на зависимости последствий воздействия снежной лавины от ее энергии, высоты падения, массы и силы удара (пример табл.3). Опираясь на подобные значения необходимо создать таблицы уязвимости разных объектов от снежных лавин.

Таблица 3. Классификация разрушительной силы лавины (по А.Н. Божинскому и К.С. Лосеву [1987]; В.П. Благовещенскому, [1991])

Размер лавины

Потенциальный эффект

Порядок величин

превышение лавиносбора, м

объем лавины, м3

давление лавин тс/м2 (Па)

Маленький осов

может сбить человека с ног, частично засыпать

10

1-10

0,1 (103)

Небольшая лавина

ломает ветки деревьев, выдавливает окна, может ранить, засыпать, убить человека

10-102

10-102

0,1 (103)

Средняя лавина

ломает молодые деревянные здания, автомашины

102

102 - 103

1 (104)

Большая лавина

валит старый лес, разрушает каменные сооружения и металлические конструкции

103

105 - 106

10 (105)

Гигантская

лавина

выпахивает русло, разрушает железобетонные сооружения

103-5*103

107

100 (106)

Параметры для оценки лавинной опасности ранжируются по трем классам. В общем случае для характеристик лавинной опасности первый класс соответствует нарушению функционирования объекта; второй характеризует повреждение объекта; параметры, отнесенные к третьему классу, приводят к разрушению.

Результатом оценки лавинной опасности является определение зон с более низкой и более высокой опасностью, которые показываются на оценочной карте. Итоговая карта отражает степень лавинной опасности для разного типа объектов. Очевидно, что полученные значения будут характерны для современных климатических и экономических условий. При их изменении будет меняться и степень опасности.

Для примера рассмотрим последовательность среднемасштабной оценки для населения в Хибинах. В качестве общего показателя, характеризующего лавинную деятельность в среднем масштабах, обычно используется такой параметр, как степень лавинной активности (рис.1).

В качестве социально-экономической характеристики в средних масштабах лучше использовать плотность населения, которая комплексно характеризует степень освоенности территории. Для полного учета присутствия людей на горной территории необходимо применять максимально возможную плотность населения, которые могут находиться в данном месте, включая местное население, туристов и пр.

Для определения максимально возможной плотности на средне- или крупномасштабной карте выделяются различные территориальные объекты, такие как, города, промышленные зоны, туристические маршруты, горнолыжные трассы, места возможного посещения человеком. Для них определяется численность, находящихся там людей, а затем в среде ГИС вычисляется плотность (табл.4).

Таблица 4. Параметры для определения освоенности территории

Полигон

Определяющий показатель

Источник получения данных

Максимально возможная плотность людей

города и населенные пункты

численность населения

отделения ЗАГС, карты плотности населения, данные по переписи населения

промышленные предприятия

численность рабочей смены

администрация предприятия

горнолыжные трассы

максимальное число человек на трассе в день

администрация горнолыжного комплекса, гостиницы, фотографирование и подсчет

туристические маршруты

максимальное количество туристов, проходящих по маршруту в день

отделения МЧС, туристические организации, экспертная оценка

альпинистские маршруты

максимальное количество восхождений в день

областная федерация альпинизма

места внетрассовых спусков горнолыжников

число человек в день

экспертная оценка

прочие территории

максимально возможное количество человек за день

экспертная оценка

Величина транспортного потока

железные дороги

количество проходящих поездов в сутки

администрация депо

автомобильные дороги

количество проезжающих по дороге автомобилей в сутки

подсчет, статистические исследования, АТП, ГИББД

Итоговая карта оценки степени лавинной опасности для человека в Хибинах (рис.2) получена путем использования карт лавинной активности, максимальной плотности населения и выделения контуров равной степени лавинной опасности, основанной на сочетании различных параметров лавинной активности и плотности населения согласно графу, представленному в таблице 5.

В Хибинах высокая лавинная опасность наблюдается в окрестностях г. Кировска, в местах горнолыжных центров, в зонах горных разработок комбината ОАО «Апатит» и вдоль долин, по которым проходят туристические маршруты. Районы со средней степенью опасности занимают центральную часть Хибин.

Таблица 5. Степень лавинной опасности для мелкого масштаба: 0 - нелавиноопасно; 1 - низкая; 2 - средняя; 3 - высокая

Лавинная активность

Максимально возможная плотность людей, чел/км2

<1

1-10

10-100

>100

1

2

3

4

0

0

1

1

2

2

3

3

Рис. 2. Степень лавинной опасности для человека в Хибинах. Оценка проведена в масштабе 1:200000

Низкая степень опасности приурочена к западным, северным и восточным предгорьям Хибин. Анализ мест лавинных катастрофических событий произошедших в Хибинах за последние 30 лет, показывает, что все они находятся в зонах с высокой лавинной опасностью. Но это не значит, что в местах, где опасность низкая жертв быть не может, просто вероятность наступления такого события в таких районах ниже.

Индивидуальный лавинный риск в Хибинах

В последние десятилетия активно расширяются исследования проблем оценки, анализа и управления риском. Под риском понимается вероятность нежелательных последствий какого-либо действия, или воздействия. Риск является количественным мерой опасности и определяется с помощью статистических данных или имитационных моделей [Мамаев, Андреев, 2002]. Если говорить о лавинном риске, то - это вероятность потерь, возникающая вследствие воздействия снежных лавин, за определенное время (например, за год).

Для целей управления риском применяют различные его уровни, такие как неприемлемый, приемлемый, допустимый, пренебрежимый, вынужденный [Воробьев, 2005]. На основе опыта других стран в нашей стране предлагаются следующие градации шкалы индивидуального риска для уже существующих зданий, сооружений и т.п.: менее 1•10-6 - «приемлемый риск»; 1•10-6 - 1•10-4 - «допустимый риск»; более 1•10-4 - «неприемлемый риск».

Для обеспечения безопасности и снижения жертв в горных районах среди местного населения и туристов от снежных лавин необходимо проводить оценку лавинного риска с целью выявления территорий с неприемлемым и допустимым уровнями риска, в которых необходимо проводить различные противолавинные мероприятия для его снижения.

На региональном уровне для расчета индивидуального лавинного риска в качестве исходных положений применяется методика расчета индивидуального карстового риска, которая была предложена В.А. Елкиным [2004]. В основе методики оценки индивидуального риска лежит тезис, что индивидуальный риск есть функция подверженности населения в пространстве и во времени неблагоприятному природному процессу на конкретной территории. Разработанная оценка индивидуального риска учитывает геофизические параметры природного явления и социально-экономические параметры на рассматриваемой территории.

Апробация этой методики для расчета лавинного риска была проведена в НИЛ лавин и селей географического факультета МГУ и показала достоверные результаты. Оценка индивидуального лавинного риска на весь горный массив Хибин проводилась автором в среднем масштабе - 1:200000.

Для расчета индивидуального риска необходимы сведения, как о параметрах лавинной деятельности, так и об уязвимости населения. Для Хибин были использованы лавинные карты в масштабе 1:200000, составленные в среде ГИС «Хибины» [Викулина, 2007]. Социально-экономические параметры были получены в результате применения различных методик (табл.4), также использовалась, описанная выше карта максимально возможной плотности человека в данном месте.

С помощью математических формул, на основе полученных данных, определяются такие показатели как «уязвимость населения во времени», «уязвимость населения в пространстве», «полный социальный риск» и «индивидуальный риск».

Уязвимость населения во времени определяется с помощью формулы [1], которая представляет собой соотношение времени нахождения человека в опасном месте в течении суток и в течении года:

, (1)

где td - средняя продолжительность пребывания типичного представителя в поражаемом объекте в течение дня; ty - средняя продолжительность пребывания типичного представителя в поражаемом объекте в течение года.

Параметр td устанавливается путем экспертной оценки в зависимости от наличия в исследуемом районе населенных пунктов и дорог: если нет ни дорог, ни населенных пунктов, то td = 1 сек.; если есть дорога, то td = 1 мин.; если на территории расположены населенные пункты, то td = 1 час; если на территории есть город, то td = 12 часов.

Значение параметра ty определяется продолжительностью лавиноактивного периода и зависит от характера использования человеком данной территории: местное население, работники предприятий имеют уязвимость равную продолжительности лавиноактивного периода - 7 месяцев (для Хибин); участки горнолыжных трасс функционируют около 5 месяцев, а в зимние туристические походы ходят с февраля по апрель, то есть только 3 месяца.

Уязвимость населения в пространстве определяется с помощью отношения площади зоны, подверженной воздействию лавинного процесса в пределах исследуемой территории к общей площади этой территории.

Полный социальный риск поражения населения вычисляется по формуле [2] и показывает, сколько человек может погибнуть в снежных лавинах за год в данном районе:

, (2)

где П - повторяемость лавин; d - максимально возможная плотность населения; Ув - уязвимость населения во времени; Уп - уязвимость населения в пространстве.

На завершающем этапе происходит расчет индивидуального лавинного риска. Индивидуальный риск - это отношение социального риска к общей численности населения, которая находится в исследуемой области.

Итоги расчета и картографирования индивидуального лавинного риска показывают, что основная часть территории Хибин имеет приемлемый уровень риска, не превышающий значений 1*10-6 чел/год (рис. 3).

Рис.3. Индивидуальный лавинный риск в Хибинах. Оценка проведена в масштабе 1:200000

Наибольшие площади районов с допустимым и неприемлемым уровнем индивидуального лавинного риска (0,5 и 2% соответственно от всей площади горного массива) расположены на юго-востоке Хибин, где находятся населенные пункты и горнодобывающие предприятия, а также в долине р. Кукисвумчорр, по которой проходят основные наиболее часто посещаемые туристические маршруты в зимний период.

Наиболее высокие значения индивидуального лавинного риска характерны для территорий развития горнолыжного спорта. Практически все существующие горнолыжные комплексы Хибин расположены на лавиноактивных склонах. Многие горнолыжные трассы и сооружения строились без учета лавинной опасности. Например, горнолыжный комплекс «Коласпортланд», расположенный в черте города Кировска, трассы которого могут поражаться снежными лавинами. Такая же ситуация складывается на горнолыжном комплексе Кукисвумчорр, расположенном в одноименном микрорайоне г. Кировска.

В пределах промышленных объектов ОАО «Апатит» уровень лавинного риска снижают путем строительства инженерных противолавинных сооружений и производства профилактических минометных обстрелов.

По долине Кукисвумчорр, которая связывает г. Кировск с долиной р. Кунийок, где находится база спасателей и горная гостиница, перемещается значительное количество туристов, в течение практически всего лавиноактивного периода. Для снижения уровня риска на лавинных участках необходимо проводить в первую очередь организационно-хозяйственные мероприятии (предупреждение туристов и работников соответствующих служб относительно лавинной опасности в данном ущелье).

Выводы

лавинный опасность геофизический уязвимость

Разработана методика оценки степени лавинной опасности для разного типа объектов и в разных масштабах, основанная на учете 2-х составляющих: геофизических параметров лавинной деятельности и социально-экономических параметров, характеризующих степень уязвимости объектов.

Методика оценки лавинной опасности в среднем масштабе основана на учете лавинной активности и уязвимости различных типов объектов, на которые воздействуют снежные лавины - люди, транспорт, лесные насаждения, промышленные объекты.

Разработанные методики оценки лавинной опасности в разных масштабах были апробированы в Хибинах. На всю территорию горного массива впервые была проведена оценка степени лавинной опасности для населения и транспорта в среднем (1:200000) масштабе.

Количественно определить меру опасности можно получив значения риска. Предложенная методика расчета индивидуального лавинного риска дает надежные результаты для его оценки в среднем масштабе. Данный метод основан на учете параметров лавинной активности и социально-экономических параметров, характеризующих уязвимость человека перед неблагоприятным событием в пространстве и во времени.

Произведенная оценка индивидуального лавинного риска показывает, что большая часть горного массива Хибин находится в зоне приемлемого уровня риска. Районы с допустимым и неприемлемым уровнями риска занимают небольшую площадь на юго-востоке Хибин и в долине Кукисвумчорр и требуют немедленных мер по защите от лавин путем применения организационных, профилактических и инженерных мероприятий.

Литература

1. Благовещенский В.П. Определение лавинных нагрузок. Алма-Ата: «Гылым», 1991. 116 с.

2. Божинский А.Н., Лосев К.С. Основы лавиноведения. - Л.: «Гидрометеоиздат», 1987. - 280 с.

3. Викулина М.А. Лавинная активность, опасность и риск: оценка с применением ГИС-технологий. - В сб.: Доклады межд. конференции «ИнтерКарто-ИнтерГИС- 13». «Устойчивое развитие территории», 12 - 24 августа 2007, г. Ханты-Мансийск. 2007. С. 281 - 290.

4. Викулина М.А., Черноус П.А. Моделирование неустойчивых состояний снега на склоне с использованием ГИС-технологий. // Материалы гляциологических исследований. Вып. 100. 2006. С. 55 - 60.

5. Викулина М.А., Шныпарков А.Л. К вопросу о терминологии и показателях лавинной деятельности. В сб.: Доклады III межд. конференции «Лавины и смежные вопросы», Кировск, 4 - 8 сентября, 2006 г. Апатиты: ООО «Апатит-Медиа», 2007. С. 122 - 128.

6. Вильчек Я.Г., Глазовская Т.Г., Селиверстов Ю.Г. Некоторые подходы к оценке лавинной опасности и риска. // Материалы гляциологических исследований. Вып. 99. 2005. С. 123-128.

7. Воробьев Ю.Л. Безопасность жизнедеятельности (некоторые аспекты государственной политики). - М.: «Деловой экспресс», 2005. - 376 с.

8. Ёлкин В.А. Региональная оценка карстовой опасности и риска (на примере республики Татарстан). Автореф. канд. дисс. - М., 2004. 27 с.

9. Мамаев Ю.А., Андреев Ю.Б. Глоссарий. В кн.: Природные опасности России. Том 1. Природные опасности и общество. Под ред. В.И.Осипова и С.К. Шойгу. - М.: «Крук», 2002.С. 234 - 245.

10. Немчинов М.В. Лавины и защита дорог от лавин. - М.: Изд-во МАДИ, 1989. - 61 с.

11. Северский И.В., Благовещенский В.П. Оценка лавинной опасности горной территории. - Алма-Ата: «Наука», 1983. 220 с.

12. McClung D.M. and Schaerer P.A.The avalanche handbook. The Mountaineers, Seattle, Wash, 1993.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.