Результаты оценки лавинной опасности и риска Хибин в среднем масштабе

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

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

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])

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

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

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 t_d - средняя продолжительность пребывания типичного представителя в поражаемом объекте в течение дня; t_y - средняя продолжительность пребывания типичного представителя в поражаемом объекте в течение года.

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

Значение параметра t_y 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; У_в - уязвимость населения во времени; У_п - 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