Способ прогнозирования лавинной опасности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к лавиноведению и предназначено для прогнозирования локальных снежных обвалов под действием всего комплекса снегометеорологических факторов. Целью изобретения является повышение точности и достоверности прогнозирования лавинной опасности. Для этого сигналы акустической эмиссии регистрируют раздельно в высокочастотном и низкочастотном диапазонах. При соотношении интенсивностей для каждого из диапазона ≥3,5 фиксируют наступление лавинной опасности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (51)5 С О1 Ч 1/00 (21) (22) (46) (71)

AH (72) (53) (56) зир ред, дат, ment

rac

the

f rac

n.al р. 6 дени вани дейс роло

Ц иост ния

Н инте эмис прин реал лави

С ника

ГОС ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПС ЗСБРЕТЕКИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

Н BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4425302/24-25

16.05.88

23.11.90. Бюп, ¹ 43

Институт проблем механики

ССР

В.П.Епифанов и В.П.Кузьменко

550.834 (088.8)

Практическое пособие по прогнованию лавинной опасности./Под

Л.А.Канаева. — M.: Гидрометеоиэ1979, с. 64-67. .ubler Н. Simultaneous measures of stability indicls and chaeristic parameters describing

show cover and the weather in

ture zones of avalanches, — Jorоf Glaciology. 1980, v,26, И 94, 4-74 ° обретение относится к лавиновео и предназначено для прогнозиролокальных снежных обвалов под вием всего комплекса снегометеоических факторов. ль изобретения — повышение точи достоверности прогнозироваавинной опасности. фиг,1 показана зависимость сивности сигналов акустической ии от напряжения; на фиг.2 пиальная блок-схема устройства, зующего способ прогнозирования ной опасности. гналы акустической эмиссии возт в снежной толще при действую апряжениях з О, 55 G» (где 6»

2 (54) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЛАВИННОЙ

ОПАС НОСТИ (57) Изобретение относится к лавиноведению и предназначено для прогнозирования локальных снежных обвалов под действием всего комплекса снегометеорологических факторов. Целью изобретения является повышение точности и достоверности прогнозирования лавинной опасности, Для этого сигналы акустической эмиссии регистрируют раздельно в высокочастотном и низкочастотном диапазонах, При соотношении интенсивностей для каждого из диапазонов — 3,5 фиксируют наступление лавинной опасности. 1 э.п. ф-лы, 2 ил, Ю предельные напряжения), что обусловливает возможность прогноза лавинной опасности до схода лавины. Размещение акустических датчиков в лавиносборе позволяет получать информацию о процессах разрушения снега непосредственно для опасного склона.

В результате исследований установлено, что каждому мастабу разрушения соответствуют свои характерные частоты: разрушению мостичных связей между зернами снега соответствуют сигналы акустической эмиссии частотой

4-8 кГц, разрушению зерен снега— сигналы частотой 2-2,5 кГц, кусочному разрушению снега — сигналы частотой

1608600

250-500 Гц, крупномасштабному разру- шению снега — сигналы частотой 25 Гц.

Необходимым признаком потери устойчивости снега на склоне являются разрушения только больших объемов снега, которым соответствуют сигналы частотой ниже 500 Гц. Выделение сигналов этой частоты, кроме повышения достоверности прогнозирования, позво- 1ð ляет существенно увеличить чувствительность аппаратуры к образованию трещин, как предвестникам потери устойчивости снега на склоне.

Однако внешние источники, например 15 сейсмические, пролетающие вертолеты или подъемные устройства, также могут возбуждать в толще снега возмущения низкой частоты. Поскольку разрушения любого масштаба в снегу сопровождают- 20 ся появлением сигналов частотой около

10 кГц, то увеличение интенсивности в низкочастотном интервале действительно обусловлено процессами разрушения снежной толщи, à не помехами 25 от внешних источников, должны сопровождаться возрастанием интенсивности в высокочастотном диапазоне.

Таким образом, выделение сигналов акустической эмиссии частотой 2- 30

16 кГц и оценка их интенсивности за те же временные интервалы позволяет получить независимо подтверждение достоверности зарегистрированных низкочастотных сигналов, как соответ- 35 ствующих истинному разрушению снега.

С другой стороны, в снежном покрове, кроме процессов разрушения, идут процессы локальной перестройки структуры, которые заканчиваются залечива- 40 нием трещин, релаксацией напряжений, т.е. стабилизацией снега на склоне.

Эти процессы сопровождаются сигналами акустической эмиссии частотой 2-;

20 кГц. О лавинной опасности свидете- 45 льствуют только те сигналы высокочастотного диапазона, которые "подкреплены" наличием сигналов акустической эмиссии в низкочастотном диапазоне. Поэтому сигналы акустической

50 эмиссии высокочастотного диапазона можно рассматривать только как достаточный признак разрушения снежной толщи на склоне, приводящего к сходу лавины, з5

Поэтому для оценки напряженнодеформированного состояния снежного покрова на склоне целесообразно выделить сигналы акустической эмиссии по крайней мере в двух Диапазонах . высокочастотном, 2-16 кГц и низкочастотном 10-500 Гц, причем в качестве необходимого признака лавинной опасности выбирают увеличение интенсивности сигналов низкочастотного диапазона, а в качестве достаточного — аналогичное увеличение интенсивности сигналов в низкочастотном диапазоне.

В экспериментах установлено, что с увеличением напряжений в снегу интенсивность сигналов акустической эмиссии возрастает, причем можно выделить следующие этапы:

I n/n„„= 0,225 0/б»

II n/n,„= 0,750 б/6»

III n/n,„= 6,7 б/б» где n/n „„- отношение интенсивности данного промежутка времени к предшествующему.

Необходимо отметить, что при переходе от одного напряженного состояния к другому, т.е. от I к III изменяется угол наклона (1) рассматриваемой зависимости. Отсюда следует, что, зная интенсивность сигналов акустической эмиссии эа два равных промежутка времени, можно определить направление процессов в снегу. (стабилизация или дестабилизация). Например, возрастание интенсивности в 3,5 раза соотвутствует переходу с I íà II этап, а увеличение интенсивности в 9 раз, означает переход с I íà III этап.

Критическому состоянию, т.е. состоянию, предшествующему сходу лавины, соответствует n=7600/3 ч, Интенсивность сигналов акустичес" кой эмиссии оценивают в равные промежутки времени. На практике целесообразно выбирать продолжительность интервалов времени для сравнения 0,53 ч. При промежутках, меньших 0,5 ч, число импульсов может оказаться малым и тогда случайные помехи снизят объективность оценки. При времени о 3 ч на фоне большого числа импульсов можно не заметить начала опасных изменений, что снизит достоверность оперативного контроля °

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

В снежной толще 1 лавиносбора (фиг.2},размещают жестко скрепленный с волноводом 2 акустический датчик 3, электрически соединенный с предусилителем 4, выход которого через линию с я

С r н п о и н ф д с ш н в э н ют пр ва ра и по ра чи пр за ля сл ня ра по

Пр по по

0

160 зи соединен с входом усилителя 6. нал после усилителя 6 поступает фильтры 7 и 8, при помощи которых исходит выделение высокочастотной изкочастотной компоненты. После ьтров 7 и 8 сигнал поступает на криминаторы 9 и 10. Каждое превыие порогового уровня преобразуется лектрический импульс и поступает счетчики 11 и 12, которые суммируэти сигналы в течение заданного межутка времени. Число, сформироное в счетчиках, по сигналу таймепоступает в буферные регистры 13

14. После этого происходит сброс азаний счетчиков на ноль. В компаоре 15 происходит сравнение двух ел, сформированных в счетчике 11 егистре 13. Если число в счетчике вьппает число в регистре в 3,5 рато на выходе компаратора 15 появтся высокий потенциал, в противном чае — низкий. Те же функции выполт счетчик 12, регистр 14 и компаор 16, но для высокочастотной коменты сигналов акустической эмиссии. превьппении числа в счетчике 12 сравнению с числом в регистре 14 .,5 раза на выходе компаратора 16 вляется высокий потенциал, в проти ном случае — низкий. Элемент сравtl й

8600 6 нения 17 выполняет логическую оп рацию И. При наличии высокого потенциала на его обоих входах включается индикатор 18, сигнализирующий о лавинной опасности. Время суммирования задается таймером 19 °

Формула изобретения

1. Способ прогнозирования лавинной опасности, включающий размещение акустических датчиков в толще снега, регистрацию сигналов акустической эмиссии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности прогнозирования, датчики размещают в зоне отрыва лавины, сигналы акустической эмиссии регист20 рируют раздельно в низкочастотных и высокочастотных диапазонах и по достижению соотношения интенсивностей данного промежутка времени к предшествующему для каждого из диапазонов

> 3,5 определяют наступление лавинной опасности.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что низкочастотный

30 диапазон выбирают в.интервале 10500 Гц, а высокочастотный — в интервале 2-16 кГц.

Составитель Н,Захарченко

Редактор С.Патрушева Техред М,дидшк Корректор М.Максимишинец

Заказ 3614 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101