Способ прогнозирования лавинной опасности Советский патент 1990 года по МПК G01V1/00 

дени ванир дейс роло

11

ностН ния . Н

инте эмис

щих :

Изобретение относится к лавинове- ю и предназначено для прогнозиролокальных снежных обвалов под гвием всего комплекса снегометео- гических факторов. 2ль изобретения - повышение точи достоверности прогнозирова- тавинной опасности.

1 фиг.1 показана зависимость

1СИВНОСТИ сигналов акустической :ии от напряжения; на фиг.2 блок-схема устройства, 1зующего способ прогнозирования 1НОЙ опасности.

Сигналы акустической эмиссии воз- никачот в снежной толще при действуюприн: щпиальная

реал:

лави

напряжениях (J 5 О, 55 С (где 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 установ- лено, 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

а о

00

fe

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- |ляет существенно увеличить чувствительность аппаратуры к образованию трещин, как предвестникам потери устойчивости снега на склоне.

Однако внешние источники, например сейсмические, пролетающие вертолеты или подъемные устройства, также могут возбуждать в толще снега возмущения низкой частоты. Поскольку разрушения любого масштаба в снегу сопровождают- ся появлением сигналов частотой около 10 кГц, то увеличение интенсивности в низкочастотном интервале действительно обусловлено процессами разрушения снежной толш;и, а не помехами от внешних источников, должны сопровождаться возрастанием интенсивности в высокочастотном диапазоне.

Таким образом, вьщеление сигналов акустической эмиссии частотой 2- 16 кГц и оценка их интенсивности за те же временные интервалы позволяет получить независимо подтверждение достоверности зарегистрированных низкочастотных сигналов, как соответ- ствующих истинному разрушению снега.

С другой стороны, в снежном покрове, кроме процессов разрушения, идут процессы локальной перестройки структуры, которые заканчиваются залечива- нием трещин, релаксацией напряжений, т.е. стабилизацией снега на склоне. Эти процессы сопровождаются сигналами акустической эмиссии частотой 2-V 20 кГц. О лавинной опасности свидете- льствуют только те сигналы высокочастотного диапазона, которые подкреплены наличием сигналов акустической эмиссии в низкочастотном диапазоне. Поэтому сигналы акустической эмиссии высокочастотного диапазона можно рассматривать только как достаточный признак разрушения снежной толщи на склоне, приводящего к сходу лавины.

Поэтому для оценки напряженно- деформированного 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:

Iп/п„ 0,225Cr/6j{.

IIn/n 0,750G/G

IIIn/n 6,7 (S/(J

где 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 С| рассматриваемой зависимости. Отсюда следует, что, зная интенсивность сигналов акустической эмиссии за два равных промежутка времени, можно определить направление процессов в снегу.(стабилизация или дестабилизация). Например, возрастание интенсивности в 3,5 раза соотвут- ствует переходу с I на II этап, а увеличение интенсивности в 9 раз, означает переход с I на III этап. Критическому состоянию, т.е. состоянию, предшествующему сходу лавины, соответствует п 7600/3 ч,

Интенсивность сигналов акустической эмиссии оценивают в равные промежутки времени. На практике целесообразно выбирать продолжительность интервалов времени для сравнения 0,5- 3 ч. При промежутках, меньших 0,5 ч, число импульсов может оказаться малым и тогда случайные помехи снизят объективность оценки. При времени 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 предусили- телем 4, вькод которого через линию

С1ЯЗН соединен с входом усилителя 6. Скгнал после усилителя 6 поступает н фильтры 7 и 8, при помощи которы щоисходит выделение высокочастотной и низкочастотной компоненты. После фильтров 7 и 8 сигнал поступает на дискриминаторы 9 и 10. Каждое превышение порогового уровня преобразуется в электрический импульс и поступает на счетчики 11 и 12, которые суммируют эти сигналы в течение заданного промежутка времени. Число, сформированное в счетчиках, по сигналу таймераи по ра

ЧИ1

и ;)егистре 13. Если число в счетчике пр(1вьшает число в регистре в 3,5 рато на выходе компаратора 15 появляется высокий потенциал, в противном случае - низкий. Те же функции выпол- няит счетчик 12, регистр 14 и компа- 16, но для высокочастотной ком- погенты сигналов акустической эмиссии 11р4 прёвьпаении числа в счетчике 12

поступает в буферные регистры 13 14. После этого происходит сброс сазаний счетчиков на ноль. В компа- горе 15 происходит сравнение двух :ел, сформированных в снетчике 11

по сравнению с числом в регистре 14 в ;,5 раза на выходе компаратора 16 появляется вьюокий потенциал, в противном случае - низкий. Элемент сравл

/7т

1608600

. х я

нения 17 выполняет логическую операцию 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 повьшения точности и достоверности прогнозирования, датчики размещают в зоне отрыва лавины, сигналы акустической эмиссии регистрируют раздельно в низкочастотных и высокочастотньк диапазонах и по достижению соотношения интенсивностей данного промежутка времеш к предше- ствукяцему для каждого из диапазонов S 3,5 определяют наступление лавинной опасности.

25

2, Способ ПОП.1, отличающийся тем, что низкочастотный 30 диапазон выбирают в.интервале 10500

Гц, а высокочастотный - в интерФиг.1

J

(/

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.

f3

6

10

Фиъ.2

J7 {