Содержание к диссертации
Введение
1. Современные представления о снежно-ледовых ресурсах в рекреационных зонах 8
1.1 Изученность снежно-ледовых ресурсов в рекреационных зонах и современные методы их исследования 8
1.2 Схожесть и различия эволюционных схем снежно-ледовых ресурсов и их моделирование 27
1.3 Гляциоэкологические методы исследования снежно-ледовых ресурсов 43
1.4 Природно-антропогенные нивально-гляциальные системы 48
2. Рекреационное использование нивально-гляциальных систем в высокогорье 52
2.1 Основные направления развития горно-рекреационных центров в высокогорье 52
2.2 Влияние нивально-гляциальных условий на планировочную структуру горнорекреационного центра 59
2.3 Типология и модели горно-рекреационных центров в высокогорье 71
3. Лавинные катастрофы и риск в рекреационных зонах 79
3.1 Типы лавиноопасных территорий и статистика лавинных катастроф во Франции 79
3.2 Оценка лавинного риска при проектировании горно-рекреационных комплексов 96
3.3 Определение механической устойчивости снежного покрова с помощью специальных тестов 118
4. Качество снежного покрова и комфортность лыжных полей 127
4.1 Гляциоэкологические условия комфортности горно-рекреационного центра 127
4.2 Классификация снежного покрова для рекреационного использования 131
4.3 Естественное залегание и антропогенная модификация снежного покрова под воздействием горных лыж и сноубордов 135
5. Гляциоэкологические принципы проектирования горнорекреационных центров 141
5.1 Гляциоэкологические предпосылки проектирования горно-рекреационных центров и их типология 141
5.2 Поиск оптимальных параметров территории для строительства горнорекреационных центров 151
5.3 Экологический риск, связанный с механическим воздействием горных лыж на снежный покров 159
5.4 Экологическая емкость горно-рекреационных центров 172
Заключение 178
- Схожесть и различия эволюционных схем снежно-ледовых ресурсов и их моделирование
- Влияние нивально-гляциальных условий на планировочную структуру горнорекреационного центра
- Оценка лавинного риска при проектировании горно-рекреационных комплексов
- Поиск оптимальных параметров территории для строительства горнорекреационных центров
Введение к работе
Актуальность работы. Горы являются важным источником водного, энергетического, биологического и рекреационного разнообразия. Являясь одной из крупнейших геосистем, горы имеют большое значение для выживания глобальной экосистемы. Вместе с тем, горные природные комплексы быстро меняются. Они очень чутко восприимчивы, по сравнению с равнинными ландшафтами, к ускоряющейся эрозии почв, оползням, быстрому сужению среды обитания и уменьшению генетического разнообразия. В результате в большинстве горных районов мира происходит деградация окружающей среды.
На конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 году была принята специальная Глава 13, которая называлась "Управление уязвимыми экосистемами: Устойчивое Горное Развитие". Подготовительной комиссией был составлен проект Горной Программы, и он был включен в Программу XXI века в качестве Главы 13. В связи с этим, 2002 год был объявлен Международным годом гор.
Еще в 60-х гг. в статье "Горнолыжная станция для спорта и отдыха" французский архитектор Л. Кальбр писал, что на горнолыжной станции 90% составляют любители лыжного спорта. Следовательно, при рекреационном освоении нового горного района нужно руководствоваться условиями, удобными, прежде всего, для горнолыжного туризма.
К сожалению, известен ряд зарубежных и отечественных примеров неудачного выбора или неправильного использования территории для целей горнолыжного отдыха, что приводит к негативным экологическим последствиям, а иногда создает опасность для здоровья и жизни людей. Поэтому в высокогорье нивально-гляциальные условия, их структура и эволюционная изменчивость должны служить основой для формирования и развития горно-рекреационных центров и районов. Все это потребовало поиска новых подходов к комплексному географическому анализу и интерпретации данных, применения новых методов при их обработке.
Цель и задачи работы. Основной целью диссертации является разработка принципов и методов оценки влияния нивально-гляциальных условий на рекреационное освоение высокогорных территорий. В процессе этой работы были сформулированы и разработаны основные гляциоэкологические принципы проектирования горнорекреационных центров, главной функциональной особенностью которых является горнолыжный туризм.
Для реализации этой цели необходимо было решить следующие задачи:
1. установить закономерности распределения высоты снежного покрова и изменения теплосодержания (энтальпии) снега в зависимости от высоты над уровнем моря, что было рассмотрено на примере рекреационного района Приэльбрусья. Провести оценку качества снежного покрова для использования в рекреационных целях и создать классификацию снежных поверхностей для горнолыжного использования;
2. провести анализ данных о балансе массы ледников в горных районах Кавказа, Альп, Скандинавских гор и дать оценку устойчивости снежно-ледовых ресурсов для их использования в рекреационных целях;
3. обобщить сведения о количестве и причинах лавинных катастроф в районах горнолыжного туризма и разработать методические приемы оценки лавинного риска в условиях рекреационного использования нивально-гляциального пояса;
4. разработать гляциоэкологические принципы планирования, проектирования и управления горнолыжными курортами в высокогорье и разработать методические приемы оценки «экологической емкости» горно-рекреационных центров.
Фактический материал и личный вклад автора. В основе диссертации лежат данные полевых, оценочных и аналитических исследований, проводившиеся при непосредственном участии автора. Это материалы, полученные главным образом в результате полевых работ на Центральном Кавказе в составе зимних экспедиций, учебных и производственных практик кафедры криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ и Эльбрусской учебно-научной базы МГУ им. Г.К. Тушинского. Оценочные и аналитические исследования проводились в рамках изысканий по проектированию горнолыжных курортов в Хибинах и на Кавказе в Приэльбрусье и Красной Поляне. Для выполнения диссертации были использованы следующие материалы: Атлас снежно-ледовых ресурсов мира, гляцио-морфологические и режимные карты ледников, карты мощностей лавин, частоты и периода схода лавин и карты факторов лавинообразования, топографические и ландшафтные карты, отчеты о перспективах освоения территорий для горнолыжного использования учебного центра Федерации горнолыжного спорта и сноуборда России, справочные издания, интернет-отчеты о лавинных катастрофах и их причинах Canadian Avalanche Association, American Avalanche Association, Association Nationale pour TEtude de la Neige et des Avalanches, фондовые материалы Эльбруской учебно-научной базы МГУ им. Г.К. Тушинского, отчеты научно-исследовательской лаборатории снежных лавин и селей географического факультета МГУ.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:
1. установлены особенности изменения теплосодержания (энтальпии) снега от высоты над уровнем моря для высокогорных территорий на примере Приэльбрусья и разработаны способы оценки «качества» снежного покрова для горнолыжного использования;
2. разработан новый комплексный способ оценки лавинного риска для районов горнолыжного катания и использования снежно-ледовых ресурсов в высокогорье; предложена шкала лавинного риска на основе Единой европейской шкалы;
3. предложена новая классификация горно-рекреационных центров с учетом влияния нивально-гляциальных условий на рекреационное освоение высокогорья ;
4. предложены принципы разработки критериев оценки предельно-допустимого количества туристов на горнолыжной трассе; определена экологаческая ёмкость горной территории и выявлена её связь с рекреационным потенциалом горнолыжного центра.
Практическое значение. Оценка нивально-гляциальных условий высокогорья использовалась в проектных схемах и отчетах по рекреационному освоению территорий Приэльбрусья и Красной Поляны. На основе гляциоэкологической ёмкости возможны дальнейшие технологические и экономические расчеты по освоению новых территорий и определения их пригодности для горнолыжного использования.
Публикации и апробация работы. Основные результаты и положения диссертации представлены в 10 публикациях и докладывались на II Международной конференции «Лавины и снежные вопросы» в Кировске в 2001 г.; Монтологической конференции «Состояние и развитие горных систем», посвященной 2002 г. - Международному году гор под эгидой Организации Объединенных Наций, в Санкт-Петербурге; Конференции «Развитие горнолыжных курортов в России» на Горнолыжном салоне в Москве в 2002 и 2003 г.; на семинарах кафедры криолитологии и гляциологии. Практические результаты работы были опубликованы в виде научно-популярных статей в журналах «Вертикальный мир» и «Техника молодежи (Доски)». Разработанные методические приемы используются в учебном процессе на кафедре криолитологии и гляциологии географического факультета МГУ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы из 184 наименований. Содержит 195 страниц, в том числе 47 таблиц, 55 рисунков.
Автор глубоко признателен сотрудникам кафедры криолитологии и гляциологам и научно-исследовательской лаборатории лавин и селей географического факультета МГУ, а также работникам Эльбрусской учебно-научной базы географического факультета МГУ имени Г.К. Тушинского, оказавшим помощь в виде советов и консультаций при подготовке диссертации. Автор благодарен студентам кафедры криолитологии и гляциологии при содействии которых были проведены зимние экспедиционные исследования в высокогорье.
Искреннюю признательность автор выражает своему научному руководителю доценту кафедры криолитологии и гляциологии, кандидату географических наук Н.А. Володичевои за неизменную поддержку и внимание к исследованиям и написанию диссертации.
Схожесть и различия эволюционных схем снежно-ледовых ресурсов и их моделирование
Известно, что баланс массы горных ледников главным образом определяется климатическими условиями. Его первая составляющая - аккумуляция - является функцией суммы твердых осадков [31,41,101]. Исходя из этого, совместные максимумы на кривой временного хода аккумуляции группы ледников, в пределах различных гляциологических провинций атлантико-умеренной европейской горной области, будут свидетельствовать о многоснежных зимах, а минимумы этой кривой будут отражать малоснежные зимы [69]. Очевидным климатическим показателем, от которого зависит вторая составляющая баланса массы горных ледников - абляция, является летняя температура воздуха. Для анализа кривой временного хода абляции использовалась методика расчета годовой абляции А по средней летней (июнь-август) температуре воздуха вл, предложенная А.Н. Кренке и В.Г. Ходаковым [70]. Максимумы абляционной кривой для группы ледников показывают годы с теплым летом, а минимумы этой кривой -годы с холодным летом [131,149,159,163]. В пределах различных гляциологических провинций атлантико-умеренной европейской горной области, можно выделить следующие группы факторов, влияющие на ход кумулятивных масс-балансовых кривых ледников: 1) факторы синхронного роста кумулятивных кривых временного хода баланса массы: увеличение аккумуляции ледников за счет многоснежной зимы и/или уменьшение абляции за счет холодного лета; 2) факторы синхронного падения кумулятивных кривых временного хода баланса массы: уменьшение аккумуляции за счет малоснежной зимы и увеличение абляции за счет теплого лета; 3) факторы асинхронного роста и падения определенной кумулятивной кривой временного хода баланса массы: увеличение аккумуляции за счет лавинного питания, увеличение и уменьшение абляции за счет случайных причин.
При исследовании хода кумулятивных масс-балансовых кривых для определенной гляциологической провинции, необходимо разбить кривые баланса массы на типы. Определяя тип кривой, необходимо ранжировать ледники по их географическому положению (рис. 1.8-1.19). Для анализа схожести и различия эволюционных схем в разных гляциологических провинциях атлантико-умеренной европейской горной области была построена база данных аккумуляционных, абляционных и масс-балансовых рядов. Эволюция нивально-гляциальных систем может повлиять на устойчивость социально-экономических систем. Чтобы дать качественную и количественную оценку этой устойчивости и рассчитать прогнозируемый экономический ущерб, необходимо точно знать изменение снежно-ледовых ресурсов в зависимости от одного из двух сценариев изменения климата: 1. Антропогенный сценарий. "Техногенная" концепция увеличение концентрации СОг, СНд, N2O и хлорфторуглеводородов, приводящее к "парниковому" эффекту [7,15,16,126,150,184]; 2.
Природный сценарий. "Естественная" концепция эволюции климата Земли, на фоне которого техногенное воздействие недостаточно мощное, чтобы конкурировать и подавлять [14,74,130,148]. Исходя из этих сценариев, воздействие на социальные и экономические процессы в рекреационных системах, связанное с изменением климата, будет различным по гляциологическим провинциям її районам в зависимости от двух факторов: 1) чувствительности снежно-ледовых ресурсов к изменению климата (к увеличению или уменьшению снежности, к повышению или понижению температуры воздуха); 2) устойчивости социально-экономической системы (способности противостоять природному воздействию с минимальным экономическим и социальным ущербом). Для того чтобы понять, как эволюция снежно-ледовых ресурсов повлияет на устойчивость социально-экономической системы, можно воспользоваться теорией «равновесной цены» [1]. Уменьшение снежно-ледовых ресурсов и снижение их качества изменяет эластичность предложения на эти услуги, за счет чего затраты на поддержание естественного и создание искусственного снежного покрова для горнолыжного катания растут. При вероятностном анализе устойчивости снежно-ледовых ресурсов можно воспользоваться географической концепцией «экологических рисков» [164]. Риск, связанный с неустойчивостью залегания снежного покрова - это вероятность и степень опасности негативных изменений в структуре и функционировании природных и природно-антропогенных систем в случае неустойчивого залегания снежного покрова. Автор предлагает формулу риска R, связанного с неустойчивостью залегания снежного покрова: R=P{S)P{q)W (1.9) где P(S) - вероятность, связанная с тепловой неустойчивостью снежно-ледовых ресурсов; P(q) - вероятность экономического ущерба, в зависимости от количества q туристов в пределах рекреационного пространства; Wg - относительная оценка экономического и/или социального ущерба. Например, если сравнить два французских курорта Ле Дез Альп и Ла Плань, расположенные в одной гляциологической области, но в разных гляциологических районах, то риск неустойчивости залегания снежного покрова на склонах, приносящих основной доход курортам, на первом курорте выше, чем на втором, из-за разной экспозиции и высотным положением этих склонов. Следует отметить метод оценки тепловой неустойчивости снежно-ледовых ресурсов, предложенный французскими гляциологами на основе математического моделирования снежного покрова [129,154].
Эти исследования базировались на модели развития снежного покрова CROCUS, которая, начиная с начального структурно гляциологического состояния снежной толщи и начальных метеорологических условии выше поверхности снега, вычисляет при часовом шаге тепловую и стратиграфическую эволюцию снежного покрова. Начальные данные модели (прямая и рассеянная радиация, температура, влажность воздуха, ветер до высоты 2 м и осадки) оценивались в системе анализа SAFRAN и для проверки модели сравнивались с современным нивально-гляциальным климатом. Количество осадков определялось по картам плювиометрических статистических полей на основе результатов AURELHY. Моделирование SAFRAN / CROCUS было проведено для 23 массивов Французских Альп с шагом 300 м по высоте и анализировался период с августа 1981 г. по июль 1991 г. Фиксируя порог для значений запаса холода А при Z=25CM, на основе этой модели смогли определить дни, когда снежный покров был более чувствительным на увеличение температуры воздуха. Во Французских Альпах на высотах порядка 3000м, где снежный покров лежит более 6 месяцев, чувствительность маленькая. Напротив, ниже 2400м чувствительность увеличивается и сильно варьирует в зависимости от высоты и широты местности. Для оценки влияния изменения климата на снежно-ледовые ресурсы при удвоении концентрации СО2 в атмосфере зарубежные авторы воспользовались сценарием EMERAUDE-climat [154,158]: 1) увеличение среднегодовой температуры воздуха на 1,8С; 2) увеличение прямой радиации на 10% за год; 3) увеличение рассеянной радиации на10% за год; 4) увеличение противоизлучения атмосферы на 3% за год; 5) увеличение потока тепла через верхнюю границу деятельного слоя за счет трансформации снега в дождь при новой температуре.
При таком климатическом сценарии толщина снежного покрова на высоте 3000 м в 23 массивах Французских Альп уменьшится на 25 см. Ниже 2400 м изменения в высоте снежного покрова будут очень различны по времени и в пространстве. Уменьшение высоты снежного покрова будет в среднем от 20 см в середине зимы до 50см в первую декаду марта. На высоте 1500м продолжительность залегания снежного покрова снизится на севере Альп на 20%, на юге на 40%. Следует отметить следующие замечания по данной методике оценки тепловой неустойчивости снежно-ледовых ресурсов. Такое математическое моделирование следует рассматривать не как предвидение, а как пример реакции снежного покрова на некий климатический сценарий. В будущем при разработке более новых моделей в расчетные схемы необходимо будет включать все климатообразующие факторы (горнодолинная циркуляция, нивальный и ледниковый климат и т.д.), свойственные горам, и тогда глобальные модели циркуляции атмосферы будут способны воспроизводить региональные климатические схемы. Таким образом, проводя гляциологические исследования и используя гляциологическую информацию, можно производить анализ тепловой устойчивости снежно-ледовых ресурсов к изменению климата, а также давать экспертные оценки экономического ущерба при уменьшении площадей и объемов снежно-ледовых ресурсов или/и снижение их качества.
Влияние нивально-гляциальных условий на планировочную структуру горнорекреационного центра
Анализ богатого опыта стран Западной Европы, Северной и Южной Америки в освоении горного пространства для целей зимней рекреации показал, что горнолыжный комплекс является одним из важнейших материальных компонентов планировочной структуры горно-рекреационных центров и особенно тех, основная функция которых - горнолыжный туризм и отдых. Существенным составным элементом горнолыжного комплекса являются нивально-гляциальные ландшафты, пригодные для горнолыжного туризма, и так называемые, «лыжные поля». Нивально-гляциальные ландшафты технологически связаны друг с другом, т.е. связаны возможностью проведения рекреационных занятий и строительства вспомогательных сооружений. Они образуют единый нивально-гляциальный комплекс. От качественных характеристик этого нивально-гляциального комплекса зависит: вместимость рекреационного пространства; продолжительность комфортного горнолыжного сезона; безопасность рекреационного пространства; удобство технологических связей между элементами горнолыжного комплекса; значимость рекреационного пространства; возможность трассировки горнолыжных спусков тех или иных категорий.
От этих условий зависит маркировка трасс. В зарубежной практике выделяют «зеленые» трассы для начинающих, «синие» трассы для любителей комфортного катания, «красные» и «черные» трассы - для экспертов. Также отдельно обозначаются маршруты для «внетрассового» катания и прилетные площадки -check point — для вертолетного катания (heli ski). Здания, сооружения и подъемники с верхними станциями канатных дорог, входящие в горнолыжный комплекс, в высокогорье очень часто возводятся в нивально-гляциальном поясе. На эти технические системы воздействуют инженерно-геокриологические и инженерно-гляциологические процессы [26,44] (табл.2.1). Предлагается широкая трактовка термина "инженерные гляциологические процессы", применимая для нивально-гляциальной среды. Гляциологическими инженерными процессами называются процессы, возникающие в результате инженерной деятельности человека, изменяющие температурное поле снежно-ледового субстрата, баланс массы спеоісного и/или снежно-ледового образования, вследствие чего изменяется их состояние и свойства.
Строительство горнолыжных комплексов в ледниковых районах относится к сложным инженерным проблемам. Здесь, например, из-за движения льда невозможна установка постоянных станций и опор для канатных дорог. И, тем не менее, на ледниках Альп уже действуют канатные подъемники для лыжников, в конструкцию которых введено специальные усовершенствования [65]: Качественная характеристика лыжных полей во многом определяет класс рекреационного центра. По мнению европейских проектировщиков [35], для самоокупаемости горно-рекреационного центра расположение зон лыжного катания должно обеспечить четырех месячный зимний сезон с естественным снежным покровом. В Альпах нижние границы этих зон расположены в среднем для склонов северной экспозиции на высоте 1100-1500 м над уровнем моря, а для склонов южной экспозиции - на высоте 1600-1800 м в период между серединой декабря и серединой апреля. Высота нижней границы зон лыжного катания с естественным снежным покровом (Natural Limit Ski Altitude) - это нижний предел распространения снежного покрова, пригодного для горнолыжного катания, толщиной более 40 см. При этом верхние участки пивальио-гляциалъного пояса должны обеспечивать возможность прокладки лыжных трасс в лавинобезопасной зоне. Поверхность лыжной зоны должна обладать богатым снежным микрорельефом и исключать горизонтальные участки длиной более 200-300 м и контруклоны более 100 м. Высота нижней границы зон лыжного катания с естественным снежным покровом различна по гляциологическим провинциям и районам и зависит от баланса массы снежно-ледовых ресурсов. Изменение высоты нижней границы зон лыжного катания с естественным снежным покровом подчиняется законам гляциоклиматологии. Одним из наиболее широко применяемых понятий, связывающих гляциологию с климатологией, является понятие «снеговой линии» [32]. Ее максимальная высота очень чутко реагирует на изменение метеорологических условий от года к году. Важным достоинством снеговой линии является сравнительно легкое определение ее как прямыми, так и косвенными методами.
Эта величина хорошо коррелируется со многими важными характеристиками, такими как высота фирновой линии ледников Нф, высота границы питания ледников, а также с высотой нижней границы зон лыжного катания с естественным снежным покровом (табл.2.2). Данные, приведенные в табл. 2.2, показывают, что важнейшие границы, определяющие многие рекреационные характеристики, весьма нестабильны и чрезвычайно зависимы от климатических условий. Следует отличать нижнюю границу распространения компактных снежников и высоты нижней границы зон лыжного катания с естественным снежным покровом. Снежниковая система в пространстве [83] - это участок территории со снежниками данной системы, включающий площадь снежников и меженежниковых пространств. Границей снежниковой системы служит замкнутая линия, отделяющая снежники данной системы от снежников соседней системы или окружающей местности. Группа снежников определенной формы и размеров, взаимодействующих между собой и с окружающей средой, влияют на температурный режим склона [77]. Это влияние определяется размерами, формой снежников, их взаимным расположением, определяющим эмерджентность свойств группы, не сводимых к сумме свойств отдельных снежников. Снежниковые системы различаются набором снежников различных геометрических типов. От формы снежников и их компактности зависит мера их коллективного взаимодействия и интенсивность таяния при заданном притоке тепла. А.Н.Кренке выделил два основных типа снежниковых систем [69] по анализу аэрокосмических снимков: 1) снежниковые системы расчлененного рельефа с быстрым уменьшением заснеженности в начале таяния и слабым ее изменением в дальнейшем; 2) снежниковые системы мягкого рельефа с постепенным уменьшением заснеженности, особенно медленным в начале и в конце периодов таяния.
От типа снежниковой системы зависит разница между высотой нижней границы распространения компактных снежников и высотой нижней границы зон лыжного катания. Верхние границы этой зоны могут подниматься до 4000 м, однако в Европе рекреационные центры, размещаемые на столь больших высотах, чрезвычайно редки. В целом, верхняя граница определяется порогом обморожения [97] как критерием разграничения благоприятных и неблагоприятных типов погоды холодного времени года. Даже летний туризм, спорт и отдых в нивально-гляциальном поясе приравнивается к зимней рекреации. Оценка холодных типов погоды производится для горнолыжного туризма и спорта. Она основана на физиолого-гигиенической классификации погоды, разработанной И.С. Кандрором, Д.М. Деминой и Е.М. Ратнером и использованной в дальнейшем Л.А. Чубуковым [118]. Эта типизация погоды учитывает теплоощущения человека, средневзвешенную температуру кожи, потоотделение, терморегуляторные нагрузки. Каждый тип погоды характеризуется температурой, ветром, солнечной радиацией (для декабря, января - в Альпах, для декабря, января, февраля - в Скандинавии и для декабря, января и первой половины февраля - на Кавказе солнечная радиация не учитывается из-за короткого дня и низкого стояния солнца), теплоизоляционными свойствами одежды. При оценке холодных погод для горнолыжного туризма и спорта при определении порога обморожения используется температурно-ветровой критерий комфортности. При типах погоды 1-Х обморожения невозможны, поэтому этот тип погоды благоприятен и частично благоприятен для рекреационного ядра, для «зеленых» и «синих» горнолыжных трасс.
Оценка лавинного риска при проектировании горно-рекреационных комплексов
Ошибки в проектировании горно-рекреационных центров, неоднозначность в методиках оценки лавинного риска и отсутствие стройной научной организации горного пространства приводят к массовой гибели людей и огромным экономическим потерям. Мер борьбы с лавинами и предупреждения катастроф достаточно много [12,20,44,75]. Вместе с тем перенасыщение горных ландшафтов защитными инженерными сооружениями нарушает их гармоничность. Условия обеспечения безопасности людей и необходимость сохранения качеств природной среды требует, чтобы проектирование горнолыжных курортов имело бы свои ограничения. При планировании, проектировании и управлении территориально-рекреационными системами в горах необходимо использовать понятие - "лавинный риск" [3]. Лавинный риск - это вероятность и степень опасности негативных изменений в структуре и функционировании природных и природно-антропогенных систем в случае естественного (природного) и/или искусственного лавинообразования. Оценка лавинного риска является главным показателем пригодности горного пространства для проектирования горнолыжного комплекса. К сожалению, известен ряд примеров неудачного выбора и неправильного использования территории, что приводит к деформациям инженерных сооружений и создает опасность для здоровья и жизни людей.
Лавинный риск, прежде всего, определяет: 1) территориальное размещение рекреационной системы; 2) вместимость рекреационной системы (емкость); 3) планировочную структуру рекреационной системы; 4) безопасную площадь и комфортность рекреационного пространства; 5) материальные затраты на противолавинную деятельность. В зарубежной литературе в общем виде формируется задача качественной и количественной оценки риска неблагоприятных и опасных природных явлений. В основе положена структурная формула риска Троксера-Бохненблюста [128]. Ю.Б. Андреев и А.Н. Божинский предложили другую общую структурную формулу риска и выделили три компонента: временной Rt, пространственный Rs и антропогенный Ra [3,4]. Временной компонент характеризует длительность лавиноопасного периода и повторяемость (частоту) схода лавин. Пространственный компонент зависит от распределения лавинной активности на исследуемой территории и отражает частоту неблагоприятных и опасных природных явлений по пространственной координате. Антропогенный компонент определяется соответствующей нагрузкой на высокогорные территории. Очевидно, антропогенный компонент обуславливается экономическими и социальными факторами. В рекреационной системе технологические, людские и транспортные потоки могут сильно варьировать, поэтому антропогенный компонент лавинного риска следует разделить на две части: пространственный антропогенный компонент Ras и временной антропогенный компонент Rat. В итоге, общая структурная формула лавинного риска будет выглядеть так R=a Rg+p Ra=y Rgs+д Rgt+є Ras+ Rat, (3.1) где R - лавинный риск; Rg - потенциальный лавинный риск; Rgs - пространственный физико-географический компонент; Rgt - временной физико-географический компонент; Ras - пространственный антропогенный компонента; Rat - временной антропогенный компонент; а,р,у,5,є, - специальные параметры значимости определенного компонента. Параметры значимости определяются на основе экспертной оценки лавинной опасности, сделанной профессиональными лавинщиками и горными гидами, проработавшими на исследуемой территории более 15 лет.
Физико-географический пространственный компонент зависит от таких природных факторов как: 1) угол наклона поверхности склона в зоне зарождения лавины; 2) конфигурация эрозионных врезов, денудационных воронок или деформированных каров; 3) шероховатость подстилающей поверхности; 4) тип растительности в лавиносборе; 5) наличие естественных и искусственных преград, а также участков отвесных скал на пути движения лавинного потока. Напротив, физико-географический временной компонент определяется в основном снегометеорологическими и структурно-гляциологическими факторами: 1) режим выпадения твердых осадков (повторяемость и интенсивность снегопадов); 2) высота снежного покрова; 3) режим метелевого переноса; 4) стратиграфия снежной толщи и наличие горизонтов разрыхления. Антропогенный пространственный компонент лавинного риска зависит от таких социально-экономических факторов как: 1) планировочная структура рекреационных систем; 2) территориальное расположение основных компонентов геотехнической системы и их взаиморасположение; 3) инженерная защита от лавин. Антропогенный временной компонент лавинного риска обуславливается уже другими социально-экономическими факторами, такими как: 1) сезонность технологических, людских и транспортных потоков внутри геотехнической системы; 2) недельная цикличность технологических, людских и транспортных потоков внутри геотехнической системы; 3) суточная цикличность технологических, людских и транспортных потоков внутри геотехнической системы; 4) искусственный обстрел склонов и другие профилактические противолавинные мероприятия.
На основе предложенной структурной формулы можно давать как качественную, так и количественную оценку лавинного риска. Для качественной оценки можно разбить компоненты лавинного риска на пять уровней: Rj, R2, R3, R4 и 7?j. Нижние индексы будут соответствовать следующим ситуациям: 1 балл или первая степень опасности - очень маленькая вероятность, что событие произойдет Р=0 - 0,2; 2 балла или вторая степень опасности - маленькая вероятность, что событие произойдет Р=0,2 - 0,4; 3 балла или третья степень опасности - событие может произойти или не произойти с вероятностью Р=0,4 - 0,6; 4 балла или четвертая степень опасности - большая вероятность, что событие произойдет Р=0,6 - 0,8; 5 баллов или пятая степень опасности - очень большая вероятность, что событие произойдет Р=0,8 -1. Сначала разберем ситуацию с потенциальным лавинным риском, т.е. когда а,р,у,5,є, = 0. Затем можно разбить каждый компонент на пять классов. Для местной оценки физико-географического пространственного компонента Rgs следует использовать зоны с разной повторяемостью лавин на основе дальности выброса: 1 балл - зона аккумуляции редких лавин, перекрывающих дно долины; 2 балла - зона аккумуляции лавин, выходящая за пределы минерального конуса выноса; 3 балла - зона аккумуляции лавин в пределах минерального конуса выноса; 4 балла - зона транзита лотковых лавин и зона транзита и аккумуляции снежных осовов и снежных плит; 5 баллов - зона зарождения лотковых лавин, снежных осовов и снежных плит. Для региональной оценки физико-географического пространственного компонента Rgs при проектировании рекреационной системы можно использовать плотность лавиносборов, т.е. число N лавиносборов на единицу длины или площади дна долины. В ряде случаев можно использовать приведенную плотность п, равную произведению N на безразмерный множитель, косвенно характеризующий относительный объем лавины. Для детальной оценки физико-географического временного компонента лавинного риска Rgt можно воспользоваться работами [27,113] В этих работах на основе математической методики ( диагностических игр» строились формальные правила прогноза лавин.
Поиск оптимальных параметров территории для строительства горнорекреационных центров
Горно-рекреационный центр представляет собой сложный технический комплекс, состоящий из зданий и сооружений различного назначения, оборудованный сетью транспортных и инженерных коммуникаций и размещаемый в горной нивально-гляциальной среде. Поэтому вопрос о степени и способе вмешательства в эту среду, а также проблема гармоничного сочетания искусственных и естественных элементов среды или иными словами, слияния сооружений и природного ландшафта в единый организм - приобретают особую остроту [37]. Задача сохранения природных комплексов от разрушения является одной из важнейших при освоении горных рекреационных пространств. В горнорекреационном центре большое значение имеет присутствие лесных участков, защищающих лыжные трассы от резких холодных ветров и способствующих разнообразию пейзажа. Вместе с тем следует иметь в виду, что прокладка лыжных трасс на залесённых склонах часто неизбежно сопровождается значительными вырубками леса [76]. Сказанное относится также и к строительству канатных подъемников и фуникулеров. В результате неправильно проводимых вырубок леса и постепенной деградации почвенно-растительных сообществ естественный горный ландшафт претерпевает значительные изменения [178,181]. Так, строительство подвесной канатной дороги в лесной зоне, при перепаде высот до 800 м требует вырубки на площади до 15 га. В Австрии во время горнолыжного бума 70-х годов ежегодно для устройства канатных подъемников в горных рекреационных зонах уничтожались леса на площади 130 га. Катастрофа и гибель многих людей на австрийских курортах в феврале 1999 г. произошла во многом из-за вырубок леса, т.к. они приводят к уменьшению устойчивости снежного покрова на склоне при интенсивном снегопаде и к нарушению снежно-лавинного режима. Еще в большей степени, чем трассы и канатные подъемники, ущерб природному ландшафту наносит строительство автомобильных дорог.
Проходя по горным склонам, разрушая их и обесценивая для горнолыжного туризма и спорта, автомобильные дороги и площадки для парковки автомашин, автобусов и автокараванов занимают значительные территории лесов и горных пастбищ, в частности прокладка автострад через лесные массивы требует вырубки просек шириной до 35-40 м [171]. Поэтому при проектировании горно-рекреационных центров необходимо точно знать параметры территории, требуемой для строительства горнолыжных трасс, канатных подъемников и автодорог, чтобы можно было выбрать альтернативные варианты проектирования при минимальном ущербе природному ландшафту. Анализ рекреационных центров Западной Европы и Северной Америки позволяет выделить десять основных вариантов расположения лыжных полей по их отношению к жилищному комплексу (рис.5.2): 1. Расположение лыжных полей на двух противоположных склонах долины смежно с рекреационным центром при направлении скатов в долину. Данное расположение лыжных полей позволяет обеспечить возможность выбора желаемой трассы в соответствии с качеством снежного покрова, освещенностью, ветром, а также ее загрузкой в определенный момент времени. Кроме того, наличие лыжных полей на склонах различной экспозиции позволяет в некоторых случаях увеличивать продолжительность комфортного сезона и дифференцировать наилучшим образом назначение тех или участков лыжных полей применительно к уровню профессиональной подготовки спортсменов и туристов.
Противостоящие положение лыжных полей обеспечивает возможность применения различных типов планировочных структур, что характерно для многих рекреационных центров, в частности для Альп д Юэз (см. рис. 5.2), Ле Дез Альп, Ле Менюир, Мерибель-Моттаре (Франция), Кортина д Ампеццо, Ливиньо, Сестриер (Италия), Давос (Швейцария), Лех, Цюрс (Австрия). 2. Расположение лыжных полей на двух противоположных склонах долины смежно с рекреационным центром и на одном склоне, расположенном за водоразделом. Данное расположение лыжных полей меняет направление скатов, позволяет использовать склоны различной экспозиции и расширить границы лыжного пространства, тяготеющего к рекреационному центру. Недостатком такого положения является увеличение времени, необходимого туристам для передвижения между жилищами и лыжными пространствами, и увеличение числа подъемников. Типы планировочных структур, которые могут быть применены в данном случае, имеют достаточно широкий диапазон. Характерными примерами данного варианта расположения лыжных полей является рекреационные центры Бадгаштейн, Заальбах, Аксамер (Австрия), Вальморель, Межев (Франция). 3. Расположение на соседних склонах долин, сходящихся под углом, смежно друг с другом и с рекреационными центрами. Для данного случая является характерным: направление скатов в противоположные стороны, возможность использования склонов различной экспозиции, образование тесных связей между рекреационными центрами и взаимообмена туристов. Изложенный принцип характерен, например, для рекреационных центров Сант-Антон и Сант-Кристоф, Зеефельд и Райт, Серфаус и Фисс, Монтафон-Шрунс (Австрия). 4.
Последовательное расположение лыжных полей на смежных склонах нескольких параллельно лежащих долин смежно с рекреационными центрами при направлении скатов в одну и в противоположные стороны. Данный случай позволяет образовать многофункциональную рекреационную систему с многокилометровой последовательностью непрерывных подъемов и лыжных спусков, значительным числом специализированных и взаимосвязанных рекреационных центров, использующих крупное по своим размерам рекреационное пространства. Такое пространство часто называют "горнолыжной областью". Технологическое интегрирование элементов расселения и тесные внутрирекреационные связи, образующиеся при этом, позволяют максимально использовать рекреационные ресурсы, значительно повышают рентабельность приемной базы и обеспечивают быструю окупаемость сооружений. Данный вариант расположения лыжных полей позволил сформировать рекреационную систему Сант Иоханн - Киубюэль -Кирхберг - Вестендорф - Хопфгартен - Оберах (Австрия), а также другие системы: "Три Долины", включающую Валь Торанс -Менуир - Мерибель - Моттаре -Куршевель (Франция), "Четыре Ущелья" (см. рис. 5.3), объединяющую Вербье -Вэйзона - Тион - Ненда (Швейцария). 5. Расположение лыжных полей на одном склоне, обращенном в долину, смежно с рекреационным ядром. Наибольший эффект при таком расположении лыжных полей может быть достигнут для склона северной экспозиции, т.к. только в этом случае возможна продолжительная эксплуатация горнолыжного комплекса. Внецентричное положение лыжных полей требует соответствующей планировочной организации рекреационного центра.
В данном случае наиболее часто употребляется вариант интегрированной или компактной моноцентрической планировочной структуры, однако, если лыжное пространство простирается по одному склону долины на большое расстояние, являясь при этом однородным и лавинобезопасным, целесообразно применение линейных полицентрических структур. Приведенное расположение лыжных полей наблюдается, например, в рекреационных центрах Бад Хофгастайн, Целль ам Зее (Австрия, см. рис 5.4), Шамрусс, Ле Корбьер (Франция), Чегет, Азау, Домбай (Россия). 6. Автономное расположение лыжных полей, при котором последние отделены от рекреационного ядра естественной преградой (река, крутой обрывистый склон долины и т.д.). Отсутствие непосредственного контакта между лыжным пространством и рекреационным ядром нежелательно при планировочной организации рекреационного центра. Однако в зависимости от конкретных географических условий данный прием может быть единственно возможным, например, при отсутствии рядом с подходящей строительной площадкой лыжных полей, имеющих необходимые параметры и экспозиции или при расположении лыжных полей за естественной преградой и на склоне, значительно приподнятым над долиной. В этом случае требуется сооружение дополнительных подъемников для нормального функционирования рекреационного центра и значительно большего времени для достижения рекреантами лыжных трасс. Автономное расположение лыжных полей характерно, в частности, для рекреационных центров Инсбрука (Австрия, см. рис. 5.5), Пунт Мюраль, Сюрлей, Силь -Мария (Швеция), планируемый Сектор Е в Азау (Россия).
