Problems of risk management in the technosphere Problems of risk management in the technosphere Проблемы управления рисками в техносфере 1998-8990 98863 10.61260/1998-8990-2025-1-30-40 Снижение рисков и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Обеспечение безопасности при ЧС Risk reduction and elimination of consequences of emergency situations. Ensuring safety in case of emergency Снижение рисков и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Обеспечение безопасности при ЧС COMPUTER SIMULATION OF THE EFFECTS OF AN AVALANCHE ON INFRASTRUCTURE FACILITIES IN EMERGENCIES КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЙ СНЕЖНОЙ ЛАВИНЫ НА ОБЪЕКТЫ ИНФРАСТРУКТУРЫ В УСЛОВИЯХ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ https://orcid.org/0000-0002-8926-3151 Калач Андрей Владимирович Kalach Andrey V. a_kalach@mail.ru

доктор химических наук;

doctor of chemical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-6150-1090 Соловьев Александр Семенович Семенович Soloviev Alexander S. ASoloviev58@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0001-6855-8703 Лентяева Татьяна Владимировна Lentyaeva Tatyana V. mtv_ef2@mail.ru Воронежский институт ФСИН России Воронеж Россия Voronezh institute of the federal penitentiary service of Russia Voronezh Russian Federation Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Санкт-Петербург Россия State fire service of EMERCOM of Russia Saint-Petersburg Russian Federation Воронежский институт ФСИН России Воронеж Россия Voronezh institute of the federal penitentiary service of Russia Voronezh Russian Federation Институт кибербезопасности и информационных технологий МИРЭА – Российского технологического университета Москва Россия Institute of cybersecurity and information technologies of MIREA – Russian technological university Moscow Russian Federation 16 05 2025 16 05 2025 2025 1 30 40 22 10 2024 20 01 2025 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/98863/view

Рассмотрены результаты разработки оригинальной модели прогнозирования последствий взаимодействия снежной лавины с элементами инфраструктуры (строениями). Количественные результаты воздействия снежной лавины на строения рассчитывали модифицированным численным методом Эйлера-Коши. Для детального изучения смещения и разрушения построек снежной лавиной создана программная реализация алгоритма решения математической модели. Было проведено компьютерное моделирование разрушительного воздействия снежной лавины на основе официальных данных о сходе лавины в районе склона горы «Отдельная» населенного пункта Талнах (город-спутник г. Норильска Красноярского края). Показано, что разработанная модель воздействий лавины на объекты инфраструктуры в условиях чрезвычайной ситуации адекватно описывает результаты схода снежной массы. Представлены результаты объемного моделирования движения лавины объемом в несколько тысяч кубических метров. Модель позволила не только адекватно воспроизвести смещения домов, близкие к реальным, но и восстановить подробную картину механического поведения домов под действием лавины.

The article discusses the results of developing an original model for predicting the consequences of the interaction of a snow avalanche with infrastructure elements (buildings). Quantitative results of the impact of a snow avalanche on buildings calculated using the modified Euler-Cauchy numerical method. For a detailed study of the displacement and destruction of buildings by a snow avalanche, a software implementation of an algorithm for solving a mathematical model created. A computer simulation of the destructive impact of a snow avalanche carried out based on official data on an avalanche in the area of the slope of mount «Otdelnaya», settlement Talnakh (satellite city of Norilsk, Krasnoyarsk territory). It shown that the developed model of the impact of an avalanche on infrastructure facilities in an emergency adequately describes the results of snow melting. The results of volumetric modeling of the movement of an avalanche with a volume of several thousand cubic meters presented. The model made it possible not only adequately reproduce displacements of houses that are close to real ones, but also restore a detailed picture of the mechanical behavior of houses under the influence of an avalanche.

 снег снежная лавина моделирование динамика частиц эксперимент имитация траектория движения snow snow avalanche modeling particle dynamics experiment simulation motion trajectory

Looking to the ‘20s: Computer-assisted avalanche forecasting in Canada /J.A. Floyer [et al.] // International Snow Science Workshop, Proceedings. USA: Breckenridge, CO, 2016. P. 2016. Looking to the ‘20s: Computer-assisted avalanche forecasting in Canada /J.A. Floyer [et al.] // International Snow Science Workshop, Proceedings. USA: Breckenridge, CO, 2016. P. 2016. Bovee M., Srivastava R., Mak B. A conceptual framework and belief-function approach to assessing overall information quality // Int. J. Intell. Syst. 2003. Vol. 18. P. 51–74. Bovee M., Srivastava R., Mak B. A conceptual framework and belief-function approach to assessing overall information quality // Int. J. Intell. Syst. 2003. Vol. 18. P. 51–74. Application of physical snowpack models in support of operational avalanche hazard forecasting: a status report on current implementations and prospects for the future /S. Morin [et al.] // Cold regions science and technology. 2020. № 170. P. 102910. DOI: 10.1016/j.coldregions.2019.102910. Application of physical snowpack models in support of operational avalanche hazard forecasting: a status report on current implementations and prospects for the future /S. Morin [et al.] // Cold regions science and technology. 2020. № 170. P. 102910. DOI: 10.1016/j.coldregions.2019.102910. McClung D.M., Clarke G.K.C. The effects of free water on snow gliding // J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92. P. 6301–6309. McClung D.M., Clarke G.K.C. The effects of free water on snow gliding // J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92. P. 6301–6309. Development and validation of a spatial snow-glide model / G. Leitinger [et al.] // Ecological modelling. 2008. Vol. 211 (3-4). P. 363–374. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2007.09.015. Development and validation of a spatial snow-glide model / G. Leitinger [et al.] // Ecological modelling. 2008. Vol. 211 (3-4). P. 363–374. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2007.09.015. Соловьев А.С. Математическое моделирование чрезвычайных ситуаций, связанных с зарождением и сходом снежных лавин: дис. ... д-ра техн. наук. Воронеж, 2014. 287 с. Solov'ev A.S. Matematicheskoe modelirovanie chrezvychajnyh situacij, svyazannyh s zarozhdeniem i skhodom snezhnyh lavin: dis. ... d-ra tekhn. nauk. Voronezh, 2014. 287 s. Development and calibration of a preliminary cellular automata model for snow avalanches / M.V. Avolio [et al.] // Lecture notes in computer science. Vol. 6350. Berlin, Heidelberg: Springer, 2010. DOI: 10.1007/978-3-642-15979-4_9. Development and calibration of a preliminary cellular automata model for snow avalanches / M.V. Avolio [et al.] // Lecture notes in computer science. Vol. 6350. Berlin, Heidelberg: Springer, 2010. DOI: 10.1007/978-3-642-15979-4_9. Leguizamón S. Simulation of snow-cover dynamics using the cellular automata approach // Proceeding of the 8th International symposium on high mountain remote sensing cartography. 2005. P. 87–91. Leguizamón S. Simulation of snow-cover dynamics using the cellular automata approach // Proceeding of the 8th International symposium on high mountain remote sensing cartography. 2005. P. 87–91. Spatial and temporal variability in seasonal snow density / K.J. Bormann [et al.] //J. Hydrol. 2013. Vol. 484. P. 63–73. Spatial and temporal variability in seasonal snow density / K.J. Bormann [et al.] // J. Hydrol. 2013. Vol. 484. P. 63–73. Colbeck S.C. The layered character of snow covers // Rev. Geophys. 1991. Vol. 29 (1). P. 81–96. Colbeck S.C. The layered character of snow covers // Rev. Geophys. 1991. Vol. 29 (1). P. 81–96. In der Gand H., Zupancic M. Snow gliding and avalanches // IAHS-AISH Publ. 1966. Vol. 69. P. 230–242. In der Gand H., Zupancic M. Snow gliding and avalanches // IAHS-AISH Publ. 1966. Vol. 69. P. 230–242. Laatsch W., Baum U. Faktoren der Wald- und Bodenzerstörung durch Schnee in den Alpen // Geoderma. 1971. Vol. 20. P. 324–333. Laatsch W., Baum U. Faktoren der Wald- und Bodenzerstörung durch Schnee in den Alpen // Geoderma. 1971. Vol. 20. P. 324–333. Aksamit N.O., Pomeroy J.W. Near-surface snow particle dynamics from particle tracking velocimetry and turbulence measurements during alpine blowing snow storms // Cryosphere. 2016. Vol. 10. P. 3043–3062. DOI: 10.5194/tc-10-3043-2016. Aksamit N.O., Pomeroy J.W. Near-surface snow particle dynamics from particle tracking velocimetry and turbulence measurements during alpine blowing snow storms // Cryosphere. 2016. Vol. 10. P. 3043–3062. DOI: 10.5194/tc-10-3043-2016. Карпов С.Л. Модели и алгоритмы взаимодействия снежной лавины со смещаемыми и разрушаемыми препятствиями: дис. ... канд. техн. наук. Тамбов: Тамбовский гос. техн. ун-т, 2021. 176 с. Karpov S.L. Modeli i algoritmy vzaimodejstviya snezhnoj laviny so smeshchaemymi i razrushaemymi prepyatstviyami: dis. ... kand. tekhn. nauk. Tambov: Tambovskij gos. tekhn. un-t, 2021. 176 s. Shoop S.A., Phetteplace G., Wieder W.L. Snow Roads at Mcmurdo Station // Series U.S. Army cold regions research and engineering laboratory. Hanover, New Hampshire, 2010. P. 1–112. Shoop S.A., Phetteplace G., Wieder W.L. Snow Roads at Mcmurdo Station // Series U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory. Hanover, New Hampshire, 2010. P. 1–112. Трехмерная модель движения и взаимодействия снежной массы со зданиями и сооружениями: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023662161 от 6 июня 2023 г. / Т.В. Лентяева [и др.]. Trekhmernaya model' dvizheniya i vzaimodejstviya snezhnoj massy so zdaniyami i sooruzheniyami: svidetel'stvo o gosudarstvennoj registracii programmy dlya EVM № 2023662161 ot 6 iyunya 2023 g. / T.V. Lentyaeva [i dr.].