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On the Flow of Avalanching Snow

Published online by Cambridge University Press:  30 January 2017

M. Heimgartner*
Affiliation:
Eidgenössisches Institut für Schnee- und Lawinenforschung, 7260 Weissfluhjoch/Davos, Switzerland
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Variation of flow depth of a flowing avalanche caused by a change in the slope angle is examined using Bernoulli’s energy equation, used in hydraulics to determine a non-uniform steady flow. This equation is modified for a material with internal friction and a strongly curved track. The calculated flow depths are compared with those obtained by tests with a snow slide. In the flow model dry and turbulent friction are taken into account. Friction coefficients are estimated comparing calculated and measured flow depths. It appears that in wet snow they differ from those of dry snow. Finally, this model is used to calculate the runout distance of a natural avalanche.

Résumé

Résumé

Sur le mouvement d’une avalanche coulante. La variation en épaisseur d’une avalanche coulante causée par un changement de pente est examinée au moyen de l’équation de Bernoulli qui est connue en hydraulique pour déterminer un écoulement stationnaire non uniforme. Cette équation est adaptée à des matériaux possédant un frottement interne et à une trajectoire fortement courbée. Les épaisseurs ainsi calculées sont comparées à celles qui ont été obtenues par des essais sur une glissoire de neige. Dans le modèle d’écoulement un frottement indépendant de la vitesse et un frottement turbulent sont pris en compte. Les coefficients de frottement sont estimés par comparaison des épaisseurs calculées et mesurées. Il apparaît qu’ils diffèrent dans une neige mouillée de ceux d’une neige sèche. Pour finir ce modèle est utilisé pour calculer la distance d’arrêt d’une avalanche naturelle.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Zur Bewegung von Fliesslawinen. Mit der in der Hydraulik üblichen Energiegleichung von Bernoulli für stationär ungleichförmige Abflüsse, welche für ein Material mit innerer Reibung und stark gekrümmte Bahnkurven umgeformt wurde, wird die Fliesshöhenändcrung einer Fliesslawine nach einem Gefällsbruch untersucht und mit Messungen auf einer Schneegleitbahn verglichen. Das Abflussmodell berücksichtigt trockene und turbulente Reibung, deren Koeffizienten aus Vergleich der gemessenen mit der gerechneten Fliesshöhe abgeschätzt werden. Es zeigt sich, dass diese Koeffizienten für trockenen und nassen Schnee verschieden sind. Abschliessend wird mit diesem Modell die Auslaufstrecke einer natürlichen Lawine machgerechnet.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © International Glaciological Society 1977
Figure 0

Fig. 1.Velocity distribution in curved channels.

Figure 1

Fig. 2.Mohr-Coulomb hypothesis.

Figure 2

Fig. 3.Bernoulli’s equation modified for avalanches.

Figure 3

Fig. 4.Specific energy versus flow depth.

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Fig. 5.Flow on test slide at Weissfluhjoch.

Figure 5

TABLE I.MEASURED AND CALCULATED FLOW DEPTHS FOR TU = 1.0 m

Figure 6

Fig. 6.Track section of “Skilehrerhalde” avalanche, so January 1974, Weissfluhjoch/Davos.

Figure 7

TABLE II.OBSERVATIONS AND DERIVED DATA FROM THE ARTIFICIALLY-RELEASED AVALANCHE