Extreme avalanche runout: a comparison of empirical models

摘要

The prediction of snow avalanche runout distances and the probability of exceeding the predicted positions is the first and most important step required before making decisions about placement of facilities or control structures in snow avalanche prone terrain. There are two main prediction methods for calculating runout distances: (1) procedures linked to the selection of friction coefficients in avalanche dynamic models, and (2) empirical, statistical prediction based on terrain parameters for a set of extreme runout distances for the mountain range in question. Within the second method there are presently two competing empirical approaches to prediction: (i) ordinary least squares regression analysis related to angles measured for the path profile in question, and (ii) extreme value prediction of runout based on a Gumbel distribution of a dimensionless terrain parameter. In this paper a comparison of the two empirical methods with emphasis on the slope steepness in the runout zone is provided. The comparison is important, since the choice of method does affect the probability of the runout position being exceeded, particularly far into the runout zone where facilities are most likely to be located. The analysis shows that comparison of the models hinges on slope steepness in the runout zone and differences in calculating exceedance probabilities from the distributions used in the analysis (Gumbel distribution and Gaussian). The method based on the dimensionless Gumbel parameter provides more conservative predictions for flat terrain in the runout zone, and the regression - least squares method is more conservative for steep terrain in the runout zone. In addition, the Gumbel method is shown to be compatible with the characteristics of runout zone slope steepness shown by field data: there is very little dependence of runout distance on runout zone slope steepness.Key words: snow avalanche, runout, empirical methods, statistical methods.La prédiction des distances de parcours d'une avalanche de neige et la probabilité de dépasser les positions prédites est la première et plus importante étape avant de prendre des décisions sur l'emplacement des structures d'équipement et de contrôle dans les secteurs sujets aux avalanches de neige. Il existe deux méthodes principales de prédiction pour les distances de parcours: (1) des procédures liées à la sélection des coefficients de frottement dans les modèles dynamiques d'avalanches, et (2) une prédiction empirique et statistique basée sur les paramètres de terrain pour un ensemble de distances de parcours extrêmes pour la chaîne de montagnes concernée. Dans la seconde méthode, il y a présentement deux approches empiriques concurrentes de prédiction: (i) une analyse ordinaire de régression par les moindres carrés en rapport avec les angles mesurés pour le profil de parcours en question, et (ii) la valeur extrême de prédiction du parcours basée sur la distribution de Gumbel d'un paramètre sans dimension de terrain. Dans cet article, on fournit une comparaison des deux méthodes empiriques avec une emphase sur la raideur de la pente dans la zone de parcours. La comparaison est importante puisque le choix de la méthode affecte la probabilité que la position de la déposition soit excédée, particulièrement loin dans la zone de parcours où les équipements sont le plus sujets à être localisés. L'analyse montre que la comparaison des modèles tourne autour de la raideur de la pente dans la zone de parcours et des différences dans le calcul des probabilités de dépassement en partant des distributions utilisées dans l'analyse (distribution de Gumbel et Gaussienne). La méthode basée sur le paramètre sans dimension de Gumbel fournit des prédictions plus conservatrices pour un terrain plat dans la zone de parcours et la méthode de régression par les moindres carrés est plus conservatrice pour les terrains abrupts dans la zone de parcours. De plus, on montre que la méthode de Gumbel est compatible avec les caractéristiques de raideur de la pente dans la zone de parcours comme le montrent les données de terrain: il y a une très faible dépendance de la distance de parcours par rapport à la raideur de la pente dans la zone de parcours.Mots clés : avalanche de neige, parcours, méthodes empiriques, méthodes statistiques.[Traduit par la Rédaction]