这是唐代大诗人李白又一首关于描写自然运动的诗。你们看，诗人把庐山瀑布写得多有诗意。如果要把它转来描述雪崩，你们看是否也有几分恰当。当然，不切合之处也是很明显的。首先，瀑布是在山岩上下固定的水道作基本上是垂直的下落运动。瀑布下来一桶水，到地上还是一桶水，它不会增多。而且它还因风吹而飘散一些和分散开来，所以它砸到戏水人们的头上，并无伤害；而雪崩却是一旦顶上积雪体产生断裂，受干扰而失稳的雪崩体离开山坡的初始位置，在重力作用下，挤压推动着下头的雪体。下行的雪体裹胁着沿程山坡两侧的积雪，令雪崩体体积以极快的速度增大，以愈来愈大的气势，雷霆万钧之力，扫荡着山坡及雪崩槽沿途两侧的一切力图阻滞其下崩运动的障碍。不管是岩石、树林、土堤，还是房屋建筑、车辆及人畜。因此，人们要是碰到，能拣条命，就算你命大了。这是为什么呢？首先是因为形成瀑布的水流由于其密度要比空气大千倍，粘性要比空气大百倍。因此，水流在下落过程中空气没有多大能力阻滞它运动，也没给它增加什么质量。水流的动量虽然有所增加，但因受阻力及压力作用而下落散在较大面积上，再加上瀑布高度一般不高，所以，动量增加不大，不会对人们造成什么伤害；而雪崩产生的雪崩体与空气相比，其密度仅比空气大几倍。因此，在主雪崩体的冲击、剪切和推动作用下主崩道上的积雪及其它杂物、特别还有大量空气的加入，令雪崩气雪二相流体，在向下崩泻的过程中，质量很快增加；其二是高山上下来的雪崩体，把高位置所具有的位能（或势能），转换成动能。从而令雪崩体下崩的速度越来越快。由于高山比瀑布要高得多，因此位能和转变成的动能也大得多；其三是这快速下崩运动的雪体，根据柏努利定律，将造成越来越低的气压。再根据流体连续性定理，雪崩体周围的空气也将要极力进去补充，从而造成巨大的空气团一并往下冲，这就是雪崩风。它不但具有炸弹冲击波样的破坏力，而且可令被扫及的动物和人员因气压低而窒息；最后，也是很重要的是雪崩雪气二相流体，同样由于中部流体运动速度高，气压小，在二次流作用下，两侧一定范围内的雪粒也将大量进入到主流而一起下崩。因此，雪崩体不仅因其质量巨大，速度快速，而且由于它带动周围的气体密度较小，受地表阻力作用也小。所以雪崩体上的气流将以比雪崩体大的多的运动速度往下冲击。产生冲击波似的雪崩风，从而可造成巨大的破坏和影响很长距离。不仅越过雪崩槽区和山坡，而且可越过槽下的公路、甚至把公路上的汽车吹过坡下的河流，掷到对面的河岸及山坡上。因此，我们可否修改李白上面的诗，来描述祁连山上的雪崩：

                                                                                                          观祁连山雪崩

 正是雷霆落九天。

                       （22）

    式中m为火箭的质量，Z、和分别为火箭上升高度、上升速度和上升加速度。g为重力加速度，K为阻力系数，c =为火箭反推速度。为火箭的发动机喷射速度。方程（22）式左项为惯性力，右第一、二和三项分别为重力、阻力和反推力。以上方程就是说火箭垂直运动的作用力与重力、所受空气阻力和由于质量极大减少产生的冲量相平衡。其中由于运动速度快，阻力已进入平方区，即阻力与运动速度平分成正比。近似地，雪崩的运动方程在以坡面向下为x方向时，可写为：

                                      （23）

    式中R=g(sinθ－μcosθ) θ为山坡坡度。μ为坡面动力摩擦系数。其余各项意义同上。由（22）和（23）两方程可见，雪崩和火箭的运动方程确是十分相似，或可说是完全相同的。不同的仅在右边一、三两项的正页号和其中系数的内容。根据实验相似理论可知，所有运动方程一样的运动，都是相似的运动。因此，雪崩下崩与火箭上升运动是同一种类型的运动或是基本相似的两种运动。下面来讨论方程的解。由于火箭运动不是我们关心的重点，下面仅讨论雪崩的运动。要解上方程，主要要知道沿程雪崩体质量m随时间的变化。由运动分析可知，雪崩体的质量m可表示为：m=hbx，为积雪层平均密度，h为平均厚度，b为雪崩影响范围的平均宽度，一般要大大于雪崩槽的宽度。x为雪崩体的运动长度。当我们仅研究单位宽度（即b=1米）雪崩流的时候，方程（23）变为：

                                           （24）

    式中，=k/( h  ) ，。上方程是一个一阶线性常微分方程。其解为：

                                                  （25）

                                             （26）

    （24）及（25）两个方程解的初边条件是：x=0，=0和t=0,x=0。由式（25）可见，雪崩开始段速度随距离的平方根x^1/2而增加，增加得并不快。如下崩4米后，速度才增加了一倍。它又是随着坡度θ，密度和积雪厚度h等等增大而增大和随着坡面动摩擦系数μ增大而减少的。但从式（26）可见，雪崩运动距离随运动时间t的平方而快速增加，即时间增加1倍，运动距离要增加4倍。举个例子：如雪崩体第一秒种走1米，那么第二秒钟要运动4米，第4秒钟要运动16米，第8秒钟要运动64米。…… 这样，一个2公里长的山坡，雪崩体大约只需1分钟多点的时间就到地了。可见，雪崩是一个十分快速和多么可怕的运动呀。当然，比起自由落体还是慢一些，当不考虑空气阻力时，这个高度，自由落体只要20秒钟就到地了。

    下面再来讲讲我们在天山雪崩站的故事。正如第二章所讲，1961年9月，由新疆军区生产办公室委托新疆科委把中国科学院冰川冻土所和新疆分院地质地理所，新疆交通公路管理局和公路设计院，新疆气象局（台、站）和公路养路段等单位组成新疆雪害考察防治工作队。天山雪崩站（照片30）事实上是依附在伊（宁）诺（羌）国道的乘胜道班。不过是增加了一个气象观测场（照片31）和相应的雪崩实验观测设备。为什么把这道班选为雪崩试验、观测站呢？原因是此路段位于巩乃斯河谷，山高、坡陡和下雪量十分丰富。

                      

    据区气象局和焉（耆）伊（宁）公路交通部门记载，这里的雪害主要分布于巩乃斯河上游天山中山地带。巩乃斯河谷上游发生的主要是吹雪危害，而中游则是雪崩危害。据访问得知，这里雪崩几乎是年年都有，但大的雪崩大约是10年一个周期。在我们建站前一年冬季，这里就发生了近半个世纪以来最大的一次大雪崩灾害。据公路段长的日记记载：“1966年12月20日前在当地下了大雪，估计下雪量平均达到50厘米以上。山谷平地已积雪1米以上，而山坡积雪许多已达1.5米。20日我们往前开的两辆汽车被前方的小雪崩（坡面滑雪）埋了，只好返回这里的道班过夜。第二天凌晨，我被敲门声惊醒，不一会道班对面山坡上发生了大雪崩。雪崩雪越过了公路，从道班房子的窗户冲入室内，厚度超过1米，我们全室的人均被雪埋没。我们身上、手上被碎玻璃划伤了好几处。雪崩雪流还越过屋顶，扫掉房檐，并在房后仃积下来，厚有1米多。而房前的积雪更厚，大约有7-8米厚，总积雪量估计在8000立方米左右。接着雪崩在山谷中断续发生，回声此起彼伏。如雷震耳的声响，游荡在被雪吞没的整个山谷。天阴沉沉的看不见太阳，山谷里一切活动都被抑制了，人们几乎都喘不过气来。这样的情景持续到22日才算结束。雪崩过后，眼前的公路不见了，远处的路堑被填干了。雪崩雪堆满了半填半挖路段，恢复了原始坡形，河流也被堵塞，形成大小不等的湖泊。部份森林被破坏，电线杆电线被砸断，通讯也中断了。这次雪灾使交通阻断持续了4个月，造成巨大的损失（照片32、33）。或许正是这场雪崩大灾害，才促使自治区公路交通、军区和科学院等部门，决定成立雪害考察防治工作队和决定在艾肯达坂建立吹雪实验站及在巩乃斯河谷建立雪崩实验观测站。

    公路段长的上述日记，几乎涵盖了天山中山带季节性雪崩的所有科学问题：雪崩的形成、运动和破坏作用及危害过程。

                                    

                       (27)

    式中C为山坡上雪层的内聚力(以Pa计)，ρ为雪的容积密度（以g/cm³计），为山坡坡度（以度计）和tgφ=f，为雪层与山坡的摩擦系数。由（27）式可见，雪崩的临界积雪厚度h_t与雪粒内聚力C和雪层与山坡摩阻f成正比，而与雪体容重ρ及山坡坡度成反比。另者，由（27）式，也可很方便给出在临界积雪厚度h_t条件下的雪崩临界山坡坡度_t ：                  

                    （28）

    由（28）式可见，雪崩的临界山坡坡度_t是随雪层与山坡的摩擦阻力f和雪层内聚力C成正比，而与临界积雪厚度h_t和雪层容重ρ为反比。

已。由图24和照片34及图25可见，雪崩发生首先是雪崩体要与成片的积雪分离开来，即出现断裂。这就是为什么横穿有厚积雪的雪崩槽是

危险的原因。因为它可人为造成初始的断裂线。一旦初始的雪崩体与成片的积雪体分裂开，那本来已是十分微弱的雪层及雪粒间的内聚力突然消失，沉重的雪崩体就很容易在受到其它刺激因素作用下，如呼喊声、众人沉重的脚步声、汽车行走震动或者阵风吹括，都可能会失稳而向下滑动，这就是雪崩的开始。可见雪崩开始时的运动初速度是接近于零的。而雪崩在运动过程中的速度，又是

 

与雪崩体的质量及其空间分布，山坡坡度及阻力和地形曲折、拐弯等等有关。至于雪崩开始后，雪崩道上的积雪很快逐渐地推挤随主雪崩体一道迅速下崩。再加上由于通道中心的运动速度快，中心的空气压力低，两侧的积雪就在这个压力梯度力作用下，向中心移动，这就是所谓二次流的作用；当然，还应以主流的直接冲击剪切携带的作用为主，以二次流的收敛、集中为辅。总之，雪崩在坡上，直至落地之前，雪崩体的运动速度都应是一直在增加的，这从表1可很清楚地看出。但在落地前一短时间，当感受到地表或山谷的阻力时，雪崩体的运动速度会很快减速，以便落地后变为零速度。但大量的动能还是被雪崩风所携带，它还有巨大的冲击和破坏力，尽管它已不是雪崩的主体了。至于如何考虑雪崩的末速度，那从上面的讨论已可见一斑。而从下面的资料（表2）。也可得到进一步的了解。

                                                   

                                             表2   典型沟（5号）各段雪崩运动速度计量统计表

    下面我们再进一步来谈谈雪崩防治。雪崩防治与滑坡防治相近，不外是固、阻、输、导、化和促六个字。前面四个字是对自然界二相流动产生的灾害防治具有普遍意义的。风沙、风雪和泥沙都适用。但具体对象不同罢了。对雪崩，固是通过坡面植树或搞坡面梯级工程，以达到固定积雪，不让雪崩发生（照片35）；阻是力图阻滞雪崩发生，如采用防雪崩栅栏、土丘群等（照片36）；输是采用工程措施，如铁丝笼堤和侧导板，促使雪崩改变运动方向（照片37），或采用明洞等办法，以达到保护公路，不让大量雪沉积在公路等保护带上（图26）。至于化和促，指的是采用化学或物理的办法，化掉坡上的积雪，从而防止或减轻雪崩的危害；促是采用人工方法，或打炮或扔炸弹和人工干扰，促使雪崩按我们的时间和强度进行。从而不发生大雪崩灾难。特别因为紧急任务要通过雪崩槽，可人工干扰，让雪崩提早爆发，人员接着再过去，也就安全了。