РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ВИЗНАЧЕННЯ ОБ'ЄМІВ СНІГОПРИНОСУ
ДО АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ З УРАХУВАННЯМ РЕГІОНАЛЬНИХ
ОСОБЛИВОСТЕЙ СНІЖНО-ХУРТОВИННОГО РЕЖИМУ
2.1. Теоретичне обґрунтування удосконалювання методу визначення об'ємів снігоприносу до автомобільних доріг
Забезпечення надійного захисту автомобільних доріг від сніжних заметів можливе на основі детального аналізу сніжно-хуртовинного режиму доріг. Снігозатримувальні засоби характеризуються снігозбірною здатністю - об'ємною кількістю снігу, що вони можуть зібрати при заданому мінімальному проносі, безпечному для умов снігозахисту. При недостатній снігозбірній здатності снігозатримувальні пристрої можуть пропускати сніг до дороги, при зайвій снігозбірній здатності - нераціонально використовуються прилягаючі до дороги землі, а також матеріальні засоби.
Необхідна снігозбірна здатність снігозатримувальних пристроїв визначається виходячи з величини об'ємів снігоприносу. Під розрахунковим об'ємом снігоприносу будемо розуміти загальний об'єм снігу, принесений до дороги хуртовинами і відкладений при снігопадах з кожної з її сторін за сильно хуртовинну зиму з визначеною імовірністю перевищення.
Пропонується розрізняти об'єми снігоприносу для територій і об'єми снігоприносу до дороги. Об'єм снігоприносу для території - це максимально можливий об'єм снігу, принесений хуртовинами зі снігозбірного басейну необмеженої ширини позбавленого перешкод, що затримують сніг. У дійсності ж частина снігу затримується в снігозбірних басейнах різними перешкодами. Крім цього кількість принесеного снігу може зменшуватися через малу ширину снігозбірного басейну. Об'єм снігоприносу для дороги дорівнює об'єму снігоприносу для території за винятком об'єму снігу, затриманого в снігозбірному басейні.
Об'єми снігоприносу для території характеризують місцеві особливості сніжно-хуртовинного режиму і знаходять застосування при районуванні. Об'єми снігоприносу для дороги є основою для проектування і призначення снігозахисту.
Розроблена структурна схема визначення розрахункових об'ємів снігоприносу охоплює основні елементи сніжно-хуртовинного режиму автомобільних доріг у регіонах з м'якими зимами (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схема визначення розрахункових об'ємів снігоприносу до автомобільних доріг
Як показано в роботах [24, 73, 76], найбільш прийнятним для визначення об'ємів снігоприносу до автомобільних доріг є метод витрат, вихідними даними для реалізації якого є спостереження на мережі метеорологічних станцій. Підсистема 1 (метеорологічні дані ? загальні об'єми снігоприносу) уявляє собою зв'язок між інтенсивністю та тривалістю метеорологічних елементів та об'ємами снігу, що переноситься. Метеорологічні станції фіксують момент початку та закінчення кожної хуртовини та її вид (поземок, низова чи загальна хуртовина). Швидкість вітру та його напрямок визначаються кожні три години. Крім того кількість перенесеного снігу залежить від стану та характеристик сніжного покриву у снігозбірному басейні. За даними спостережень визначаються висота та щільність покриву. На стан снігу в покриві та в опадах впливає температура та вологість повітря. Для верхових та загальних хуртовин важливим є інтенсивність випадіння снігу.
Підсистема 2 (метеорологічні дані ? зменшення об'ємів снігоприносу) враховує вплив факторів, які можуть спричинити зменшення інтенсивності переносу снігу. До таких факторів відносяться в першу чергу характеристики і параметри, які визначають властивості та стан снігу в покриві та в сніговітровому потоці. Розрахункові об'єми снігоприносу для територій отримують виходячи зі значень загальних об'ємів снігоприносу за виключенням зменшення об'ємів снігоприносу за рахунок несприятливого стану сніжного покриву (підсистеми 3 і 4). Мала ширина снігозбірного басейну, снігозатримувальні засоби чи перешкоди, які розміщаються на його площі, також призводять до певного зменшення об'ємів снігоприносу до автомобільних доріг (підсистема 5). Урахування цього зменшення та основних параметрів дороги дозволяє отримати розрахункові об'єми снігоприносу до автомобільної дороги (підсистеми 6, 7 і 8), на основі яких і виконується проектування снігозахисту (підсистема 9).
Детальний аналіз структурної схеми (рис. 2.1.) визначив основні напрямки удосконалювання методу визначення розрахункових об'ємів снігоприносу для автомобільних доріг у регіонах з м'якими зимами:
* урахування при визначенні інтенсивності переносу снігу його стану в покриві та опадах;
* визначення основних факторів та елементів, від яких залежить інтенсивність переносу снігу при відносно високих температурах повітря;
* встановлення закономірностей формування сніжних відкладень біля автомобільних доріг при переносі вологого снігу;
* визначення особливостей зміни під час відлиг об'ємів та щільності сніжних відкладень, сформованих снігозахисними пристроями біля автомобільних доріг.
2.2. Перенос снігу хуртовинами при високих температурах повітря
Основною відмінністю сніжно-хуртовинного режиму у регіонах з м'якими зимами, що визначає всі інші, є більш високі температури повітря протягом зимового періоду. На деякі особливості хуртовин при високих температурах повітря звернув увагу А.К. Дюнін. В роботі [32] він указує на виразну залежність довжини розгону хуртовини від температури повітря. Чим вище температура, тим за інших рівних умов більше довжина розгону. Це обумовлено більшою зв'язністю часток сніжної поверхні при високих температурах. Істотно погіршуються умови дефляції при високих температурах повітря, близьких до 0?С, і при інтенсивній сонячній радіації. Цей ефект підсилюється при забрудненні сніжного покриву, що сприяє підвищенню поглинання сонячної енергії в поверхневому шарі.
При температурах нижче -5?С довжина розгону хуртовини, як показали польові дослідження [32, 67], має порядок величини 0,5 км і більш. Температура -5?С є порогом значного посилення злипності сніжних часток. Сніг стає вологим чи мокрим. На р