Определение объёмов снегоприноса

Главным источником снежных отложений на дороге является снегоперенос, вызванный метелями. Под действием ветра снежные частицы поднимаются над поверхностью снежного покрова и снова откладываются там, где скорость ветра снижается. Переносимые метелью частицы снега имеют различную форму и размеры: от 0,01 мм до 2 мм, но 90% частиц имеют размеры 0,1-0,25 мм. Масса переносимых частиц колеблется от 0,0001 до 0,005 г. Частицы снега могут подниматься только до определенной высоты – потолка взвешивания. Крупные, тяжёлые частицы перемещаются скачкообразно по поверхности снежного покрова. Такое движение называют сальтацией.

Количество снега, переносимого низовой метелью, определяется транспортирующей способностью. Эта способность оценивается удельным твёрдым расходом метели. Удельный твёрдый расход или интенсивность переноса метели – это масса снега, переносимого в единицу времени через единицу площади вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению снеговетрового потока. Интенсивность переноса снега измеряют в г/м²с или м³/п.м² (т.е. на 1 погонный метр фронта метели).

В отличие от величины снегопереноса в теории зимнего содержания дорог используют величину снегоприноса. Снегопринос – это объём снега, приносимого на погонную длину 1 м в единицу времени. Снегопринос зависит от размеров бассейна снегоприноса, ориентации дороги относительно направления господствующих ветров, толщины снежного покрова, плотности, температуры и влажности снега, силы ветра и других факторов.

Снегосборный бассейн – свободная от граничных препятствий местность (пашня, луг, пастбище, водоём), примыкающая непосредственно к каждой из сторон автомобильной дороги.

На каждом участке определяют господствующее направление ветра и заполняют таблицу. За господствующее направление ветра принимают такое, у которого угол с осью дороги близок к 90° и повторяемость в зимний период за последние 10 лет метеонаблюдений наибольшая. Для расчётов не принимаются направления ветров, у которых скорость менее 8 м/с и угол с осью дороги менее 30°, так как снег в данном направлении интенсивно продувается и не откладывается на дороге.

Для определения объёма снегоприноса с каждой стороны дороги в зимний период накладывают розу ветров на направлении оси рассматриваемого участка автомобильной дороги. Объём снегоприноса определяется как правило по прямым участкам автодороги.

Все снегоприносы по направлениям справа и слева приводят к одному снегоприносу, направленному перпендикулярно к оси дороги. Снегопринос с правой и левой стороны дороги определяют по формулам:

Q_л = ∑ Q_лi sinα_i, м³/п. м;                           (4.1)

Q_п = ∑ Q_пi sinα_i, м³/п. м,                           (4.2)

где Q_лi, Q_пi – снегоприносы по направлениям ветра с левой и с правой стороны дороги, м³/п. м

α_i – угол между рассматриваемым направлением ветра и осью дороги, град.

Объем снегоприноса по каждому направлению ветра составляет:

Q_i = D_i ∙ Q,                                        (5)

где D_i – доля ветров данного направления по зимней розе ветров;

Q – общий объем снегопереноса на 1 погонный метр, который согласно районированию территории по трудности снегоборьбы составляет 110 м³ (данные взяты из исследований Г. В. Вялобжеского и А. А. Кунгурцева, было разработано районирование территории страны по трудности снегоборьбы на автомобильных дорогах с разделением территории на характерные зоны).

Объем снегоприноса по направлениям ветра, м³:

Q_с = 0,07 ∙ 110 = 7,7 м³;

Q_св = 0,05 ∙ 110 = 5,5 м³;

Q_в = 0,13 ∙ 110 = 14,3 м³;

Q_юв = 0,14 ∙ 110 = 15,4 м³;

Q_ю = 0,13 ∙ 110 = 14,3 м³;

Q_юз = 0,18 ∙ 110 = 19,8 м³;

Q_з = 0,19 ∙ 110 = 20,9 м³;

Q_сз = 0,11 ∙ 110 = 12,1 м³.

Максимальный объем снегоприноса и средний из максимальных объемов снегоприноса за расчетный период Q_ср используют при определении снегозаносимости автомобильных дорог и проектировании постоянных средств снегозащиты. При решении первоочередных вопросов защиты автомобильных дорог от снежных заносов с применением постоянных или временных средств снегозащиты необходимо руководствоваться средним из максимальных объемов снегоприноса за расчетный период Q_ср и временных – объемами снегоприноса за одну метель Q_м.

Для характерных участков, такие как насыпь или выемка, мы учитываем коэффициенты 0,4 и 0,9 соответственно, дальше рассчитываем отличающиеся наибольшим объемом снегоприноса участки (промежутки):

Участок 1 (насыпь) (ПК0+00 – ПК14+48):

Q_п1 = ∑Q_пi sinα_i = (Q_сз ∙ sin45°+ Q_с ∙ sin90°+ Q_св ∙ sin45°) ∙ 0,4 ∙ 1448 =
= (12,1 ∙ 0,707 +7,7 ∙ 1 + 5,5 ∙ 0,707) ∙ 0,4 ∙ 1448 =11668 м³;

Q_л1 = ∑Q_лi sinα_i = (Q_юв ∙ sin45°+ Q_ю ∙ sin90°+ Q_юз ∙ sin45°) ∙ 0,4 ∙ 1448 =
= (15,4 ∙ 0,707 + 14,3 ∙ 1 + 19,8 ∙ 0,707) ∙ 0,4 ∙ 1448  = 22699 м³;

Участок 2 (выемка) (ПК14+48 – ПК20+42):

Q_п2 = ∑Q_пi sinα_i = (Q_сз ∙ sin45°+ Q_с ∙ sin90°+ Q_св ∙ sin45°) ∙ 0,9 ∙ 594  =
= (12 ∙ 0,68 + 21 ∙ 0,999 + 34,5 ∙ 0,73) ∙ 0,9 ∙ 594 = 10770 м³;

Q_л2 = ∑Q_лi sinα_i = (Q_св ∙ sin45°+ Q_в ∙ sin90°+ Q_юв ∙ sin45°) ∙ 0,9 ∙ 594=
= (13,5 ∙ 0,73 + 21 ∙ 0,999 + 18 ∙ 0,68) ∙ 0,9 ∙ 594 = 38,80*600 = 20951 м³;

Участок 3 (насыпь) (ПК20+42 – ПК41+81):

Q_п3 = ∑Q_пi sinα_i = (Q_сз ∙ sin47,9°+ Q_с ∙ sin87°+ Q_св ∙ sin42°) ∙ 0,4 ∙ 2139= =(12,1 ∙ 0,74 + 7,7 ∙ 0,999 + 5,5 ∙ 0,67) ∙ 0,4 ∙ 2139 = 17419 м³;

Q_л3 = ∑Q_лi sinα_i = (Q_юв ∙ sin42°+ Q_ю ∙ sin87°+ Q_юз ∙ sin47,9°) ∙ 0,4 ∙ 2139= = (15,4 ∙ 0,67 + 14,3 ∙ 0,999 + 19,8 ∙ 0,74) ∙ 0,4 ∙ 2139 = 30828 м³;

Участок 4 (выемка) (ПК40+81 – ПК45+78):

Q_п3 = ∑Q_пi sinα_i = (Q_сз ∙ sin55°+ Q_с ∙ sin80°+ Q_св ∙ sin35°) ∙ 0,9 ∙ 497 = = (12,1 ∙ 0,819 + 7,7 ∙ 0,985 + 5,5 ∙ 0,574) ∙ 0,9 ∙ 497 = 9236 м³;

Q_л3 = ∑Q_лi sinα_i = (Q_юз ∙ sin35°+ Q_ю ∙ sin80°+ Q_юв ∙ sin55°) ∙ 0,9 ∙ 497=
= (19,8 ∙ 0,574 + 14,3 ∙ 0,985 + 15,4 ∙ 0,819) ∙ 0,9 ∙ 497= 17022 м³;

Участок 5 (насыпь) (ПК45+78 – ПК100+00):

Q_п3 = ∑Q_пi sinα_i = (Q_св ∙ sin54,9°+ Q_с ∙ sin74,3° + Q_сз ∙ sin35°) ∙ 0,4 ∙ 5422 =
= (5,5 ∙ 0,818 + 7,7 ∙ 0,963 + 12,1 ∙ 0,574) ∙ 0,4 ∙ 5422 = 32149 м³;

Q_л3 = ∑Q_лi sinα_i = (Q_юз ∙ sin54,9°+ Q_ю ∙ sin74,3°+ Q_юв ∙ sin35°) ∙ 0,4 ∙ 5422 =
= (19,8 ∙ 0,818 +14,3 ∙ 0,963 +15,4 ∙ 0,574) ∙ 0,4 ∙ 5422=84149 м³;

Результаты расчета вводятся в таблицу.

Таблица 3.1. Объёмы снегоприноса по участкам дороги

№ участка	Дорога ПК		Сторона участка дороги	Qср, м3
1	ПК0+00 – ПК14+48		Правая	11668
			Левая	22699
2	ПК14+48 – ПК20+42		Правая	10770
			Левая	20951
3	ПК20+42 – ПК41+81		Правая	17419
			Левая	30828
4	ПК41+81 – ПК45+78	Правая		9236
		Левая		17022

Продолжение таблицы 3.1

5	ПК45+78 – ПК100+00	Правая	32149
		Левая	84149
			24,69 м3/п. м