содержание      ..      1      2      3      ..

Методические рекомендации по зимнему содержанию автомобильных дорог в Казахстане (1973 год) - часть 2

Перевалив через препятствие, ветровой поток как бы раздваивается: верхние его слои движутся по направлению ветра, нижние, наоборот, против направления ветра (см. рис. 17), в связи с чем за препятствием образуются две зоны ветрового потока. На раздельной линии этих зон скорости ветрового потока наименьшие и даже могут быть равными нулю (см. рис. 18). Скорости ветрового потока в верхней зоне увеличиваются по мере удаления от раздельной зоны. Скорости в этой зоне увеличиваются в начале и по удалению от препятствия, а затем снижаются и на некотором расстоянии от препятствия становятся равными первоначальной, полевой скорости.

Скорости ветрового потока в нижней зоне наименьшие у самого препятствия. По удалению от пего скорости возрастают, по по абсолютной величине не превышают 0,5 от первоначальной, полевой скорости.

Путь движения снежных частиц в ветроснеговом потоке перед сплошным возвышающимся препятствием и за ним показан на рис. 19. Наблюдения над отложениями переносимого снега у таких препятствий показали, что (см. рис. 20)
вначале эти отложения имеют место только перед препятствием, затем по мере роста отложений перед препятствием отложения снега начинаются и за препятствием и продолжаются до тех пор, пока перед препятствием не будет заполнена зона пониженных скоростей, а за препятствием — зона обратного движения ветрового потока. После заполнения этих зон снег через занесенное препятствие переносится беспрепятственно и не отлагается.

При встреча ветроснегового потока с насыпями с полуторными и тройными уклонами откосов с направлениями ветрового потока и со скоростями происходит то же, что и при встрече со сплошными вертикальными препятствиями — переносимый снег вначале откладывается перед насыпью, а затем и за насыпью. Таких отложений переносимого снега не будет только тогда, когда откосы насыпи будут положе 1 : 6—1 : 8.

Отложения переносимого снега у решетчатых возвышающихся препятствий. Ветровой поток у решетчатых возвышающихся препятствий претерпевает более сложные изменения, чем у сплошных. Вызывается это тем, что ветровой поток, подходя к решетчатому препятствию, делится на две части: одна часть, испытывая тормозящее действие препятствия, обтекает его, а другая проходит через просветы препятствия, не огибая его.

Величина каждой из этих частей зависит от просветности препятствия: чем больше просветность, тем больше часть, проходящая в отверстия, и тем, следовательно, меньше часть, огибающая препятствие.

Тормозящее действие решетчатого препятствия вызывает некоторое снижение скорости подходящего к нему ветрового потока (см. рис. 21).

Часть ветроснегового потока, проходящая в отверстия, испытывает сжатие и в связи с этим приобретает увеличение скорости. Но по выходе из отверстий этот поток вновь расширяется и уже значительно теряет свою скорость. Затем по достижении некоторой минимальной скорости ветроснеговой поток под воздействием огибающей части потока начинает постепенно увеличивать свою скорость и на определенном расстоянии от препятствия его скорость вновь становится равной полевой, первоначальной (см. рис. 21).

Первоначальные отложения переносимого снега в небольшой части происходят перед препятствием. Отложения снега за решетчатым препятствием в начальный период происходят пе у самого препятствия, а па некотором отдалении от него, именно в том месте, где ветроснеговой поток имеет наименьшие скорости. Начальное отложение снега, увеличиваясь в высоту, само становится препятствием и откладывает за собой снег как сплошное препятствие. По мере работы препятствия

снегом заполняется как пространство между ним и начальным отложением, так и вся длина зоны циркуляции, образующейся за начальным отложением снега, как за сплошным препятствием.

Последовательность, место и форма отложений снега у решетчатого препятствия зависят от его просветности. На рис. 22 приведены зарисовки последовательности, места и формы отложений снега у решетчатого препятствия с наиболее часто встречающейся просветностью 35—50%. При просветности до 25—30% работа решетчатого препятствия мало отличается от работы сплошного препятствия, и отложения снега в этом случае происходят почти так же, как и у сплошного препятствия. При просветности 60—75% первоначальное отложение за препятствием принимает вытянутую форму, по конечный результат получается таким же, как и при просветности 35—50%. При просветности более 75—80% снижение скорости ветроснегового потока настолько мало, что из него у препятствия выпадает незначительное количество наиболее крупных частиц снега, а остальная часть уносится дальше, за пределы воздействия препятствия.

6. СНЕГОЗАНОСИМОСТЬ ДОРОГ

6. 1. Определение понятия «снегозаносимость дорог»

Перед рассмотрением вопроса о сиегозаносимости различных участков дорог оказалось необходимым дать определение этому понятию. В имеющейся литературе и официальных документах это понятие нередко толкуется неправильно. Например, в некоторых лаже официальных документах снего-заносимость дороги принимается равнозначной объемам приносимого к дороге снега.

Ошибочность такой трактовки очень легко установить. Всеми исследователями принимается, что если дорога проходит насыпями высотой более 4 м, то она незаносима при любых объемах приносимого к дороге снега. И, наоборот, если дорога проходит выемкой с полуторными откосами и глубиною до 1 м, то она заносима при любых объемах приносимого к дороге снега. Следовательно, снегозаносимость какого-либо участка дороги нельзя определять только по объему приносимого к этому участку дороги снега — на снегозаносимость оказывают влияние и другие факторы.

Под снегозаносимостыо какого-либо участка дороги следует понимать возможность или невозможность отложении приносимого ветром с окружающей местности снега на проезжей части и обочинах при отсутствии на последних или вблизи них препятствий, могущих задержать приносимый снег (снежные валы, нескошенная трава, кустарник, штабеля материалов и т. п.).

Необходимо отметить также, что возможность снегозано-симости проезжей части и обочин на насыпях высотою ниже 4 м, а также выемок глубиною более 1 м будет различной и в первом случае зависит от возможной высоты снегового покрова п объема приносимого снега, а во втором случае — от глубины выемки, пологости ее откосов и объема приносимого снега.

6. 2. Снегозаносимость выемок

Снегозаносимыми являются те выемки, в которых отложения переносимого снега происходят не только на подветренном откосе и над подветренным кюветом, по и на подветренной обочине и на проезжей части дорог.

В выемках с любой пологостью откосов приносимый снег вначале откладывается па подветренном откосе, а затем, постепенно продвигаясь, заполняет проезжую часть и наветренный откос, т. е. заполняет всю выемку. Следовательно, снего-запосимой будет такая выемка, где переносимый снег может заполнить подветренную обочину и проезжую часть. Незано-симой же будет выемка такой глубины и при таком объеме приносимого снега, когда отложения этого снега будут занимать только подветренный откос и подветренный кювет, а на обочинах и на проезжей части отложений переносимого снега не будет.

Следовательно, незапосимой будет тa выемка, у которой

Отсюда вытекает, что незапосимой может быть выемка, если ее глубина такая, что па подветренном откосе и над подветренным кюветом может отложиться весь приносимый к выемке снег с учетом снега и от спокойных снегопадов.

Необходимо, однако, отметить, как указано в ряде источников, что незаносимость снегом выемок может быть обеспечена или принятием пологих откосов выемок (раскрытие выемки, см. рис. 23) или разделкой выемок под насыпь (см. рис. 23), обеспечивающих необходимую обтекаемость выемок.

Раскрытие выемок или разделку их под насыпь эти источники ставят в зависимость только от одного фактора — от глубины выемок. В действительности же рациональность данного мероприятия зависит от ряда факторов и прежде всего от объема приносимого к данному участку дороги снега. В связи с этим автором еще в 1961 г. было рекомендовано учитывать и этот фактор, и раскрытие мелких выемок или разделку их под насыпь для целей снегоборьбы производить только в том случае, если к данному участку дороги за зиму

приносит не более 50 м3/м снега. При достаточном наличии роторных снегоочистителей раскрытие мелких выемок можно производить и при объемах снегоприиоса до 100 м3/м.

Эта рекомендация автора была основана на том, что, со-гласно теоретическим исследованиям А. X. Хргиана (1934) и лабораторным Б. В. Иванова (1954 г.), ветровой поток при проходе через выемку с любой поло1остыо откосов претерпевает расширение, в связи с этим в нем происходит снижение скоростей, и снижение это тем меньше, чем положе откосы выемки. Однако даже при практически полном обтекании раскрытой или разделанной выемки (при уклонах откосов 1 : 6) скорости ветрового потока над поверхностью земли на оси пути составляют примерно 0,7 от полевой. Подтверждается это и более поздними исследованиями. 

Снижение же скорости ветра приводи г к выпадению из ветроснегового потока части переносимого снега. Так, при снижении скорости ветра па 0,7 от полевой из ветроснегового потока будет выпадать:

при полевой скорости 7 м/сек — 62% от общей массы переносимого снега;

при нолевой скорости 10 м/сек — 55% от общей массы переносимого снега;

при полевой скорости 15 м/сек — 50% от общей массы переносимого снега.

Следовательно, ориентировочно можно принять, что половина от всего приносимого к раскрытой или разделанной выемке снега будет откладываться в ней, и чем больше будет

приноситься к выемке снега, тем она быстрее будет заноситься.

Так, в районах, где объем спегоприноса за зиму не превышает 50 м3/м, обычно бывает в среднем 5 метелей. Принимая продолжительность этих метелей одинаковой, за одну метель к выемке принесет 10 м3/м, а отложится в выемке 5 м3/м снега. Длина полосы отложений снега в раскрытой выемке (откосы, падкюветные пространства и ширина земляного полотна) при глубине ее в 1 м будет равна 38—17,5 м, толщина отложившегося при этом снега над проезжей частью дороги будет 14—28 см. Движение по такому слою снега уже затруднено и даже просто невозможно и потому откладывающийся снег необходимо все время убирать. Следовательно, все раскрытые или разделанные под насыпь выемки при любом объеме приносимого к ним снега являются снегозапосимыми. Такие выемки только лишь уменьшают интенсивность снегозаноса, но не устраняют его.



6. 3. Снегозаносимость нулевых мест и насыпей

Нулевые места и насыпи высотою менее толщины образующегося рядом снежного покрова представляют собою мелкие выемки и потому заносятся переносимым снегом так же, как такие выемки.

Насыпи высотою большей образующегося рядом снежного покрова уже по-иному воздействуют на ветровой поток. В этом случае ветровой поток, подходя к насыпи, испытывает сжатие, и скорости его при переходе через насыпь увеличиваются. Это увеличение скорости над насыпями разной высоты, но данным Б. В. Иванова (1954 г.), приведено в таблице 14.


Таблица 14

Наблюдениями установлено, что на высоте до 2 м над поверхностью земли беспрерывно происходят изменения скорости ветра. Изменения эти даже за долю секунды могут быть по абсолютной величине до 3 м/сек в ту или другую сторону.

Минимальная скорость над поверхностью земли, при которой уже возможен перенос снега, находится в пределах 1,4— 2,1 м/сек. Следовательно, чтобы обеспечить обязательный перенос снега по верхней плоскости насыпи, скорость над подветренной бровкой насыпи должна быть не менее 5,1 м/сек, а над наветренной — не менее 6,1 м/сек. Какие при этом должны быть скорости ветра над поверхностью земли в поле и по флюгеру, показано в таблице 15.
Таблица 15

Таким образом, для полного обеспечения переноса снега по верхней плоскости насыпи, оказывается, нужны довольно большие скорости ветра, причем, чем меньше высота насыпи, тем нужна большая скорость, т. е. с уменьшением высоты насыпи повышается вероятность отложения на пей переносимого снега.

Пока перенос снега через насыпь рассматривался как чистое явление без учета влияния движения транспорта и очистки проезжей части и обочин от снега. В действительной обстановке проявляются и эти два фактора. Движение создает дополнительные препятствия переносу снега по верхней плоскости насыпи, вызывая образование мелких снежных гребешков и особенно колей в выпавшем слое снега. Очистка снега с проезжей части и обочин устраняет эти препятствия. Но и сама снегоочистка при неправильном ее проведении может стать фактором, создающим дополнительные препятствия для переноса снега (создание снежных валов по краям очищаемой полосы). Следовательно, нужно учитывать и этот фактор.

Кроме того, и это часто имеет место, препятствиями переносу снега по верхней плоскости насыпи могут быть всевоз-можные предметы, находящиеся на обочинах, на бровке или на откосе насыпи, или даже па придорожной полосе. К ним относятся штабеля материалов па обочинах; трава, бурьян, кустарник на бровке насыпи или на ее откосах; группы деревьев, заборы, отдельные строения, расположенные на таком расстоянии от проезжей части, что откладываемый ими снег ложится на дорожное полотно.

Зарегистрировано много случаев и неправильного расположения снегозащитных лесонасаждений, щитов и заборов по отношению к дорожному полотну. Недостаточное их расстояние от дорожного полотна приводит к отложению снега этими снегозадерживающими устройствами на проезжей части дорог.



6. 4. Снегозаносимость различных форм рельефа местности

Движение воздуха относительно неровностей земной поверхности (возвышенности, холмы, долины, овраги, террасы) воспроизводит в крупном масштабе примерно тс же изменения в ветровом потоке, что и у сравнительно небольших препятствий (пасыпи, выемки). Неровности земной поверхности вызывают в ветровом потоке образование вихрей и самостоятельных циркуляций воздуха (зоны циркуляции), развивающихся, главным образом, в подветренной части неровности, а переломы рельефа образуют уменьшение или увеличение сечения ветрового потока, и, как результат этого, уменьшение или увеличение его скоростей. 

На рис. 24 на подветренном откосе видна зона циркуляции ветрового потока. Пунктиром обозначен путь перелета воздушного шара через высокую гряду с достаточно крутым подветренным склоном. Как видно из этого пунктира, шар до вершины гряды следовал общему направлению ветрового по-тока, а перевалив вершину и попав в зону циркуляции, сделал три петли, после чего приземлился.

Позади леса, как это показано па рис. 25, также образуется зона циркуляции, вызывающая обратное направление воздушных струй в нижнем слое и значительное снижение скорости их движения.

Зона циркуляции воздуха образуется и в котловинах. На рис. 26 пунктиром изображен путь подъема воздушного шара со дна большой котловины. Как показывает линия пунктира, шар, поднимаясь, вначале отклонился против направления ветра над котловиной, затем, попав в слой воздуха над котловиной, переменил направление своего полета и последовал за ветровым потоком. Такой путь воздушного шара показывает, что ветровой поток, проходя над котловиной, вызывает в пей зону циркуляции.

На изменение скоростей ветрового потока, вызываемом переломами рельефа, показывают рис. 27 и 28. Здесь видно, что нижние слои ветрового потока почти полностью следуют изгибам неровностей, а верхние слои — уже в достаточно слабой степени. Эти изгибы показывают, что между вершинами холмов и верхними, слабо

деформированными слоями ветрового потока, проходит увеличенное количество воздуха. В связи с этим скорость ветра на вершинах холмов будет значительно больше, чем в понижениях между холмами. 

В понижениях между возвышенностями (холмами) будет проходить, наоборот, уменьшенное количество воздуха, в связи с чем скорости ветрового потока здесь будут значительно снижены.

Измерения скоростей ветрового потока на вершинах возвышенностей и у оснований подтверждают это положение.

Данные замеров скоростей ветрового потока над дюнами и у их оснований приведены в таблице 16 (П. А. Молчанов,

1938 г.).

Разность высот, на которых производились измерения, составляла 5 м.
Таблица 16

Из этой таблицы видно, что даже при больших скоростях разность в скорости над дюнами и у их основания составляла 20%, а в абсолютных значениях эта разница составляла 3,2 м/сек.

При большей разнице в отметках вершины возвышенности и ее основания эта разница может быть также значительно больше. Так, например, замеры скорости ветра, произведенные в одно и то же время у подножия и па вершине одной, сравнительно невысокой, горы показали, что эта скорость перед горой была 9 м/сек, на вершине горы — 22 м/сек и за горой — 14 м/сек.

Разное воздействие различных форм рельефа местности на ветровой поток оказывает огромное влияние на интенсивность переноса и отложений снега. Здесь, как и у сравнительно небольших препятствий (насыпи, выемки), отложения снега наиболее интенсивно происходят в пределах действия зоны торможения и зоны циркуляции и в местах, где происходит снижение скоростей ветрового потока.

Приведем несколько примеров отложений переносимого снега в различных формах рельефа местности. 

При встрече ветрового потока с террасообразными уступами, расположенными на склоне долин, скорости его значительно меняются. Имеет ли ветровой поток направление вверх по уступам или вниз, наименьшие скорости этот поток всегда имеет у подножия каждой террасы и наибольшие — у ее края. В связи с этим и отложения снега па таких террасах происходят неравномерно: наибольшей мощности эти отложения достигают у подножия террас и наименьшей — у их краев. Откладывающийся снежный покров при такой форме рельефа местности сглаживает резкие перегибы с.клоиа. как бы выравнивая их (рис. 29).

У небольших отдельных возвышенностей (холм, бугор) наибольшей мощности отложения снега достигают у их основания, при удалении от этих возвышенностей мощность отложений уменьшается (см. рис. 30).

У узких, невысоких гряд с пологим склоном, обращенный! к ветру, и с крутым подветренным наибольшей мощности снежные отложения (см. рис. 31) достигают на крутом подветренном склоне, и особенно в его верхней и нижней части. На верхних же двух третях пологого склона снег откладывается в весьма небольшом количестве. При обратном направлении ветра, т. е. когда к ветру обращен крутой склон, а пологий является подветренным, наибольшей мощности снежные отложения достигают в верхних двух третях пологого подветренного склона и у подножия крутого наветренного склона, верхняя же часть крутого наветренного склона вообще почти не имеет снежных отложений (см. рис. 32).

На объем отложений снега в различных формах рельефа местности оказывают влияние два основных фактора: снегоем-кость той неровности, у которой задерживается и откладывается снег, и объем приносимого к этой неровности снега. Превалирующее значение того или другого фактора зависит от размеров неровности. Если неровность сравнительно невелика, то при полной ее заработке приносимый к пей снег будет переноситься дальше. Если неровность имеет большие размеры, то весь приносимый к ней снег задержится и отложится у этой неровности. Следовательно, объем отложений снега у неровности зависит от ее снегоемкости и от возможного объема приносимого снега.

7. ПРОКЛАДКА ДОРОГ ПО НАИМЕНЕЕ ЗАНОСИМЫМ

УЧАСТКАМ МЕСТНОСТИ
7. 1. Месторасположение дорог по отношению к границам спегопереноса

Из изложенной выше сущности явления сноса и переноса снега вытекает, что каждый участок снегопереноса имеет определенные границы, из-за пределов которых снег к дороге не поступает. Следовательно, чем ближе (считая по направлению господствующих ветров) дорога будет расположена к границе участка снегопереноса (см. рис. 33), тем меньше будет

Возможная величина дальности переноса снега L приведена выше, в таблице 13.

7. 2. Прокладка дорог в различных формах рельефа с учетом их заносимости

Приведенные выше данные о накоплении и распределении отложений снега в различных формах рельефа позволяют установить наиболее целесообразные места для прокладки  дорог, где они будут в наиболее благоприятных условиях в отношении снегозаносимости.

На высоких горных местах и водоразделах ветер всегда сильнее, чем в прилегающих к ним долинах. Водораздел стесняет живое сечение ветрового потока, благодаря чему увели-чивается его сила, и потому, когда в долине ветер еще слабый, на водоразделе его скорость уже достаточно велика. После водораздела живое сечение ветрового потока увеличивается и скорость ослабевает, а если подветренный склон достаточно крутой, то образуется зона циркуляции.

В таких условиях самым неудачным местом проложения дороги будет начало подветренного склона водораздела, где всегда откладывается много снега. На самом водоразделе положение может быть двоякое: если дорога будет проложена в выемке, то такая выемка будет сильно заноситься; если дорога будет проложена насыпью, она будет хорошо продуваться и не будет заноситься.

Правда, при плохом и неправильном содержании дорога в этом случае может заноситься и при прокладке ее даже насыпями, так как на водоразделах и повышенных местах перепое снега наиболее интенсивен.

При прокладке дорог по наветренному склону водораздела также может быть несколько положений: если перед водоразделом имеется довольно широкая равнина, то снег с нее будет сноситься к нижней части наветренного склона водораздела, п в таком случае дорогу следует располагать как можно выше к водоразделу; если перед наветренным склоном такой равнины нет, дорогу можно проложить и по нижней части этого склона, но и в этом случае ее следует несколько поднять о г подошвы склона вверх по косогору.

В широких долинах наибольшие скорости ветра наблюдаются обычно в ее средней трети. У подветренного склона скорости ветра уменьшаются в связи с образованием зоны циркуляции, у наветренного — скорости ветра уменьшаются в связи с тормозящим действием этих склонов. Поэтому наиболее правильно прокладывать дорогу в средней трети долин и неправильно прокладывать их у самой подошвы как подветренных, так и наветренных склонов.

Возможность прокладки дорог по узким долинам зависит от высоты и крутизны ограничивающих ее склонов, а также от направления господствующих ветров в зимние месяцы. При ветрах, дующих вдоль долины, можно и не опасаться сильных заносов. Сильных заносов можно не опасаться и при ветрах, дующих поперек долины, если ограничивающие ее высоты достаточны и имеют крутые склоны. При небольшой высоте склонов, а также при пологих склонах большой высоты узкие долины будут сильно заноситься снегом, что поведет за собой сильный занос дороги.

При проложении дорог по террасам следует располагать их ближе к краю террасы, где отложения снега всегда наименьшие.

Приведенные выше положения относятся к открытым, безлесным местам. Наличие леса коренным образом может

 изменить ситуацию и поэтому этот фактор следует учитывать при прокладке дорог.

Большую роль может иметь направление склонов по отношению к странам света (восток, запад, север, юг) и к направлению господствующих зимой ветров. Многообразие различных факторов должно быть учтено при изысканиях дорог, а для этого следует собирать необходимые сведения у старожилов, как это часто делается при установлении горизонта высоких вод.

Изложенное показывает, какое огромное значение в отложениях переносимого снега играет рельеф местности. Поэтому при проложении трассы дорог, в том числе временных и сезонных, следует тщательно изучать влияние рельефа на условия переноса и отложений снега и учитывать эти условия с целью проложения трассы по местам, которые в естественных условиях сами по себе не являются сильно заносимыми.

8. СНЕГОЗАЩИТНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ СНЕГОПЕРЕПУСКАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ
8. 1. Виды снегозащитных мероприятий снегоперепускающего действия

Снегозащитные мероприятия снегоперепускающего действия основаны на беспрепятственном пропуске переносимого ветром снега через основную полосу движения на дороге. Перенос этот может осуществляться или нормальным ветровым потоком, или приданием ему повышенных скоростей.

На воздействие на переносимый снег нормального ветро-вого потока рассчитаны рекомендации по устройству и поддержанию поперечного профиля дороги с обтекаемым очертанием: раскрытые мелкие выемки; мелкие выемки, разделанные под насыпь; нулевые места и малые насыпи (ниже возможной толщины снежного покрова), очищаемый снег с которых разбрасывается далеко. Получающейся при снегоочистке траншее придаются уклоны с пологостью не менее 1 : 6— 1 : 8.

На придании ветровому потоку повышенных скоростей основаны рекомендации по прокладке дорог насыпями выше возможной поверхности снежного покрова и по установке на бровке или откосах земляного полотна ветронаправляющих устройств.



8. 2. Раскрытые или разделанные под насыпь мелкие выемки

Поскольку в таких выемках переносимый снег все же откладывается, то решение вопроса об их применении с последующей обязательной уборкой из них снега или об ограждении их снегозащитой можно произвести только экономическим путем. Главную роль при этом будет играть возможный объем приносимого к таким выемкам снега, а также и интен-сивность движения транспорта. 1акое экономическое исследование было проведено В. П. Лыковым, В. В. Лукишей и В. Ф. Новиченковым (1971 г.). Они установили, что удельные затраты на расчистку снежных заносив при приносе к дороге снега в 50—100 м3/м колеблются в пределах от 238 до 513 руб/км. Кроме того, потери, вызванные увеличением себестоимости перевозок из-за снижения скорости движения автомобилей в период снежных заносов на разных категориях дорог в условиях Украины колеблются в пределах от 168— 254 до 1514—2355 руб./км. Общие же суммарные удельные потери при движении автомобилей в период снежных заносов для разных категорий дорог оказались в пределах от 438—551 до 2027—2781 руб./км.

При наличии раскрытых или разделанных иод насыпь выемок можно принять, что эти потери будут составлять половину от указанных и находиться в пределах от 220—275 до 1000—1390 руб./км.

При таких небольших объемах снегоприпоса (50—100 м3/м) в качестве снегозадерживающих устройств обычно рекомендуются переносные щиты. Среднегодовые расходы на изготовление и эксплуатацию таких щитов по данным автора получи лись:



При объемах снегоприноса 50 м3/м — 327 руб./км.

« « « 100 м3м —477 руб./км.



Отсюда вытекает, что для дорог I—III категорий среднегодовые расходы па задержание снега щитами при объемах в 50 м3/м в 2—3 раза меньше, чем расходы па потери автотранспорта и уборку снега при раскрытых, пе огороженных мелких выемках. При объемах в 100 м3/м это уменьшение будет 1,5—2,5.

Для дорог IV категории при объемах снегоприноса в 50 м3/м расходы на задержание снега щитами будут несколько меньше, чем потери автотранспорта и расходы на уборку снега, а при объемах снегоприноса в 100 м3/м расходы при применении щитов будут несколько больше.

Для дорог V категории расходы при применении щитов будут больше но сравнению с раскрытой выемкой примерно в 1,4—1,7 раза.

Из изложенного вытекает:

1. Устройство раскрытых пли разделанных под насыпь мелких выемок на дорогах I—III категорий нецелесообразно — здесь нужно устраивать выемки с обычными полуторными откосами и огораживать их хотя бы переносными щитами.

8. 5. Ветронаправляющие устройства

В настоящее время эти устройства представляют собой постоянный забор с большим просветом внизу и со сплошь забранной верхней наклонной или вертикальной частью (см. рис. 35). Наклон верхней сплошной части делается против направления ветрового потока. Благодаря такому устройству ветровой поток, подходя к забору, разделяется на две части: одна из них проходит поверх забора, вторая направляется вниз и проходит в просвет с повышенной скоростью. Повышенная скорость сохраняется за щитом на некотором расстоянии и потому снег, проходящий в этот просвет, начинает откладываться только на некотором расстоянии от щитов. Это расстояние зависит от начальной скорости ветрового потока, угла между направлением потока и осью забора, угла наклона сплошной части и взаимной величины просвета и сплошной части забора.

Установленные транспортно-энергетическим институтом Сибирского отделения АН СССР расстояния переноса снега без отложений (зоны выдувания) приведены в таблице 17.

Устанавливать заборы рекомендуют на обочинах автомобильных дорог и с таким расчетом, чтобы стойки забора на-ходились на расстоянии 0,8 м от кромки проезжей части (Г. В. Бялобжесский, 1966 г.). Забранную часть забора можно делать и не сплошной, а с просветностыо 0,2. Заборы высотой более 8 м не рекомендуются.

Из таблицы 17 вытекает, что для обеспечения незаносимо-сти проезжей части шириною 7 м необходимо выставлять заборы высотой 6,5 м с высотой сплошной панели 4 м и просветом 2,5 м. Но если произвести разрежение верхней сплошной части и за счет этого заполнить просвет, то получим обычный решетчатый забор такой же общей высоты. Такой забор сможет задержать 530—550 м3/м снега, и при этом отложений переносимого снега не будет не только на проезжей части, но и на обочинах. Учитывая это, ветро направляющие заборы имеет смысл устраивать только тогда, когда объем снегоприноса больше, чем может задержать обычный решетчатый забор, равный по общей высоте с ветронаправляющим забором. 

9. СНЕГОЕМКОСТЬ СНЕГОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
9. 1. Однорядные сплошные снегозадерживающие устройства

Отложения снега у сплошного плоского снегозадерживающего устройства показаны на рис. 20. Многочисленные наблюдения показывают, что высота отложений снега у заработанного устройства может несколько превышать его высоту. Для упрощения определения снегоемкости такого устройства можно принять высоту отложений снега равной высоте устройства.

С этой же целью примем, что профиль отложений снега перед устройством имеет форму треугольника, а за устройством — трапеции. Скорректированный таким образом профиль снежных отложений у заработанного сплошного плоского устройства показан па рис. 20 штрихлинией. Согласно рис. 20 объем снега, откладывающийся на 1 пог. м полностью заработанного сплошного плоского устройства, при условии, что оно не переставляется, будет равен:

Объемные сплошные снегозадерживающие устройства из снега (снежные стенки и снежные валы) воздействуют на ветроснеговой поток так же, как и плоские сплошные устройства. Поэтому объем снега, задерживаемый ими, можно определять по этой же формуле. Объем самого устройства (стенки или вала) компенсируется заполнением объема траншеи, из которой снег взят на устройство стенки или вала.

Для определения величины С нужно знать уклон отложений снега перед устройством. Многочисленные замеры этого уклона показали, что его можно принять равным 1 : 10, откуда
С = 10 н. 

Величина а1 по различным данным колеблется в пределах 1,5 Н—2,0 Н.

Для определения величины аг нужно знать уклон отложений снега за устройством. Величина этого уклона, как показывают многочисленные наблюдения, зависит от скорости ветра. Зависимость эта приведена в таблице 18.

Величины С, а1 а2 приняты по материалам наблюдений различных исследователей и потому впредь до получения более точных данных могут быть рекомендованы для их определения.

9. 2. Однорядные решетчатые плоские снегозадерживающие устройства

Отложения снега у плоского решетчатого устройства показаны на рис. 22. Хотя высота отложений за таким заработанным устройством и может превышать его высоту, для упрощения расчетов примем высоту отложений снега равной высоте устройства.

С той же целью примем форму отложений снега перед устройством в виде треугольника, а за устройством — в виде трапеции. Скорректированный таким образом профиль снежных отложений у заработанного решетчатого плоского снегозадерживающего устройства показан на рис. 22 штрихлинией. Согласно этому рисунку объем снега, откладывающийся на 1 пог. м полностью заработанного плоского устройства, при условии что оно не переставляется, будет равен:

Количественные значения С, a1 и а2 определяются так же, как и для сплошных плоских устройств.

Для определения количественного значения величины в воспользуемся данными В. Ф. Бабкова, который в 1942— 1943 гг. в районе г. Мичуринска замерял длину снежных отложений за отработанными решетчатыми щитами с разной площадью просветов. Данные этих измерений приведены в таблице 19.
 

Из таблицы видно, что чем больше просветность решетчатого устройства, тем больше длина отложений снега за ним. Но поскольку опыты проводились в одинаковых условиях, то на увеличение длины отложений снега за устройствами оказывала влияние только лишь различная их просветность. Следовательно, на величину доказывает влияние просветность устройства.

На эту величину оказывает влияние и скорость ветра, но это влияние пока не удалось установить количественно. Имеющиеся по этому вопросу экспериментальные данные показывают, что это влияние не дает больших изменений величины в. Поэтому можно не учитывать это влияние на количественные значения величины в, а дать ее значения пока только в зави-симости от одной просветности. Определение величины в при полностью заработанном устройстве впредь до уточнения можно рекомендовать по данным таблицы 20, составленной по материалам различных источников.



9. 3. Придорожные снегозащитные лесонасаждения

Для придорожных снегозащитных лесонасаждений в настоящее время рекомендуются (см. Г. В. Бялобжесский, 1966 г.) и применяются непродуваемые, густые, особенно снизу, лесные полосы. Под воздействием таких полос задержание снега происходит в зоне снижения скоростей ветроснегового потока как с наветренной и подветренной сторон полосы, так и внутри самой полосы. Схема очертания снегоотложений у таких полос показана на рис. 36.

9. 4. Многорядные снегозадерживающие устройства

Плоские многорядные снегозадерживающие устройства осуществляют в виде двух или более рядов щитов, заборов, снежных валов, снежных стенок и т. п.; пространственные (лесонасаждения) — в виде двух или более полос. Естественно, что применяя два или более ряда таких устройств, необходимо использовать наиболее полно их снегоемкость. 

На рис. 37 изображены схемы отложений снега у двухрядных плоских устройств, расположенных на разных расстояниях друг от друга. На рис. 37-а видно, что расстояние между рядами явно недостаточное: подветренная зона левого ряда почти полностью перекрывает наветренную зону правого ряда и потому снегоемкость этого двухрядного устройства немногим больше, чем однорядного, что нерационально.

На рис. 37-6 наоборот расстояние между рядами явно завышенное, и потому хотя каждый ряд и обеспечивает наиболее полную снегоемкость, но работают они обособленно друг от друга и преимуществ двухрядности в полной мере не используется.

На рис. 37-в расстояние между рядами назначено правильно, и потому двухрядное устройство работает как единое целое, в связи с чем его общая снегоемкость больше, чем снего-емкость устройств, расположенных как на заниженном, так и па завышенном расстоянии друг от друга.

Следовательно, расстояние между, рядами многорядных устройств должно быть равно длине отложений снега за первым рядом, считая от дороги, плюс длина отложений снега пе- 

9. 5. Расстояние от снегозадерживающего устройства до дороги

Выше было сказано, что проезжая часть и обочины должны быть чистыми от снега. И если от спокойно выпадающего снега нельзя их защитить, то от снега, приносимого ветром с окружающей местности, — можно, для этого нужно снегозадерживающие устройства располагать от дороги на таком расстоянии, чтобы откладывающийся у них снег достигал только подошвы насыпи или бровки выемки. Можно допустить расположение отложений снега и на откосах выемки, но только при условии достаточно падежных данных об объемах снегоотложений.

При правильном расположении снегозадерживающих устройств от дороги ее проезжая часть и обочина будут вне

пределов зон сниженных устройством скоростей и снег с проезжей части и обочин частично будет выдуваться, так как ветроснеговой поток будет иметь уже достаточно большие скорости и не будет насыщен снегом.

Исходя из изложенного, расстояние установки сплошного устройства от дороги при условии, что оно не переставляется или переставляется, но в сторону поля, можно определить из уравнения:

10. ОСНОВНОЙ РАСЧЕТНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СНЕГОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ И ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЕ
10. 1. Основной расчетный показатель для проектирования снегозадерживающих устройств

Из предыдущего вытекает, что для определения параметров сплошного или решетчатого плоского снегозадерживающего устройства по формулам (8) и (9) переменной, определяемой величиной является Н — высота устройства. Все же другие величины — с, а1, а2 и в — для каждых конкретных условий принимаются постоянными. Точно так же для определения параметров пространственного снегозадерживающего устройства (лесонасаждения) по формуле (10) переменной, определяемой величиной является

Следовательно, основным расчетным показателем для определения высоты плоских снегозадерживающих устройств и для определения ширины лесополос рекомендуется объем полевого снегопереноса, т. е. объем снега, приносимого ветром

с прилегающей к дороге местности. Этот же показатель рекомендуется для установления возможности пользования переносными щитами и определения числа их перестановок, а также и для определения числа рядов снежных стенок, снежных валов и снежных траншей.

Принцип действия снегозадерживающих устройств основан на том, что в зоне их действия образуется зона пониженных скоростей, в которой скорости ветрового потока у земной или снежной поверхности становятся небольшими, недостаточными для того, чтобы передвигать снежинки, и последние откладываются. В зону действия снегозадерживающих устройств попадает снег не только во время переноса его ветром, но и при спокойных снегопадах. Следовательно, для проектирования снегозадерживающих устройств нужно знать не только объем приносимого к ним снега, но и объем снега, образующегося от спокойных снегопадов. Эти величины даются в тоннах на 1 пог. м дороги и в миллиметрах водяного столба. Для приведения их в кубические метры необходимо учитывать плотность снега в отложениях.

Нужно учитывать и то обстоятельство, что снег, при различных скоростях ветра и при разном состоянии снежного покрова и температуры воздуха, переносится не на одинаковой высоте над поверхностью земли. Очевидно, что чем выше препятствие, задерживающее переносимый снег, тем больше этого снега оно задержит. Следовательно, нужно учитывать и это явление.

Важно и то, что не все защиты задерживают полностью снег, который к ним приносится, — часть этого снега у некоторых защит проносится в просветы и не откладывается в зоне действия этих защит.

Часть снега уже отложенного у защит в результате приноса или спокойного снегопада испаряется.

Из изложенного вытекает, что основным расчетным показателем для проектирования снегозадерживающих устройств должен быть не объем полевого снегопереноса, а объем снего-отложений, который должен определяться по формуле:

10. 2. Примерные количественные значения величин, входящих в показатель объема снегоотложений

Следовательно, при определении размеров снегозадерживающих устройств необходимо учитывать коэффициент К.

Количественные значения величины Qc, отложений снега от спокойных снегопадов, зависят от трех основных показателей: ширины образующихся снежных отложений, их высоты и количества выпадающего снега. Для дальнейшего рассмотрения примем форму и все параметры образующегося снежного вала по данным пунктов 9.1—9.4. В этом случае ширина снежных отложений при одинаковом виде снегозадерживающего устройства будет зависеть только от высоты этих от-ложений.

снега откладывали, начиная с линии поверхности земли, так как обычно выпадение снега предшествует его переносу. Об-работка данных метеостанций о сильных снегопадах показала, что в среднем ежегодно таких снегопадов бывает пять.

Произведенная нами экспериментальная проверка, путем разреза снегоотложений у снегозадерживающих устройств, подтвердила отложение снега слоями с разной структурой и несколько отличной плотностью, показывающими происхождение этих слоев от снегопадов и от отложении за счет снега, принесенного с окружающей снегозадерживающее устройство местности.

Для проектирования снегозадерживающих устройств нужно иметь данные об испарении снега с площади зоны действия устройств, т. е. с той площади, где приносимый и выпадающий снег лежит спокойно и перевеванию не подвергается. Испарение снега с этой площади приведет к уменьшению его толщины, что должно отразиться на рабочей высоте снегозадерживающего устройства. Испарение снега происходит не только в зоне действия устройства, но и на всей площади, рас-положенной вне этой зоны, и таким образом уменьшает толщину снега не только в зоне действия устройства, но и вне пределов этой зоны. Без особой ошибки можно принять, что величина испарения снега как в зоне действия устройства, так и за ее пределами одинакова. Тогда при установлении

Средняя плотность снега в отложениях у снегозадерживающих устройств зависит от высоты устройства. По данным различных исследователей, эта плотность такая:

при высоте снежного вала 2,0 м — 0,30;

» » 4,5 м — 0,35;

» » 7,5 м — 0,40;

» » более 7,5 м — 0,45. 

10. 3. Повторяемость объемов снегоотложений



Снегозадерживающие устройства должны проектироваться на расчетный показатель с определенным сроком повторяемости.

В своей работе еще в 1961 г. нами доказано, что срок этот зависит не от вида снегозадерживающего устройства и не от категории дороги, а от возможной величины объема снегоот-ложений. За прошедший период нами собраны и проанализированы данные о натурных замерах объемов снегоотложений по всем железным дорогам Казахской ССР за длительный период. По многим дорогам удалось собрать такие данные, начиная с 1947—1948 гг., что составило период в 25 лет — срок достаточный для выводов. По некоторым дорогам имеются данные даже с 1935—1936 гг.. т. е. за 37 лет.

Эти данные подтвердили выводы 1961 г. и показали, что:

при объемах снегоотложений до 150 м3/м — срок их повторяемости через 10 лет;

при объемах снегоотложений от 150 до 600 м3/м — срок их повторяемости через 15 лет;

при объемах свыше 600 м3/м — срок их повторяемости предположителен через 30—35 лет.

10. 4. Определение объемов снегоотложений

Следовательно, при применении метода натурных замеров нужно стремиться к тому, чтобы брать замеры, по возможности, у одинаковых видов снегозадерживающих устройств. Наиболее правильно эти замеры брать у придорожных снегозащитных лесонасаждений или у многорядных решетчатых устройств.

Используя данные натурных замеров у других видов снегозадерживающих устройств, для приведения их к показателям у придорожных снегозащитных лесонасаждений, необходимо вводить поправочные коэффициенты на величины К и у.

Недостатком метода натурных замеров является и то, что объемы снегоотложений по этому методу могут быть получены только для тех районов и для тех дорог, где эти замеры производятся.

Недостатком может являться и то, что замеры производились недостаточное число лет. Этот недостаток можно исправить, используя метод аналогии, если па соседней, близлежащей дороге замеры производились достаточное число лет.

Метод аналогии был предложен автором в 1961 г. Массовый анализ натурных замеров объемов снегоотложений па поперечниках, расположенных на достаточно близком расстоянии друг от друга, показал, что влияние на эти объемы климатических элементов исключается и различие этих объемов зависит лишь от разной длины полос снегопереноса. Данное положение дает возможность применять метод аналогии.

Имея замеры объемов снегоотложений за положенное число лет на каком-либо поперечнике, можно этот поперечник принять за аналог и, пользуясь им, определить объемы снего-огложеиий за те же годы для любого другого поперечника, расположенного поблизости от него. Для этого на поперечнике, где требуется определить объем снегоотложений за большее число лет, достаточно замерить объемы снегоотложений за 1—2 года. Затем определить отношение объемов, полученных на данном поперечнике, к объемам, полученным за тот же год на поперечнике-аналоге, и, пользуясь этим отношением, определить для искомого поперечника объемы снегоот-ложспий за все годы, за которые имеются данные об объемах снегоотложений на поперечнике-аналоге. 

В «Указаниях по производству изысканий и проектированию лесонасаждений вдоль автомобильных дорог» (ВСН— 33—66, Гипроавтотранс Минавтошосдора РСФСР, 1966 г.) метод аналогии рекомендуется использовать, принимая за аналог объемы снегоприносов, определенные методом учета интенсивности переноса снега по формуле Д. М. Мельника.

Подробное описание метода аналогии и пояснения по его применению при аналоге по натурным замерам приведены в «Указаниях по закладке снегомерных пунктов на автомобильных дорогах Казахской ССР и производству на них замеров снегоотложений» (А. А. Кунгурцев и О. Г. Витковский, 1973 г.). Подробное описание применения метода аналогии при аналоге по объемам снегоприноса, определяемых по формуле Д. М. Мельника, приведено в ВСН—33—66. 

11. КОМПЛЕКСНЫЙ МЕТОД СНЕГОЗАДЕРЖАНИЯ НА ПОЛЯХ И У ДОРОГ


11.1. Сущность метода



Значение снегозадержания па полях для повышения урожайности общеизвестно. Умело и вовремя примененное снегозадержание даже в годы, вполне благоприятные для произрастания сельскохозяйственных культур, повышает их урожайность на 20—30%, а в неблагоприятные — в 2, 3 и даже 4 раза (М. Т. Струков (1947 г.), В. П. Мосолов (1953 г.), П. С. Денисов (1954 г.).

В связи с большим значением снегозадержания на полях и лугах становится непонятным такое, весьма частое, явление, когда по обе стороны дороги находятся оголенные от снега поля, а рядом с дорогой — огромные сугробы снега, принесенного с этих полей. В этом случае должен возникнуть вопрос, а правильно ли делают дорожники, задерживая снег около дорог такими огромными сугробами, приносящими к тому же и вред для дорог. Конечно, неправильно, снег нужно задерживать не у дорог, а на соседних с ними полях и лугах. Впервые эта мысль была высказана А. С. Чернявским (1893 и 1912 гг.), который внес предложение о развитии снегозадержания на соседних с дорогами полях, чтобы уменьшить принос снега к дороге.

В 1953 г. этот вопрос вновь был поднят крупнейшим специалистом по снегу Г. Д. Рихтером.

Указанными исследователями выдвинуто следующее принципиальное предложение: добиваться уменьшения общей массы переносимого снега закреплением его на месте выпадения, для чего борьбу необходимо перенести с мест аккумуляции, т. е. у дорог, на площади его сдувания, т. е. на поля.

Безусловная правильность этого предложения не подлежит никакому сомнению. Имеющиеся примеры наглядно это под-тверждают — там, где совхозы и колхозы регулярно проводят на полях снегозадержание, к дорогам приносит значительно меньше снега и даже вообще может его не приносить.

Но известно и то, что весьма часто совхозы и колхозы проводят работы по снегозадержанию не регулярно, а иногда и вообще не занимаются снегозадержанием. В таком случае дорожники не могут быть уверены в действенности этих мероприятий и вынуждены рассчитывать только на свои силы и средства. Однако и в этом случае отказ от комплексного метода снегозадержания на полях и у дорог будет неправильным.

Если дорожникам только самим приходится заботиться о задержании снега, без помощи совхозов и колхозов, то и в этом случае следует применять комплексный метод снегозадержания, по только в несколько ином виде — задержание приносимого к дорогам снега необходимо производить не на площади сдувания, а рядом с дорогой, но не сосредоточенным валом, как это делается в настоящее время, а тонким слоем на уширенной полосе (см. рис. 41). Толщина этого слоя должна быть такая, чтобы снег не вредил посевам, а, наоборот, способствовал повышению их урожайности. Впервые этот принцип был предложен в 1914 г. II. Я. Янковским и вновь поднят автором настоящей работы в 1954 г.

Толщина снежного покрова на уширенной полосе задержания Н будет складываться из толщины естественно образующегося в данном месте снежного покрова h1 и из искусственного увеличения толщины этого покрова за счет задерживаемого слоя снега h2 (см. рис. 41). 

Поскольку поставлено условие, что общая толщина снегового покрова Ы не должна вредить посевам, а должна, наоборот, способствовать их урожайности, то необходимо определить эту толщину для разных условий.

Воздействовать на величину Н мы можем только второй её составляющей, т. е. величиной h2, так как первая составляющая h1 при расчетах должна приниматься постоянной и равной средней толщине снежного покрова для данных условий.

Величина h2 существенна лишь при наличии в данном месте озимых посевов, так как они требуют сохранения в почве на глубине узла кущения (на глубине в среднем 3 см от поверхности земли) температуры от — 5 до—15°. Понижение или повышение температуры против указанного предела приводит к гибели озимых.

Для определения возможной величины h2 воспользуемся зависимостью минимальной температуры почвы на глубине 3 см от минимальной температуры воздуха и высоты снежного покрова, полученной А. М. Шульгиным (1954 г.).

Полученные данные о возможной толщине искусственно созданного снежного покрова Н при плотности его 0,25 приведены в таблице 21. Из таблицы 21 видно, что на всей территории СССР, за исключением западной половины европейской части, толщина задерживаемого слоя снега h2 даже па озимых посевах может быть 30 см и более, а па других полях может быть еще больше.

Примерная ширина полосы задержания снега у дорог L при предложенном нами принципе может быть найдена из уравнения:

Вышеизложенное позволяет утверждать, что применение снегозадержания топким слоем на уширенной полосе вполне возможно па 85—90% протяженности железных и автомобильных дорог нашего Союза, поскольку дороги в основном проходят по полям и лугам, где увеличение толщины снегового покрова принесет только пользу. 

Работы по задержанию снега у дорог тонким слоем на уширенной полосе в первое время должны производиться дорожными организациями, их средствами и за счет их финансирования.





11. 2. Рекомендуемые способы задержания переносимого снега тонким слоем на уширенной полосе

При применении предлагаемого нами метода все современные способы задержания снега у дорог (переносные решетчатые щиты, постоянные заборы, древесно-кустарниковые насаждения и т. и.) становятся непригодными. Для этого метода более пригодны способы снегозадержания и снегонакопления, применяемые на полях и лугах.

Однако, рассматривая последние с точки зрения пригодности для задержания снега у дорог, мы одновременно оцениваем их с позиций наибольшей пригодности и эффективности для снегозадержания и снегонакопления на полях и лугах.

Для наилучшего произрастания сельскохозяйственных культур кроме толщины и плотности снежного покрова большое значение имеют равномерное распределение покрова на каждом однородном, по высеянным культурам, участке поля и регулирование его толщины на различных участках поля. Эти требования могут быть достигнуты только правильным назначением высоты снегозадерживающих устройств и расстояний между их рядами.

Высота снегозадерживающих устройств должна назначаться равной запланированной толщине задерживаемого слоя снега.

Произведенный нами анализ возможных способов задержания переносимого снега тонким слоем па уширенной полосе (Прогрессивные методы борьбы с переносимым снегом на автомобильных дорогах. Сборник трудов СибАДИ, 1959, № 7.)

показал, что для этого наиболее пригодны:

1. Живые изгороди из самых невысоких кустарников высотой 0,5—1,0 м. Расположение этих изгородей на расстоянии до 15—25 м друг от друга (расстояние должно быть кратным ширине проходов сельскохозяйственных машин) вполне позволит производить между рядами посевы любых культур. Экономически наиболее выгодно, если эти изгороди будут из кустарников, дающих ценные ягоды или листья; полосы между

кулисами из кустарников возможно в ряде случаев использовать под колхозные и совхозные сады.

2. Сплошные посевы высокостебельных растений, а также посевы кулисами. В качестве высокостебельных растений могут быть названы: подсолнечник, кукуруза, горчица, сорго, сафлор, суданка и др.

3. Спегоуплотнеиие с одновременным созданием частых, невысоких снежных валиков. Практическое осуществление этого способа может быть произведено комбинированным снарядом, представляющим собой миогополозные сани с обычным угольником (А. А. Кунгурцев, 1955 г.).

4. Снежные валы (снегопахание), когда они допустимы. При приносе к дороге снега до 50 м3/м достаточно его задержания только перечисленными выше способами па полосе соответствующей ширины.

При приносе к дороге снега более 50 м3/м на случай всяких неожиданностей (особенно возникновения сильных верховых метелей при больших скоростях ветра), чтобы не допустить перерыва в движении, у дорог должны устраиваться дополнительные снегозадерживающие препятствия. Такими препятствиями вполне могут служить живые изгороди, представляющие собой одновременно и декоративные насаждения. Эти изгороди должны располагаться непосредственно у дорог, на расстоянии 12—45 м от наружной бровки кювета или бровки выемки (см. рис. 42).

Пока живые изгороди будут выращиваться и достигнут расчетной высоты, снегозадержание осуществляется обычными переносными решетчатыми щитами.

Кроме того, па полосе задержания снега, при любом методе снегозадержания, необходимо через каждые 0,3—0,5 км создавать, параллельно дороге, дополнительные узкие, двух — трехрядные продуваемые полосы насаждений из высоких деревьев (см. рис. 42). Назначение таких полос — уменьшение скоростей ветрового потока, но не задержание снега. 

11. 3. Экономическая и техническая целесообразность задержания снега тонким слоем на уширенной полосе

Сравнение расходов на задержание снега у дорог при применяемом в настоящее время методе (т. е. сосредоточенным валом) и при задержании его тонким слоем на уширенной полосе показывает (см. рис. 43), что даже при задержании снега слоем 10 см сверх толщины естественно откладывающегося

снегового покрова новый способ экономически более выгоден. Посев высокостебельных растений и снегоуплотнение с одновременным созданием частых, невысоких снежных валиков оказывается дешевле примерно в 2 раза по сравнению с двухрядными заборами и щитовыми линиями, а по сравнению с однорядными заборами и щитовыми линиями — даже в 3 раза.

Расходы (с переводом их в цены, действующие с 1/1-1961 г.) на задержание снега кулисами по пару, пласту, многолетним травам и овощебахчевым культурам — по данным П. С. Денисова (1954 г.), расстановкой стеблей и снопиков — по данным М. Т. Струкова (1947 г.); снегоуплотнением — применительно к данным по задержанию снега кулисами.

Кроме указанного, предлагаемый метод по сравнению с принятыми на дорогах в настоящее время, имеет еще следующие преимущества-

1) задержание снега возможно осуществлять более простыми, исключительно механизированными способами;

2) исключаются вредные последствия, создаваемые огромными сугробами снега рядом с дорогой;

3) отпадает необходимость в широкой полосе отвода, что позволит высвободить под посевы и луга по всему СССР не менее 1,5 млн. га земли, причем земли, наиболее удобной и выгодной для сельскохозяйственных культур;

4) при задержании снега на смежных с дорогой полях и лугах увеличится урожайность посеянных на них сельскохозяйственных культур, что с избытком окупит израсходованные на задержание снега средства.

Следовательно, предлагаемый метод более приемлем по сравнению с принятыми в настоящее время как с общегосударственной точки зрения (повышение урожайности на смежных с дорогами полях и высвобождение большой площади под посевы), так и с узковедомственной точки зрения дорожных организаций, расходы которых на задержние снега уменьшатся примерно в два раза, снизится трудоемкость работ за счет их полной и несложной механизации и будут исключены вредные для дорог последствия, создаваемые расположенными рядом с ними огромными сугробами снега.

Необходимо напомнить, что постановление Верховного Совета СССР от 20 сентября 1972 г. «О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов» ориентирует на применение комплексного метода снегозадержания на полях и у дорог, а не на задержание снега около дорог сосредоточенным валом.

12. СНЕГОЗАДЕРЖИВАЮЩИЕ ЗАБОРЫ

Одним из наиболее надежных снегозащитных устройств па дорогах являются снегозадерживающие заборы. Снегозадерживающие заборы относятся к снегозащитным устройствам долговременного типа и предназначены для задержания в зоне действия всего приносимого к дороге в течение зимнего периода снега. В зависимости от объема приносимого к дороге снега снегозадерживающие заборы устраивают высотой от 3 до 5—7 м. Устройство более низких заборов нецелесообразно, так как в этом случае лучше устраивать защиту в виде щитовых линий.

На основании технико-экономических расчетов А. А. Комаров (1959 г.) рекомендует высоту снегозадерживающих заборов проектировать не выше 5 м, так как при большей высоте резко возрастает стоимость заборов за счет увеличения заглубления столбов и увеличения их сечения. В этом случае, по его мнению, более экономичным будет устройство более низких заборов в два или три ряда.

Сплошные заборы, как это указано выше, собирают меньше снега, чем решетчатые, поэтому они применяются только в том случае, когда требуется одностороннее задержание снега. Во всех остальных случаях применяются решетчатые заборы.

При устройстве решетчатых заборов, для уменьшения их заносимости, а также и для увеличения снегосборности, оставляют просветы между землей и нижней панелью забора, а также и между панелями. Высоту просветов, в зависимости от общей высоты забора, можно проектировать до 0,5—0,8 м (см. рис. 44—49).

Устройство заборов требует значительных единовременных денежных затрат и расхода дорогостоящих материалов, поэтому проектировать их необходимо для каждого отдельного, но объемам снегоотложений, участка дороги. Составлять проект на забор можно только лишь для тех участков дорог, для которых объемы снегоотложений установлены за достаточное число лет.

Выбор конструкции забора, числа рядов забора, а также и материалов для изготовления деталей забора (столбы, панели) должен быть обоснован технически и экономически.

Оптимальная просветность решетчатых заборов была установлена Л. М. Дановским (1950 г.) В зависимости от возможной скорости ветров при переносе снега им были рекомендованы такие пределы общей просветности решетчатых заборов:


при скорости ветра до 15 м/сек. — 0,47,

при скорости ветра до 20 м/ сек. — 0,40,

при скорости ветра более 26 м/сек. — 0,33.



В последнее время рекомендуют (см., например, ВСН 4—69, 1970 г.) для заборов, устанавливаемых в один ряд или в ближайшем к дороге ряду при устройстве в несколько рядов про-светпость решеток панелей назначать в 50%, а для второго и третьего рядов заборов — даже 60%.

Заборы (столбы и панели) могут быть деревянными, железобетонными или комбинированными (столбы железобетонные, панели деревянные).

Деревянные заборы могут быть однопанельными, двухпа-нельными и трехпанельными. Решетчатое заполнение панелей заборов следует делать вертикальным — такое заполнение

лучше сопротивляется воздействию оседающего снега, особенно в весенний период, при таянии снега.

Возможная конструкция однопанельного деревянного забора приведена на рис. 44. Заполнение панелей производится, досками или горбылями.

Возможные конструкции двухпанельных деревянных заборов приведены на рис. 45—47 (на рис. 45 — заполнение каждой панели досками или горбылями, на рис. 47 — заполнение нижней панели щитами, верхней — досками или горбылями, на рис. 46 — заполнение обеих панелей щитами).

В двух- и более панельном заборе между панелями можно делать разрывы.

В однорядных заборах или в первом ряду двух- трехрядного забора при высоте панелей не менее 1,5—2,0 м ширина разрыва может быть 0,4—0,5 м, во втором и третьем ряду многорядного забора при такой же высоте панелей ширина разрывов может быть 0,6 м. При меньших высотах панелей ширина разрывов между ними также должна быть меньше указанных выше величии.

Возможные конструкции двух- и трехпанельных железобетонных заборов приведены па рис. 48 и 49. Панели могут быть одинаковой и разных высот, причем за основу принимается панель большей высоты, меньшая же панель является добор-ной панелью, т. е. применяемой только тогда, когда основная панель имеет высоту большую, чем это требуется для устройства забора расчетной высоты.

Ямы для установки столбов (деревянных и железобетонных) копают ямокопателем, а устанавливают столбы при помощи передвижного крана. 

Панели для железобетонных заборов изготовляют на полигонах железобетонных изделий, подвозят на место и устанавливают в пазы у столбов или путем применения крепежных хомутов при помощи передвижного крана.

Для лучшего использования снегозадерживающей способности заборов и для предотвращения повреждений, особенно при весенней осадке снега, заборы, особенно деревянные, наиболее правильно располагать перпендикулярно к направлению господствующих ветров, если даже при этом заборы будут расположены по отношению к дороге под тем или иным углом.

Если в одну из зим объемы снегоотложений окажутся более расчетного и может возникнуть опасность заноса дороги, то дополнительно к заборам следует применить устройства сезонного действия — переносные щиты или снежные траншеи.

Щиты могут быть выставлены или на гребень подветренного вала или в сторону поля с наветренной стороны на расстоянии от забора не менее 20 его высот, с последующими, если потребуется, перестановками.

Снежные траншеи должны прокладываться в поле с наветренной стороны забора, на расстоянии от забора не менее 10—12 его высот до первого ряда траншей.

В процессе эксплуатации железобетонных заборов никаких работ, кроме ежегодного весеннего осмотра после таяния снега, обычно в течение 30 лет не требуется при качественном выполнении работ по устройству забора.

Расчетный срок службы деревянных заборов также принимают в 30 лет. Однако за этот период забор может подвергаться одному капитальному и двум средним ремонтам. Кроме того, возможны текущие ремонты по замене поломанных единичных экземпляров обшивки забора.

13. ПРИДОРОЖНЫЕ СНЕГОЗАЩИТНЫЕ ЛЕСОНАСАЖДЕНИЯ
13. 1. Структура лесонасаждений

В полезащитном лесоразведении по воздействию на ветроснеговой поток применяются продуваемые, ажурные и непро-дуваемые лесные полосы.

Продуваемые полосы (см. рис. 50) формируются из высоких деревьев с густой кроной вверху и сквозным просветом, на высоту до 2-х м, внизу, без кустарника и с обрубкой сучьев на месте просвета. Такие полосы, как указано выше, применяются только при ком-плексном снегозадержании па полях и у дорог.

Ажурные полосы (см. рис. 51) формируются из деревьев различной высоты и частично кустарника, но с таким расчетом, чтобы у них была общая довольно большая просветность, достигающая, примерно, 55—65%. Эти полосы должны внутри

себя задерживать небольшое количество снега, образуя в то же время наиболее высокий вал за полосами, считая по направлению ветра. Применяются в полевых полосах при двухполосной и более системах расположения полос.

Непродуваемые полосы (см. рис. 52) формируются из главных пород (высоких деревьев), сопутствующих пород (средней высоты деревьев) и обязательно из двух, а то и из трех

рядов густого кустарника. Просветность их должна быть примерно 40—45%, а отложения снега происходят внутри полос и по обеим их сторонам. Такие полосы весь приносимый и спокойно выпадающий снег должны задержать в зоне своего действия, без пропуска его в сторону дороги. Применяются они

при однорядных и в придорожной полосе при двухполосной и более системах расположения полос.

Главные древесные породы составляют ociiobv всей лесополосы и обеспечивают ее устойчивость и долговечность. Отличаясь более высоким ростом, они определяют дальность защитного действия лесополосы.

Сопутствующие, или подгоночные, древесные

породы отличаются меньшей высотой и, как правило, образуют второй ярус лесополосы. Назначение этой группы деревьев состоит в том, что они благоприятствуют росту главных пород: подгоняют их в высоту путем бокового отеиения

и затеняют почву, чем препятствуют развитию сорной растительности.

Кустарники благодаря быстрому росту имеют большое почвозащитное значение — они препятствуют проникновению сорной растительности в полосы и способствуют накоплению влаги в почве. Кроме того деревья главных и сопутствующих пород в связи

с ростом теряют нижние сучья. Кустарники, что особенно важно в непродуваемых полосах, восполняют этот пробел и делают лесополосу непродуваемой или, в крайнем случае, ажурной.

13. 2. Ширина и форма лесных полос



Придорожные снегозащитные лесонасаждения для защиты дорог от снега используются уже давно. Первое время применялись широкие лесополосы без разрывов внутри посадок. Ширина их, в зависимости от объемов снегоотложений, колебалась в пределах от 15 до 250 м. Однако в таких лесополосах отложения снега в связи с ростом деревьев происходят все более и более высоким валом, образующимся внутри полосы, что приводит к сильному повреждению деревьев — снеголому. Кроме того, в зонах сухих степей и полупустынь из-за недостатка влаги гибнут растения в середине полосы. Учитывая это, А. Ф. Рудзкий на XI совещательном съезде инженеров путей сообщения (1894 г.) высказал мысль о необходимости проектирования лесонасаждений в виде нескольких полос, имея в виду, что такие полосы будут снега задерживать больше. С тех пор начались поиски ширины лесополос, их формы и месторасположения по отношению к дороге и друг к другу.

В последнее время на железных дорогах в лесной, лесостепной и степной зонах с достаточным увлажнением применялись следующие конструкции снегозащитных лесонасаждений:

при спегоотложениях до 150 м3/м — однополосные, с общей шириной насаждений от 10 до 50 м;

при спегоотложениях до 200 м3/м — двухполосныс, с общей шириной полос и разрывом между ними от 50 до 80 м;

при спегоотложениях до 400 м3/м — трехполосиые, с общей шириной полос и разрывами между ними от 80 до 130 м.

На дорогах Урала, Сибири, Северного Казахстана, где объем снегоотложений на зиму превышает 400 м3/м, придорожные снегозащитные лесонасаждения рекомендуется выращивать из четырех, пяти и более полос.

Ширину разрывов между полосами рекомендуется делать от 10 до 30 м, а иногда и более.

для мощных, выщелоченных и обыкновенных черноземов, а также и для серых лесных почв — 3,0 м;

для тяжелых суглинистых, подзолистых и смытых, а также слабосолонцеватых южных почв — 2,5 м;

для сухостепных районов с темно-каштановыми почвами и солонцеватыми южными черноземами — 2,0 м;

для каштано-солонцеватого комплекса и бурых почв сухой степи и полупустыни, где снегозащитные лесонасаждения создаются преимущественно из кустарников, — от 1,0 до 1,5 м.

Следует указать, что Б. В. Княжецким еще в 1962 г. было высказано соображение и дай метод расчета для проектирования продуваемых лесных полос, откладывающих основную массу снега за ними и в разрывах между ними. При этом разрывы получаются уже значительно большей ширины, чем указанные выше.

СоюздорНИИ для объемов снегоотложений до 150 м3/м предлагается одна узкая полоса из 4—8 рядов, для объемов до 250 м3/м — две полосы от 6 до 8 рядов в каждой. Для объемов снегоотложений более 200 м3/м СоюздорНИИ (см. Г. В. Бялобжесский, 1966 г.) применение одних лишь придорожных снегозащитных лесонасаждений считает нецелесообразным, так как требуется отвод слишком больших площадей земли.

При объемах снегоотложений более 250 м3/м СоюздорНИИ рекомендует усиливать предлагаемую им конструкцию насаждений для 200 м3/м дополнительными видами защиты, например, прокладкой снегозадерживающих траншей или установкой переносных щитов с полевой стороны насаждений. 

Наиболее правильным методом защиты дорог от снега в районах с большими объемами снегоотложений СоюздорНИИ считает осуществление комплексного метода снегозадержания на полях и у дорог или создание в придорожной зоне плодово-ягодных садов.

Казфилиал СоюздорНИИ (см. «Создание снегозащитных насаждений рациональных конструкций в различных почвенных условиях Северного Казахстана», Алма-Ата, 1968 г.) придерживается точки зрения железнодорожников и для объемов снегоотложений более 200 м3/м рекомендует создание очних придорожных снегозащитных лесонасаждений с числом полос от 3 до 7 и с разрывами между ними в 60 и 80 м.

В ряде источников указывается на то, что межкулпспые разрывы в придорожных снегозащитных лесонасаждениях не изымаются из пахотной площади земель совхозов и колхозов и дают возможность проводить в них механизированные сельскохозяйственные работы.

Для полноты изложения приведем высказывания различных исследователей о возможности использования разрывов между лесополосами как пахотных площадей, о наиболее целесообразном числе рядов кустарников и деревьев в лесополосе и о ширине разрывов между лесополосами.

Прежде всего следует указать, что, если проявлять заботу о пахотных площадях совхозов и колхозов, более логично применять комплексное снегозадержание на полях и у дорог, а не создание придорожных снегозащитных лесонасаждений. Снег к дороге приносит с полей и лугов, лежащих рядом, следовательно, нужно задержать его на этих полях и лугах, а не собирать около дороги, хотя бы и на довольно большой площади. Затраты на задержание снега на полях и лугах будут меньше, чем на сбор его около дороги. Прибавка урожая на таких полях и лугах быстро окупит все затраты на создание полезащитных лесных полос.

Известный специалист по придорожным снегозащитным лесонасаждениям А. А. Поветьев (1960 г.), анализируя результаты экспериментальной проверки работы миогополос-ных снегозащитных насаждений с разрывами шириной от 10 до 30 м за период 1950—1960 гг., пришел к такому выводу: «Уже в 10—12-летнем возрасте, по материалам произведенных нами раскопок корневых систем деревьев, корни распространяются в разрывах на расстояние до 10 м от места посадки. В дальнейшем, в более старших возрастах, вся территория разрывов пронизывается корневой системой деревьев, произрастающих в узких лесных полосах. Из этого следует, что глав-ные меры по уходу после смыкания насаждений должны быть направлены на накопление и сохранение почвенной влаги в разрывах. Категорически нельзя допускать на территории разрывов какие-либо посевы пропашных или фуражных культур, иссушающих почву, а также устройство проезжих дорог или назначать территорию разрывов под постройки».

Этот вывод сделан на основании серьезных и длительных исследований, и его не следует игнорировать.

Оптимальное количество рядов растений, создающих необходимое ветрозащитное действие, было определено А. Е. Дьяченко и «П. Т. Земляницким (1946 г.) по наблюдениям за существующими лесополосами. В результате они установили, что ветрозащитное действие 9, 10 и 43-рядных полос почти одинаково.

Г. В. Григорьев (1951 г.), наблюдая за работой 4-рядных полос из кустарников (лоха), пришел к заключению, что дальнейшее увеличение рядов не рекомендуется, потому что полосы становятся настолько плотными, что не продуваются даже штормовыми ветрами, и быстро заносятся снегом. Свои наблюдения Г. В. Григорьев проводил в условиях Карагандинской области около границы с пустыней Бетпак-Дала.

Оптимальное количество рядов растений в узких полосах определялось на их моделях, различных по ширине и степени продуваемости, в аэродинамической трубе А . А. Комаровым (1956 г.) и И. Вудруфом и А. Цингом (1957 г.).

А. А. Комаров испытывал модели лесных полос, число рядов в которых менялось от 3 до 40. При увеличении числа рядов в полосе наблюдается падение скорости воздушного потока за полосой. Это падение достигает наибольшего значения примерно при 10—12-рядной полосе, а затем становится постоянным и не зависит от числа рядов в полосе. Длина ветровой тени за узкой (10—12-рядной) полосой равна 15—17-кратпой высоте работающей части лесонасаждений.

Н. Вудруф и А. Цинг испытывали модели лесных полос с числом рядов 5, 7 и 10 и с разной формой поперечных сечений (см. рис. 53). Результаты опытов показали, что из четырех схем 10-рядной полосы наиболее эффективной оказалась полоса, построенная по схеме В. 5-ти и 7-рядные защитные полосы, показанные па рис. 53, обладают хотя и несколько меньшими, но также приемлемыми защитными свойствами. Длина полосы, где над поверхностью земли скорости ниже первоначальной, найдена в пределах от 23 до 29 высот работающей части насаждений.

Разрывы при засушливом климате нужны не только для лучшей обеспеченности растений влагой, но и для отложений при прочих равных условиях больших объемов снега. На рис. 54 (см. Г. В. Бялобжесский, 1966 г.) приведены отложения снега у моделей посадок с разрывами разной ширины, а на рис. 55 у натурных посадок, тоже с разрывами разной ширины. Эти рисунки наглядно показывают, что узкие разрывы снижают объем задерживаемого снега, а более широкие — увеличивают.

содержание      ..      1      2      3      ..