§ 2. Снегозащитные устройства

Снегозащитные устройства можно подразделить па принципу работы на следующие группы:

Рис. I-31. Снегозащитные устройства 1-й группы. а - стенка из снега; б - переносный щит; в - решетчатый забор; г - зеленые полосы

1-я группа - устройства, способствующие снижению скорости снеговетрового потока и переносу большей части снега над задерживающие щиты, заборы, снежные стенки, валы и траншеи, а также снегозащитные зеленые полосы (рис. I-31, I-32).

Рис. I-32. Снегозащитный решетчатый забор с двумя просветам

2-я группа - устройства, способствующие увеличению скорости снеговетрового потока и переносу большей части снега над защищаемым объектом: наклонные и отбойные снеговыдувающие щиты и заборы (рис. I-33, I-34).

Рис. I-33. Снегозащитные устройства 2-й группы. а, б - наклонные щиты; в - отбойный щит; г - комбинированный забор

3-я группа (рис. I-35, I-36) - устройства, полностью закрывающие защищаемый объект от воздействия снеговетрового потока (галереи, шатры, тоннели, чехлы) или поднимающие защищаемый объект над окружающей территорией для пропуска наиболее интенсивного снегового потока (эстакады, платформы).

Рис. I-34. Наклонные щиты

Для защиты от снежных заносов населенных мест применяются преимущественно снегозащитные устройства 1-й и 2-й групп, причем последние чаще применяются для защиты транспортных коммуникаций в стесненных условиях. Устройства 3-й группы применяются для защиты особо важных объектов или в случае недостаточности или невозможности применения устройств других групп по условиям рельефа или грунта.

Рис. I-35. Снегозащитные устройства 3-й группы. а - галерея; б - шатер; в - платформа; г - эстакада

Снегозадерживающая способность защитных устройств определяется отношением количества снега, откладывающегося у зашиты, к общему количеству снега, переносимому метелями. Она зависит от высоты, типа, конструкции и степени заноса снегом защитных ограждений, топографии местности и угла между направлением переноса снега и линией снегозащиты.

Рис. I-36. Снегозащитная галерея в Норвегии

Наибольшие отложения снега образуются при направлении ветра под прямым углам к направлению линии защитных ограждений. При углах менее 30° большая часть снега проносится вдоль защиты, не откладываясь у нее. Это обстоятельство используется при проектировании снегозащиты площадных объектов, основанной на принципе отклонения снеговетрового потока и пропуска его мимо защищаемого объекта.

Снегоемкость снегозащиты определяется количеством задержанного снега и измеряется в ^м3/_{пог. м}.

Если один ряд снегозащитных устройств не может обеспечить необходимую cнегоемкость защиты, то устанавливаются два и больше рядов.

Снегозадерживающая способность и снегоемкость многорядных защит выше однорядных, они выгоднее и надежнее в работе; снегозадерживающая способность однорядных защит составляет 65-85%, многорядных - 85-95%.

Снегоемкость двухрядной снегозащиты по отношению к однорядной при равной их высоте увеличивается больше чем в 2 раза.

Снегозащитные устройства 1-й группы разделяются на сплошные и решетчатые (проницаемые) преграды.

Сплошные преграды (щиты, заборы, стенки и валы) применяются, главным образом, для отклонения снеговетрового потока; как снегосборные устройства они значительно хуже, решетчатых преград.

Для защиты населенных мест, промышленных предприятий и других объектов, занимающих большие площади, применяются, главным образом, постоянные снегозащитные решетчатые заборы.

Заборы при достаточной их высоте и соответствующей конструкции в противоположность щитам долго не заносятся снегом и не требуют дополнительной переустановки переносных щитов. Устройство заборов высотой более 6 м не рекомендуется. Выполняются они как из дерева, так и из более долговечных материалов.

Горизонтальная обшивка заборов обусловливает отложение плотного, растянутого, с пологими откосами снежного вала, отдаляющего срок отработки защиты, но более подвержена разрушению при таянии и осадке снега, чем вертикальная.

Для удлинения полосы отложения снега за защитой и сохранения заборов при таянии снега устраивают просвет между землей и обшивкой, а иногда и второй сплошной просвет посередине высоты забора или выполняют снегозащитные устройства с переменной, уменьшающейся по высоте просветностью.

Просветность решетчатых щитов и заборов колеблется в пределах 0,35-0,7. Высота просвета между землей и обшивкой заборов равна 0,30-1,00, высота просвета между землей и обшивкой переносных щитов - 0,15-0,50 м. Увеличением просветности выше 0,6 уменьшается снегозадерживающая способность щитов и заборов, поэтому площадь просветов в однорядных защитных, а также в последних подветренных рядах многорядных защит рекомендуется принимать равной 35-45 %. Напольные (наветренные) ряды щитов и заборов при многорядных защитах проектируются с увеличенными площадью просветов в заполнении и величиной просвета между землей и обшивкой.

Простейшие снегозащитные устройства первой группы - хворостяные изгороди, лапник, снеговые траншеи, стенки и валы - ввиду их малой эффективности применяются как дополнительные средства к снегозащитным щитам и заборам или устанавливаются со стороны ветров меньшей повторяемости при небольшом количестве ожидаемого переноса снега. Некоторые из них, как например, снегозащита из снежных валов или траншей, выполняются механизированным способом с помощью бульдозера или снегоотвального плуга.

Бульдозер на тракторе С-80 за 8 ч работы может вырыть 12-15 км траншей, в которых может быть задержано более 3000 м³ снега, что примерно равно работе 500 переносных щитов. Это позволяет использовать снегоочистительные машины также и для создания снегозащитных устройств.

Некоторые данные для ориентировочного сравнения экономичности различного вида снегозащитных устройств приводятся в табл. I-7.

Таблица I-7. Ориентировочная стоимость снегозащитных устройств с применением дерева (по данным норильских организаций)

Примечание. За зиму щиты переставляются до 15 раз.

Расчет снегозащитных устройств 1-й группы рекомендуется производить, исходя из количества переносимого ветром снега, определяя его в зависимости от общего твердого расхода снеговетрового потока и продолжительности переноса снега [8]; при этом расчет ведется лишь на объем снега, подносимый к объекту ветрами одной половины горизонта.

Расчетный объем снега

(I-2)

где С₁, С₂, С₃, С_n - количество снега, подносимое за зиму ветрами отдельных учитываемых направлений в ^т/_м;

α₁, α₂, α₃, α_n - углы между направлениями переноса снега и линией снегозащиты;

γ₀ - объемный вес снега, отлагаемого у защиты, равный 0,3-0,5 ^т/_м³.

Перенос снега под углом менее 30° к линии снегозащиты, не дающий отложений снега, не учитывается.

Количество снега, переносимого за зиму ветрами одного направления С, определяется как сумма количества снега, переносимого отдельными метелями данного направления:

(I-3)

или за одну метель Q₀ по формуле:

(I-4)

где n - число случаев переноса снега за зиму;

q_макс - общий твердый расход снегового потока при средней скорости ветра за период метели в ^г/_см*мин.;

t - продолжительность метели в ч;

0,006 - переводный коэффициент для приведения количества снега к размерности в ^т/_{пог. м}.

Общий твердый расход снеговетрового потока, т. е. вес снега переносимого ветром в единицу времени через единицу длины фронта переноса, перпендикулярного направлению этого потока

(I-5)

где q₀ - твердый расход снеговетрового потока (т. е. вес снега, переносимого через единицу площади в единицу времени) у поверхности снегового покрова.

Он определяется путем натурных измерений с помощью метелемеров.

Величина q_макс может быть также определена в зависимости от скорости ветра:

где V₁₁ - средняя скорость ветра на высоте флюгера (11 м) в ^м/_сек;

С - коэффициент, зависящий от ветрового потока, состояния снежной поверхности и других факторов (ориентировочно = 0,013).

Величина q_макс может также определяться по графику (рис. I-37).

Рис. I-37. График определения общего твердого расхода снега в зависимости от скорости ветра в ^г/_см*мин

Продолжительность переноса снега определяется по откорректированным средним метеорологическим данным за не сколько лет. Данные ближайших метеорологических станций по снеговому или ветровому режиму иногда на небольших расстояниях значительно отличаются от получаемых на месте (влияние рельефа, наличие препятствий), поэтому они должны быть проверены разовыми наблюдениями на участке строительства.

Снегоемкость снегозащитных устройств 5 должна равняться или быть больше расчетного объема Q_p, подносимого к защите.

Она зависит от вида снегозащитных устройств и определяется по следующим формулам:

при однорядной снегозащите из переносных щитов

(I-6)

при однорядной снегозащите из постоянных решетчатых заборов

(I-7)

при снегозащите из постоянных сплошных заборов

(I-8)

при многорядной снегозащите из переносных щитов

(I-9)

при многорядной снегозащите из решетчатых заборов

(I-10)

при снегозащите из решетчатых заборов, прикрываемых переносными щитами

(I-11)

при древесно-кустарниковом снегозащитном ограждении

(I-12)

где H₁, H₂, H₃, H_m - (высота снегозащитных заборов с учетом просветов у земли в м;

h₁, h₂, h₃, h_m - то же, для переносных щитов;

h_p - рабочая высота зеленых насаждений в м (для Севера не более 2 м);

n - количество перестановок щитов, считая и первую их постановку;

m - число рядов снегозащитных устройств;

А - общая ширина защиты с учетом разрывов в м;

L - расстояние защитной полосы от защищаемого объекта в м.

Расстояние L должно быть равно или больше ширины полосы снегоотложений за линией снегозащиты; слишком удаленное расположение снегозащиты может вывести защищаемый объект из ее влияния, а близкое - создать заносы на защищаемой территории.

Предельные (расстояния приведены в табл. I-8, при этом учтены особенности конструкции снегозащитных устройств, скорость ветра и структура снега.

Таблица I-8. Предельные расстояния от линии снегозащиты до защищаемого объекта и между рядами снегозащиты

Снегозащитные устройства предусматриваются не только на подступах к населенным пунктам, но и внутри их, .в местах

возможного возникновения переноса снега.

При проектировании снегозащитных устройств следует предусматривать мероприятия по отводу весенних вод, скапливающихся у защиты (устройство деревянных коробов, закрытых канав, закладка проволоки с последующим нагревом электричеством), а также учитывать влияние снегоотложений на температуро-влажностный режим вечномерзлого грунта.

Хорошо запроектированная и выполненная, правильно эксплуатируемая снегозащита все же не гарантирует полностью от проникновения какого-то количества снега на территорию защищаемого объекта. Поэтому при проектировании населенных мест Крайнего Севера необходимо предусмотреть специальную службу снегоборьбы, вооруженную механизмами и машинами для расчистки снегозаносов и вывозки снега. В проектах населенных мест должны предусматриваться места для вывозки снега.

При организации расчистки снегозаносов должны учитываться закономерности снегоотложений, а убираемый снег не должен являться причиной образования заносов при последу щей метели.