Определение расчетного объема снега, приносимого к дороге (снегоприноса)

Максимальный объем снегоприноса к автомобильной дороге устанавливается расчетным путем обработки данных многолетних наблюдений метелевого режима в зимний период в зависимости от географического региона, в котором эксплуатируется автомобильная дорога, скорости ветра, предполагаемого времени (длительности) и направления действия метели, температуры окружающего воздуха, высоты снежного покрова, направления трассы дороги в плане и других факторов. В основе расчета снегоприноса лежит зависимость:

 

W=it=cv³t,

 

где W - количество снега, переносимого за время метели определенного направления, м³/м;

i-       интенсивность горизонтального переноса снега (i=cv³), м³/м-ч;

t - время действия метелевого ветра определенного направления, ч;

с - коэффициент пропорциональности, зависящий от плотности снега в метелевых сугробах, ч²/м;

v - скорость ветра на высоте флюгера, м/с.

Коэффициент пропорциональности С для многих районов России (кроме восточных и юго-восточных), где плотность снега равна 250 кг\м³) принимается равным 0, 00031 ч²/м.

Время действия метели t определяется из журналов наблюдения метеостанций для каждой метели в течение года за несколько лет. Время метелей устанавливается как среднестатическая величина за год:

 

T=24 N T_ср,

Где N - количество дней с метелями за зиму.

T_cр - средняя продолжительность одной метели.

Практически определение расчетного объема снегоприноса к автомобильной дороге производится в такой последовательности:

1. Определение произведения основных параметров метеливого режима по годам наблюдений

Годы	N, дн	Тср	T, ч	Ct, ч3/м
2007	44	12	12672	3,929
2004	40	16	15360	4,762
2009	34	11	8976	2,782
2002	46	17	18768	5, 818
2010	38	14	12768	3,958
2006	32	20	15360	4,762
2003	38	15	13680	4,241
2008	36	13	11232	3,482
2001	30	10	7200	2,232

2. Определение объема переноса снега за зиму W _з каждого года наблюдений по основным направления ветра

 

W_зi= c t (a_i/100)

 

где W_зi - объем снегоприноса по i-му напрвлению, м³/м;

Сt - произведение из таблицы_i - средняя скорость ветра по i-му направлению, м/с

a_i -повторяемость i-го направления ветра, %

 

Ведомость объемов переноса снега за годы наблюдений по направлениям

Годы	Параметры а (%), V (м/с) и W (м³/м) по направлениям
	С		СВ		В		ЮВ		Ю		ЮЗ		З		СЗ
	a/V	W	a/V	W	a/V	W	a/V	W	a/V	W	a/V	W	a/V	W	a/V	W
2007	7/4,7	28,55	5/4,5	17,90	8/4,8	34,76	15/6,3	147,36	17/7,3	259,83	23/6,6	259,80	14/5,2	77,34	11/4,4	36,82
2004	7/4,7	34,61	5/4,5	21,69	8/4,8	42,13	15/6,3	178,61	17/7,3	314,92	23/6,6	314,88	14/5,2	93,74	11/4,4	44,62
2009	7/4,7	20,22	5/4,5	12,68	8/4,8	24,61	15/6,3	104,34	17/7,3	183,98	23/6,6	183,96	14/5,2	54,76	11/4,4	26,07
2002	7/4,7	42,28	5/4,5	26,51	8/4,8	51,47	15/6,3	218,22	17/7,3	384,76	23/6,6	384,71	14/5,2	114,53	11/4,4	54,52
2010	7/4,7	28,76	5/4,5	18,03	8/4,8	35,02	15/6,3	148,45	17/7,3	261,75	23/6,6	261,72	14/5,2	77,91	11/4,4	37,08
2006	7/4,7	34,61	5/4,5	21,69	8/4,8	42,13	15/6,3	178,61	17/7,3	314,92	23/6,6	314,88	14/5,2	93,74	11/4,4	44,62
2003	7/4,7	30,82	5/4,5	19,32	8/4,8	37,52	15/6,3	159,07	17/7,3	280,469	23/6,6	280,43	14/5,2	83,48	11/4,4	39,74
2008	7/4,7	25,31	5/4,5	15,86	8/4,8	30,81	15/6,3	130,59	17/7,3	230,275	23/6,6	230,24	14/5,2	68,54	11/4,4	32,63
2001	7/4,7	16,221	5/4,5	10,17	8/4,8	19,75	15/6,3	83,72	17/7,3	147,61	23/6,6	147,59	14/5,2	43,94	11/4,4	20,91

3. Определение объемов снегоприносов с левой стороны участка дороги.

Объем снегоприноса с левой стороны дороги представляет собой геометрическую сумму расчетных объемов снегоприноса по всем румбам, относящихся к левой стороне дороги. Практически итоговые объемы переноса снега по направлениям ветра умножаются на коэффициенты, равные величине синуса угла подхода метелевых ветров к линии автомобильной дороги.

 

W_л=W_з sin£₁+Wcз sin£ ₂+ Wc sin£₃ +Wcвsin£₄

W_л=W_з sin64+W_cз sin19+ W_c sin26 +W_cвsin71

 

Объем снегоприноса с левой стороны дороги

Годы	Слагаемые формулы Wл=Wз sin£1+Wcз sin£ 2+ Wc sin£3 +Wcвsin£4				Wл, м³/м
	Wз sin26	Wcз sin71	Wc sin64	Wcвsin19
2007	33,87	34,83	25,67	5,84	100,21
2004	41,06	42,21	31,11	7,07	121,45
2009	23,98	24,66	18,18	4,13	70,95
2002	50,16	51,58	38,01	8,64	148,39
2010	34,12	35,08	25,86	5,88	100,94
2006	41,06	42,21	31,11	7,07	121,45
2003	36,56	37,59	27,71	6,29	108,15
2008	30,02	30,87	22,75	5,17	88,81
2001	19,25	19,78	14,58	3,32	56,93

 

4. Расчет статических показателей снегоприноса за ряд зим и оценка достоверности ряда наблюдений за объемами снегоприноса с левой стороны дороги.

Для каждого года из ряда наблюдений за объемами снегоприноса определяется обеспеченность вычисленных ранее величин снегоприноса

 

P=(m - 0,3) 100/(n+0,4)

 

где Р - обеспеченность величины снегоприноса, %

m - порядковый номер члена ряда величин снегоприноса W, расположенных в убывающем порядке

n-общее число членов ряда.

Определяется средняя величина снегоприноса за ряд зим

 

W₀=W_m/n=917,28/10=91,28

 

где W_m-объем снегоприноса за зиму с порядковым номером m в ряду зим, м³/м

N - общее количество зим, включенное в расчеты.

Для каждого года наблюдений (порядкового номера зимы) определяется модульный коэффициент

 

К_m=W_m/W_o

 

По данным наблюдения за весь известный ряд зим (n) определяется коэффициент вариации C_v и средняя квадратическая ошибка среднего снегоприноса Ԑ_w:

 

С_v= = 0,308

Ԑ_w =100 С_v/ =100*0,308/3,16=9,74˂30%

снегозащитный очистка дорога вал

Ряд зим с общим количеством n считается достаточным для установления расчетной величины снегоприноса, если Ԑ_w≤ 30%. В том случае, когда Ԑ_w˃30%, ряд зим удлиняется путем введения расчеты метеоданных по ветрому режиму за другие зимы. Если таких данных на метеостанции нет, то величина расчетного снегоприноса W_р устанавливается по имеющимся данным при Ԑ_w˃30%

 

Статические показатели снегоприноса с левой стороны дороги

Годы	Wл, м³/м	Р, %	Km= Km-1(Km-1) 2(Km-1) 3
2002	148,39	6,7	1,62	0,62	0,3844	0,2383
2004	121,45	16,3	1,33	0,33	0,1089	0,0359
2006	121,45	26	1,33	0,33	0,1089	0,0359
2003	108,15	35,5	1,18	0,18	0,0324	0,0058
2010	100,94	45,2	1,1	0,1	0,01	0,001
2007	100,21	54,8	1,09	0,09	0,0081	0,0073
2008	88,81	64,4	0,97	-0,03	0,0009	-0,00002
2009	70,95	74	0,77	-0,23	0,0529	-0,01216
2001	56,93	83,61	0,62	-0,38	0,1444	-0,0548
Итого	917,28	-	-	-	0,8509	0,257

5.
Определение расчетного объема снегоприноса с левой стороны дороги методом математической статистики.

Снегозащитные сооружения, в том числе лесонасаждения, рассчитываются на задержание объема снегоприноса 10%-ной обеспеченности.

Объем снегоприноса с заданной обеспеченностью его задержания 10% называется расчетным объемом.

Расчетный объем снегоприноса определяется методом математической статистики по формуле

 

W_ст=(С_v Ф +1) W₀,

 

где С_v - коэффициент вариации.

Ф - коэффициент отклонения, устанавливаемый по прил I в зависимости отвероятности превышения расчетного объема снегоприноса (Р=10%) и коэффициента асимметрии Сs.

 

Сs= =0,2571/(10*0,308³)=0,879

W_ст=(С_v Ф +1) W₀=(0,308*1,3+1)*91,728=128,46

 

6. Определение расчетного объема снегоприноса с левой стороны дороги графо-аналитическом методом.

Графо-аналитический метод предусматривает построение кривой обеспеченности объемов снегоприноса на клетчатке модульные коъффициенты Km на вертикальной оси клетчатки распеределяются равномерно (в постоянном масштабе). Для значений вероятности превышения Р используется неравномерная горизонтальная ось, на которой значения интервалов устанавливаются по прил. 2.

После построения кривой обеспеченности на клетчатку вероятности наносится главная кривая с наибольшим возможным охватом полученных точек.

Расчетный объем снегоприноса графо-аналитическим методом определяется по формуле

 

W_гр= К_гр W₀=1,35*91,728=123,83

 

где К_гр - модульный коэффициент, уставливаемый по клетчатке для вероятности превышения Р=10%;

W₀ - средняя величина объема снегоприноса за ряд зим, м³/м.

7. Оценка результатов расчета по определению объема снегоприноса с левой стороны дороги.

Результаты определения расчетного объема снегоприноса статическим и графоаналитическим методом оцениваются по формуле

 

(W_cт - W_гр) 100/ W_cт ≤10%

 

Если расхождение превышает 10%, необходимо проанализировать расчеты и правильность построения клетчатки вероятностей.

За расчетный объем снегоприноса принимается максимальный из объемов W_cт и W_гр при соблюдения условия (W_cт - W_гр) 100/ W_cт ≤10%

=3,6˂10%

W_cт =W_рл=128,46

8. Определение расчетного объема снегоприноса с правой стороны дороги ( W _пр ).

Объем снегоприноса с правой стороны дороги представляет собой геометрическую сумму расчетных объемов снегоприноса по всем румбам, относящихся к правой стороне дороги. Практически итоговые объемы переноса снега по направлениям ветра умножаются на коэффициенты, равные величине синуса угла подхода метелевых ветров к линии автомобильной дороги.

 

W_л=W_в соs£₁+Wюв соs £ ₂+ Wю соs £₃ +Wюз соs £₄

W_л=W_в соs 26+W_юв соs 71+ W_ю соs 64 +W_cз соs 19

 

Объем снегоприноса с правой стороны дороги

Годы	Слагаемые формулы Wл=Wв соs 26+Wюв соs 71+ Wю соs 64 +Wcз соs 19				Wл, м³/м
	Wв соs 26	Wюв соs 71	Wю соs 64	Wcз соs 19
2007	31,249	48,04	113,81	245,77	438,869
2004	37,875	58,23	137,93	297,88	531,915
2009	22,12	34,02	80,58	174,03	310,75
2002	46,27	71,14	168,53	363,94	649,88
2010	31,48	48,39	114,65	247,59	442,11
2006	38,87	58,23	137,93	297,87	531,9
2003	33,73	51,86	122,85	265,29	473,73
2008	27,69	42,57	100,86	217,81	388,93
2001	17,76	27,29	64,65	139,62	249,32

 

Расчет статических показателей снегоприноса за ряд зим и оценка достоверности ряда наблюдений за объемами снегоприноса с правой стороны дороги.

 

P=(m - 0,3) 100/(n+0,4)

W₀=W_m/n=4017,44/10=401,744

 

По данным наблюдения за весь известный ряд зим (n) определяется коэффициент вариации Cv и средняя квадратическая ошибка среднего снегоприноса Ԑ_w:

 

С_v= = 0,302

Ԑ_w =100 С_v/ =100*0,302/3,16=9,55˂30% 

 

Статические показатели снегоприноса с левой стороны дороги

Годы	Wл, м³/м	Р, %	Km= Km-1(Km-1) 2(Km-1) 3
2002	649,88	6,7	1,61	0,61	0,3721	0,2269
2004	531,95	16,3	1,32	0,32	0,1024	0,0328
2006	531,9	26	1,32	0,32	0,1024	0,0328
2003	473,73	35,5	1,17	0,17	0,0289	0,0049
2010	442,11	45,2	1,1	0,1	0,01	0,001
2007	438,869	54,8	1,09	0,09	0,0081	0,0073
2008	388,93	64,4	0,97	-0,03	0,0009	-0,00002
2009	310,75	74	0,77	-0,23	0,0529	-0,01216
2001	249,32	83,61	0,62	-0,38	0,1444	-0,0548
Итого	4017,44	-	-	-	0,8212	0,23156

Определение расчетного объема снегоприноса с правой стороны дороги методом математической статистики.

 

Сs= =0,2315/(10*0,302³)=0,841

W_ст=(С_v Ф +1) W₀=(0,302*1,3+1)*401,744=559,468

Ф=1,3 (стр. 34)

Определение расчетного объема снегоприноса с правой стороны дороги графоаналитическом методом.

Расчетный объем снегоприноса графо-аналитическим методом определяется по формуле

 

W_гр= К_гр W₀=1,35*401,744=542,35

Оценка результатов расчета по определению объема снегоприноса с правой стороны дороги.

Результаты определения расчетного объема снегоприноса статическим и графоаналитическим методом оцениваются по формуле

 

(W_cт - W_гр) 100/ W_cт ≤10%

=3,06˂10%

W_cт =W_рп=559,469