Диссертация (1024753), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Плотность сухогоснежного покрова под пологом леса, по данным синхронных измерений, какправило, ниже, чем на открытых участках, что объясняется ослаблением в лесутаких факторов уплотнения снега, как зимние оттепели и ветер.Зависимость плотности снега в лесу от плотности на открытых участкахвыразилась прямой линией, уравнение которой имеет вид: forest 0,87 field [159].Влияние характеристик леса может быть разным. Так, например, всоответствии с данными [160] влияние средней высоты снега в кедровых иеловых лесах меньше чем пихтовых и на гари порядка 0,76 раз, а плотность веловых лесах меньше чем во всех остальных в 0,9 раз.
Все это связано смногообразием факторов, таких как [160]: абсолютная высота местности, удаленность от водоразделов и ихориентация по отношению к господствующим зимним ветрам; микро- и мезорельеф горного склона; ориентация и угол наклона земной поверхности; характер растительного покрова; видовой состав, возраст и полнота хвойных лесонасаждений; ветровой режим; интенсивность прямой и суммарной солнечной радиации; сумма и распределение по сезону твердых осадков; преобладаниеосенней или весенней циклонической деятельности; температура и влажность воздуха, суточный и сезонный ход этихпоказателей; температура снежной поверхности и толщи снега, их суточный исезонный ход.Взаимодействие и взаимовлияние этих факторов снегонакопленияпорождаетзимниегеосистемысосложнойпространственно-временной изменчивостью.структурой,обладающей129Также интерес представляет влияние ветра, так как этот фактор являетсядля местности достаточно постоянным показателем не зависимо от количестваосадков и солнечной активности.Участки, на которых скорость воздушного потока одна и та же илименяется при прохождении над ними по одному и тому же вполнеопределенному закону, назовем элементарными [159].
Например, при переходеот поля к лесу скорость ветра на уровне 1 м начинает изменяться поопределенному закону с некоторого расстояния, не доходя до леса. Онапродолжает далее уменьшаться при прохождении потоком известногорасстояния вглубь леса, пока, наконец, не примет некоторого практическинеизменного значения, характерного для данного лесного массива при данныхметеорологических условиях.Границами элементарных участков являются зоны, в которых происходятизменениявзакономерностяхдвижениявоздушногопотока.Границаприопушечного полевого участка располагается на таком расстоянии отопушки леса, начиная с которого полевая скорость ветра, дующего внаправлении к лесу, начинает заметно уменьшаться.
Границей приопушечноголесного участка является расстояние от опушки в глубь леса, послепрохождения которого скорость ветра практически перестает уменьшаться истановится характерной для леса. Аналогично этому при обтекании воздушнымпотоком любой другой преграды возникают зоны, на протяжении которыхпроисходит переформирование вертикального профиля скорости ветра.Элементарные участки могут иметь размеры самые малые – до 1 м именьше, как, например, небольшие выемки или овраги, и очень большие,например, однородные по составу и полноте насаждения лесные массивыпротяжением в несколько километров.Величины снегозапасов и распределение их на элементарных участкахмогутбытьсамымиразличными.Рассмотримраспределениевеличинснегозапасов на следующих характерных участках: расположенных в открытойместности; под пологом леса; на лесных участках, расположенных в зоне130влияния безлесных площадей; в лесных полосах; на безлесных площадях,примыкающих к лесу или лесным полосам; в горах.Открытаяместностьхарактеризуетсябольшойнеравномерностьюзалегания снега.
Снег сдувается с водораздельных пространств, наветренныхсклонов холмов и межовражных ровных мест (плато) в пониженные формырельефа – балки и овраги. Количественные соотношения между среднимивеличинами снегозапасов на элементарных участках и на исследуемойтерритории в целом изучаются на основании данных снегомерных съемок. Длятакого рода исследований необходимы, кроме того, сведения о размерахплощадей изучаемой территории и ее частей или участков.Наряду с микрорельефом на снегонакопление на склонах оказываютвлияние зимние оттепели и направление господствующего ветра. Понаблюдениям за ряд лет (1923 - 1941) в районе центральной лесостепной зоныЕТС (Козменко и Ивановский, 1952), коэффициенты снежности склонов пригосподствующих метелевых ветрах с юго-востока, востока и юга выражаютсяследующими цифрами приведенными в Таблице 3.6.Таблица 3.6.Влияние ветра на снежность склонов [159]Ровный водораздел1,0Склон, экспонированный на ЮВ, В и Ю0,5Склон, экспонированный на СВ1,0Склон, экспонированный на ЮЗ1,2Склон, экспонированный на С и 31,5Склон, экспонированный на СЗ2,0Весьма значительная разница в коэффициентах снежности на юговосточных (0,5) и северо-западных (2,0) склонах объясняется тем, что приуказанномнаправлениипреобладающеговетраюго-восточныесклоны131оказываются наветренными.
Снег на этих склонах сдувается во время метелей иподтаивает во время зимних оттепелей, т. е. количество его в обоих случаяхуменьшается, в то время как на подветренных северо-западных склонахпроисходит увеличение общей массы снегозапасов благодаря отложениюпереносимого ветром снега во время метелей. В целом для распределенияснежного покрова в открытой местности имеет значение не только геометрияразличного рода макро- и микронеровностей подстилающей поверхности, но иих взаимное расположение на местности [159].На основании исследований проведенных автором работы, а также [142,153, 154, 158, 159, 161] можно выделить некоторые характерные участки, накоторыхформированиеснегапроисходитсучетомпредложенныхзависимостей и поправочных усредненных коэффициентов.H real H k Harea ,(3.7)ρ real ρ k ρarea ,(3.8)где H real и ρ real – высота и плотность снега с учетом особенностей ландшафта,k Harea , kρarea – коэффициенты, учитывающие влияние ландшафта на высоту иплотность снега, полученные на основании экспериментальных данных.ЗначениябылиполученыдлясреднейполосыРоссиисярковыраженными временами года, хотя в каждом конкретном случае можетпотребоваться уточнение.
Данные коэффициенты во многом зависят от ветров,присущих рассматриваемой территории, а также близости к водоемам(например, морям или рекам). Также, для различных территорий, из-запостоянных ветров разница высот снега на полях и в лесах может бытьразлична в два-три раза.132абРисунок 3.25Рисунок 3.25. Соотношение параметров снега: а - высоты на поляне в лесу иполе, б – плотности на поляне в лесу и поле, в – высоты под кронами деревьев влесу и поле, г – плотности под кронами деревьев в лесу и поле, д - высоты подкронами деревьев в лесу и поле, е - высоты в ямах и балках и в поле или лесу.Точками показаны экспериментальные значения.133вгРисунок 3.25 (продолжение)134деРисунок 3.25. (окончание)Полученные коэффициенты и их средние квадратичные отклонениясведем в Таблицу 3.7.135Таблица 3.7.Коэффициенты, учитывающие влияние ландшафта на высоту и плотность снегаСравниваемые участкиk HareaСКО*kρareaСКОполе/ полеполяна в лесу/ поле11,11,4(1,85)**1,40,1250,3(0,2)**0,210,90,850,150,131-лес/ полеЯмы (балки)/поле(лес)**** Среднее квадратичное отклонение.** Значение в скобках получено также для леса, но очевидно имелись другиевесомые факторы (данные о ветрах) повлиявшие на результат.*** Если ямы и балки в поле, то относительно поля.
Если ямы и балки в лесу,то относительно леса. Плотность аналогична полю или лесу.Рисунок 3.26.Характерный участок с разными типами ландшафта, с примерами изменениявысоты и плотности на поле, на поляне, в лесу и в оврагах.136Также как показали исследования из работ [159], а также проведенныеавтором работы важным является влияние направления господствующихветров и позиционирования склонов естественных неровностей. По этой жепричине, идет такая градация высот снега в работе [159], в которой приводятсяданные о влиянии ландшафта на высоту залегания снежного покрова.Например, на открытой ледяной поверхности озер высота снега в 2 разаменьше, а руслах рек и зарослях камыша может быть в 3 раза больше чем наоткрытой поверхности поля.При движении машин по снегу одними из сложных участков являютсяпереходы от участков леса к полю, так как в них скапливаются большиемассивы снега.
Хотя, как правило, с противоположной стороны лесополосынаблюдается иная картина. Там можно легко проехать. Это вызвано именнодвижением ветра и переносом снежных масс. Схема формирования снежногопокрова показана на Рисунке 3.27.Рисунок 3.27.Принципиальная схема формирования снежного покрова на характерныхучасткахИсследования показали значительный разброс полученных значений, атакже то, что со стороны наноса снега его высота больше чем на открытыхучастках в 1-3 раза, а на противоположных участках высота снега до 2 разменьше чем на открытых. Также были получены данные отличные отпредлагаемой теории и дополняющие ее. Наблюдается некоторая тенденция137зависимости разницы высот снега на характерных участках от средней высотына открытых участках.Полученныеданныепозволяютспрогнозироватьхарактеристикиснежного покрова с учетом особенностей ландшафта и характеристик дорожногрунтового основания, необходимые для оценки подвижности колесных машинпо снегу.Также можно сделать уточнения, если рассматривать более конкретноизменение параметров снега на небольших участках пути.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
