При построении кривых обеспеченности по данным наблюдений за осадками и вычисленным глубинам промерзания получают ломаные линии, не отвечающие функциям Sх=f1(РЭ) и df=f2(РЭ), (11) Поэтому кривые аппроксимируют по методу наименьших квадратов. Определяют аналитическую функцию с лучшим приближением, например, дробно-рационального вида (12) которую принимают в качестве аппроксимирующей. 3.6. При прогнозировании объема наледи с заданной вероятностью превышения следует найти такие расчетные вероятности суммы; жидких осадков и глубины промерзания, произведение которых равно заданной обеспеченности объема наледи: где P(Vнр) - заданная (нормативная) вероятность превышения объема наледи (см. п. 1.25 СНиП 2.05.03-84); Р(Sxp) - расчетная вероятность превышения суммы жидких осадков; P(dfp) - расчетная вероятность превышения глубины сезонного промерзания. Неизвестные Р(Sxp) и P(dfp) в уравнении (13) определяют из условия, когда соотношение между ними соответствует году изысканий: (14) где x - отношение вероятности суммы жидких осадков к вероятности глубины промерзания в год изысканий. Определив расчетные вероятности суммы жидких осадков и глубины промерзания, их значения откладывают на горизонтальной оси графика обеспеченности (рис. 2), проводят вертикали до пересечения с кривыми обеспеченности; от точек пересечения проводят горизонтальные линии до шкал Sx и df, на которых отсчитывают значения расчетных сумм жидких осадков и глубины промерзания. При этом шкала сумм жидких осадков размещается на левой стороне графика, а глубин промерзания - на правой. Затем по формулам (7), (8) и (9) вычисляют переходные коэффициенты kx, kf, kс. 3.7. Для определения по формуле (9) коэффициента kc, учитывающего стеснение потока постройки сооружения, площадь фильтрационной зоны вычисляют согласно рис. 3 по формуле (17) где hфi и hф(i+1) - ординаты толщины фильтрационной зоны в точках перелома профиля подземного контура фильтрации (расстояния от уровня сезонного промерзания в бытовых условиях до водоупора); аi - расстояния между точками перелома профиля фильтрационной зоны. Рис 2. Кривые обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания на водотоке А (смешанное питание) При определении площади стеснения постройкой мостов учитывают стеснение опорами с намерзающим вокруг них грунтом и слоем дополнительного промерзания под пролетами моста, так как под мостами обычно снежного покрова не бывает. При принятых на рис. 3 обозначениях площадь стеснения wс=nоп(b+2b1)(d-df)+(d'f-df)(l-2b1)nпр, (18) где nоп и nпр - соответственно количество опор и пролетов моста; b и b1 - соответственно ширина опоры и толщина намерзшего вокруг опоры слоя грунта (табл. 3); df и d'f - глубина сезонного промерзания соответственно на водотоке и под мостом; d - глубина заложения опор; l - длина пролетов моста в свету между опорами. При стеснении фильтрационного потока опорами моста или фундаментом трубы часть потока отжимается в соседние зоны фильтрации на поймах. Ширину фильтрационной зоны можно принимать равной расстоянию между точками смыкания границы сезонного промерзания с водоупором, но не более: для мостов 10L при L до 20 м и 5L при L более 20 м; для труб 10D, где L и D - длина отверстий соответственно моста и трубы. Определив переходные коэффициенты kx, kf и kc по формуле (6), определяют объем наледи с заданной вероятностью превышения. 3.8. При проектировании искусственных сооружений наибольшее значение имеет толщина наледи, так как от нее зависит необходимая высота отверстия и пойменных насыпей. Зная объем наледи с заданной вероятностью превышения, объем и среднюю толщину наледи в год изысканий, можно определить среднюю расчетную толщину наледи по наледной поляне где Zcpp и Zcpи - средняя толщина наледи по наледной поляне соответственно расчетная и в год изысканий; Vнр и VНИ - объем наледи соответственно расчетный с нормативной (заданной) вероятностью превышения и в год изысканий. После постройки искусственного сооружения с небольшим отверстием место с максимальной толщиной наледи часто располагается у сооружения, поэтому отверстия искусственных сооружений необходимо проектировать по максимальной расчетной толщине наледи, которую определяют по формуле где Y - коэффициент формы наледи, определяемый при ледомерной съемке по формуле (5); Zcp р - средняя толщина по наледной поляне. Рис. 3. Схема стеснения фильтрационного потока постройкой моста: 1 - поверхность земли; 2 - осенний уровень грунтовых вод; 3 - граница сезонного промерзания в бытовых условиях; 4 - то же, под пролетами моста; 5 - граница намерзания грунта вокруг опор; 6 - водоупор (ВФЗ - ширина фильтрационной зоны) Таблица 3. Толщина намерзания грунта вокруг опор b1 в зависимости от продолжительности морозного периода, средней температуры воздуха, ширины опоры b и глубины от поверхности х
Примечание. Глубина от поверхности 3.9. Определение объема и средней толщины наледи связано с необходимостью ледомерных съемок по предварительно установленным ледомерным вехам или буровым скважинам. Для распластанных речных долин с плоским, относительно ровным дном прогнозирование расчетной (максимальной) толщины наледи с заданной вероятностью превышения в отдельных случаях можно приближению производить по максимальной толщине наледи, определенной в год изысканий, по формуле Zmax p=gnZmax иkxkfkc, (21) где gn - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,20; Zmax и - максимальная толщина наледи в год изысканий. 3.10. Расчетная ширина наледи Внр может быть определена по ее расчетной толщине графическим путем. Для этого вычерчивают в масштабе поперечное сечение речной долины или лога по оси перехода, наносят линию уровня расчетной толщины наледи и по горизонтальному расстоянию между точками пересечения линии уровня наледи с поверхностью земли определяют ширину наледи у сооружения. Расчетная длина наледи lнр в небольших логах может быть определена простейшим геометрическим построением. Принимая продольный уклон поверхности наледи с заданной вероятностью превышения равным уклону наледи в год изысканий, из подобия треугольников получим длину прогнозируемой наледи: (22) где lНИ - длина наледи в год изысканий. На реках наледи иногда имеют длину несколько километров. В таких случаях длину прогнозируемой наледи определяют непосредственными измерениями размеров наледной поляны. Прогнозирование параметров наледей смешанного питания3.11. Большинство наледей на небольших реках имеет смешанное питание. В начале своего развития наледь питается речными водами. Когда водоток промерзает до дна, питание происходит грунтовыми подрусловыми водами и во многих случаях подземными источниками, разгружающимися в речной аллювий. 3.12. Прогнозирование расчетных параметров наледей этого типа производится изложенным выше вероятностным методом переходных коэффициентов. По данным ближайшей метеостанции, для 20-25 последовательных лет составляют таблицы среднемесячных температур воздуха, толщины снежного покрова и сумм жидких осадков. Продолжительность периодов промерзания и жидких осадков принимают с учетом климатических условий согласно п. 3.5. Сначала для каждого года ряда лет определяют время, необходимое для промерзания поверхностного потока воды глубиной hВ. Глубину воды принимают средней по ширине живого сечения. Ее определяют от уровня ледостава при ледомерной съемке, когда река бывает промерзшей до дна, и измеряют толщину образовавшегося льда hЛ. Время, необходимое для нарастания льда толщиной hЛ, где Ln - скрытая объемная теплота льдообразования, Дж/м3; hЛ и hC - соответственно толщина льда и снега, м; lЛ и lС - соответственно коэффициент теплопроводности льда и снега, Вт/(м×°С); tn - среднемесячная температура воздуха, °С; a - коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2×с×°С). Вычисленное по формуле (23) количество дней, необходимых для промерзания поверхностного потока, вычитают из общего количества дней периода промерзания. В оставшееся время происходит промерзание грунтового подруслового потока. Глубину его промерзания для каждого года ряда лет определяют по формуле В.С. Лукьянова где 0,8 - понижающий коэффициент, вводится по согласованию с ВНИИ транспортного строительства в связи с тем, что формула (24) не учитывает фильтрацию и тепловой поток к фронту промерзания от нижележащего грунта; lМ - коэффициент теплопроводности мерзлого грунта; tВ - средняя температура воздуха за период промерзания, °С; tЗ - температура замерзания грунта, °С; t - длительность периода промерзания, с; q - расход тепла на замерзание 1 м3 грунта, Дж/м3; СМ - объемная теплоемкость мерзлого грунта, Дж/(м3×°С); S - средняя за зиму толщина эквивалентного слоя, характеризующая условия теплоизоляции грунта, м. Средняя за период промерзания грунта толщина эквивалентного слоя теплоизоляции снежного и ледяного покрова (25) где hЛ - толщина льда при промерзании поверхностного потока, м; a - коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2×с×°С); Ri - средневзвешенное термическое сопротивление снежного покрова, вычисляемое по формуле: (26) где hij - среднемесячная толщина снежного покрова i-го года и j-го месяца, м; lj - коэффициент теплопроводности снежного покрова j-го месяца; tij - среднемесячная температура воздуха i-го года и j-го месяца, °С. 3.13. Вычисленные глубины промерзания грунта суммируют с толщиной льда промерзания поверхностного потока. Суммарные глубины промерзания и суммы жидких осадков записывают в таблице ранжированными рядами с указанием эмпирической вероятности превышения. По дачным таблицы па специальной клетчатке строят кривые обеспеченности (см. рис. 2). Затем по формулам (13)-(16) определяют расчетные вероятности сумм жидких осадков и глубин промерзания, которые откладывают на горизонтальной оси графика (см. рис. 2) и по кривым обеспеченности наводят расчетные сумму жидких осадков и глубину промерзания. После этого по формулам (7)-(9) вычисляют переходные коэффициенты, а затем по формулам (6), (19) и (20) прогнозируемые объем наледи, ее среднюю и максимальную толщину. 3.14. Для расчетов времени промерзания поверхностного потока, глубины промерзания грунта, определения сумм жидких осадков и построения аппроксимирующих кривых обеспеченности разработана комплексная программа I СЕ I (Лед-I) для ЭВМ типа «Электроника-60». Для программирования выбран алгоритмический язык БЕЙСИК как наиболее доступный и легко модифицируемый. Программа I СЕ I (Лед-I) приведена в прил. 1. Пример прогнозирования расчетных параметров наледи смешанного питания приведен в прил. 2. Прогнозирование параметров наледей подземных вод3.15. К этой группе относятся все наледи, которые питаются водами, фильтрующими по рыхлым отложениям, как верхнего водоносного горизонта, так и глубинных источников, разгружающихся в указанные отложения. Сюда относятся небольшие водотоки, на которых поздней осенью поверхностной воды в русле не бывает. Сток зимой происходит фильтрацией в речном аллювии. 3.16. Прогнозирование расчетных параметров наледей подземных вод производят так же, как и наледей смешанного питания, вероятностным методом переходных коэффициентов. Так как поверхностного зимнего стока нет, глубину промерзания определяют только для грунтового потока. Для ряда 20-25 лет составляют таблицы среднемесячных температур воздуха, сумм жидких осадков и толщины снежного покрова. По формуле (24) вычисляют глубины промерзания грунта. Суммы жидких осадков и глубины промерзания записывают в таблице ранжированными рядами и строят кривые обеспеченности. По формулам (13)-(16) определяют расчетные вероятности Sхр и dfp и по кривым обеспеченности находят расчетные сумму жидких осадков и глубину промерзания. По формулам (7)-(9) вычисляют переходные коэффициенты, а затем по формулам (6), (19) и (20) прогнозируемые объем наледи, ее среднюю и максимальную толщину. Для расчетов глубин промерзания грунта, сумм жидких осадков и построения аппроксимирующих кривых обеспеченности используют ту же комплексную программу для ЭВМ Лед-I, но толщину льда принимают равной нулю, так как зимой поверхностного стока не бывает. Пример прогнозирования расчетных параметров наледи подземных вод приведен в прил. 3. Прогнозирование параметров наледей поверхностных вод3.17. К этому тину относятся наледи, которые питаются только поверхностными водами. Они развиваются на реках со значительной глубиной воды. Зимой такие реки до дна не промерзают. Поэтому при прогнозировании учитывают стеснение потока только нарастанием речного льда. 3.18. Как при наледях смешанного питания, при прогнозировании наледей поверхностных вод для ряда 20-25 лет составляют таблицы среднемесячных температур воздуха согласно указаниям п. 3.5, толщины снежного покрова и сумм жидких осадков. Толщину нарастания льда при промерзании поверхностного потока определяют по формуле (27) где hЭ - эквивалентная толщина льда, определяемая по формуле, (28) где hЛО - начальная толщина льда, м; t - период промерзания, с. Вычисленные толщины льда и суммы жидких осадков записывают в таблице ранжированными рядами с указанием эмпирической вероятности превышения. По данным таблицы строят кривые обеспеченности Sх и hЛ. По формулам (13)-(16) определяют расчетные вероятности сумм жидких осадков и толщины нарастания льда, по кривым обеспеченности находят расчетные сумму жидких осадков и толщину нарастания льда. По формулам (7)-(9) вычисляют переходные коэффициенты, а затем по формулам (6), (19) и (20) - прогнозируемые объем наледи, ее среднюю и максимальную толщину. При этом во все формулы вместо глубины промерзания df подставляют толщину льда hЛ. 3.19. Для расчетов толщины нарастания льда, определения сумм жидких осадков и построения аппроксимирующих кривых обеспеченности разработана программа I СЕ 2 (Лед-II) для ЭВМ типа «Электроника-60». Программа I СЕ 2 (Лед-II) приведена в прил. 4. Пример прогнозирования расчетных параметров наледи поверхностных вод приведен в прил. 5. Прогнозирование параметров ключевых наледей3.20. Ключевые наледи формируются подземными водами глубинных источников, выходящих непосредственно на дневную поверхность в виде ключей (на склонах речных долин, из разломов обнаженных коренных пород). Объем ключевой наледи зависит от дебита источника и продолжительности морозного периода. Дебит подземных источников изменяется в зависимости от количества предшествующих жидких осадков. 3.21. Прогнозирование расчетных параметров ключевых наледей производят также вероятностным методом переходных коэффициентов. Прогнозируемый объем ключевой наледи VКНР с заданной вероятностью превышения определяют по формуле: где gn - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,20; VКНИ - объем ключевой наледи в год изысканий (определяемый весной в конце морозного периода; kx и kt - коэффициенты, учитывающие соответственно жидкие осадки и продолжительность морозного периода. Коэффициент, учитывающий осадки, где Sxp - сумма жидких осадков с расчетной вероятностью превышения, определяемая по кривой обеспеченности; SxИ - сумма жидких осадков в летне-осенний период в год, предшествующий году определения объема природной наледи. Осадки вычисляют, начиная с июня. Коэффициент, учитывающий продолжительность морозного периода, где tр - продолжительность морозного периода с расчетной вероятностью превышения, определяется по кривой обеспеченности, сут; tИ - продолжительность морозного периода в год изысканий (определения объема наледи), сут. 3.22. По данным метеостанции для ряда 20-25 лет составляют таблицы сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода, которые располагаются ранжированными рядами с указанием эмпирической вероятности превышения. По данным таблицы, на клетчатке вероятностей строят кривые обеспеченности сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода. Определяют расчетные вероятности превышения суммы жидких осадков и продолжительности морозного периода по формулам:
(33) где P(Vнp) - заданная (нормативная) вероятность превышения объема наледи. Определив расчетные вероятности суммы жидких осадков и продолжительности морозного периода, по кривым обеспеченности находят расчетную сумму жидких осадков и продолжительность морозного периода. После этого по формулам (30) и (31) вычисляют переходные коэффициенты, затем по формулам (29), (19) и (20) - прогнозируемые объем наледи, ее среднюю и максимальную мощность. 3.23. Для расчетов сумм жидких осадков, продолжительности морозного периода и построения аппроксимирующих кривых обеспеченности разработана программа I СЕ 3 (Лед-III) для ЭВМ типа «Электроника-60». Программа I СЕ 3 (Лед-III) приведена в прил. 6. Пример прогнозирования расчетных параметров ключевой наледи приведен в прил. 7. Прогнозирование параметров наледей на потенциально наледных водотоках3.24. К этой группе относятся водотоки, на которых в период изысканий природные наледи не обнаружены, но по данным гидрогеологического и мерзлотно-геологического обследования в суровые зимы и после дождливой осени они могут развиваться. Строительство дорожных сооружений нарушает естественный водно-тепловой режим водотока. Во многих случаях это приводит к активизации наледного процесса. Наледи могут появиться там, где раньше их не было. 3.25. Определение расчетных параметров наледей на указанных водотоках может быть сделано одним из следующих способов. Необходимо тщательно обследовать берега и попытаться найти косвенные признаки образования наледи в предыдущие годы. Опросы старожилов и обследование растительности могут дать сведения о размерах наледи и давности ее образования. Определив уровень наледи, по рельефу местности можно приближенно определить ее размеры. Затем вероятностным методом переходных коэффициентов сделать прогноз ее параметров с необходимой вероятностью превышения. Если при обследовании водотока косвенные признаки границ наледи не обнаружены, а гидрогеологическое и мерзлотно-геологическое обследование водотока и намечаемые нарушения природных условий постройки сооружения показывают возможность образования наледи, то ее параметры могут быть приближенно определены методом гидравлических сопротивлений. 3.26. Расчетные толщины наледей поверхностных вод средняя и максимальная Zрн ср и Zрн max, вызванных нарушением естественных водно-тепловых условий водотока при строительстве и образующихся по схеме 1-а (рис. 4), могут быть определены по формулам: Zрн ср=g(DI+1,09rhc); (34) Zрн max=Y Zрн ср, (35) где g - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,20; D - параметр, значения которого определяют по графикам (рис. 5) в зависимости от отношения величин hП/(НВ-df); HВ - глубина потока в начале ледостава; df - глубина промерзания выше стесненного участка; hП - глубина потока в зоне стеснения; I - уклон водотока; hс - толщина снега, м; r - плотность снега; Y - коэффициент формы наледи. 3.27. Расчетная толщина наледей грунтовых вод, вызванных нарушением естественных условий при строительстве и образующихся по схеме II-а (см. рис. 4), может быть определена по формуле ZГн ср=g(Z1+Z2+1,09rhc), (36) где Z1=0,88d' (37) Z2= (38) (39) (41)
где Sx - коэффициент сопротивления грунтовой перемычки; d - коэффициент, значения которого определяют из условий (40-41); dfм - максимальная глубина промерзания под искусственным сооружением или на естественном участке, м; dw - глубина залегания зеркала грунтовых вод, м; d' - коэффициент, определяемый в зависимости от отношения глубины залегания зеркала грунтовых вод к глубине залегания водоупора: dw/HВ 0,03 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 d'................ 0,26 0,35 0,47 0,60 0,67 0,73 0,80 Максимальная толщина грунтовой наледи Zн max=YZн ср. (42) Рис. 4. Схемы образования наледей, вызванных нарушением естественных водно-тепловых условий: I-а - на поверхностных водотоках; II-а - при грунтовом потоке: 1 - речной лед; 2 - снег; 3 - аллювиальные отложения; 4 - водоупор; 5 - мерзлый грунт; Q2 - излив наледеобразующей воды Рис. 5. Графики
для определения параметра D при Если перед ледоставом на водотоке наблюдается поверхностный сток, параметры наледи смешанных вод могут быть определены по формулам: Zсн ср= Zрн ср+ZГн ср; (43) Zсн max=YZсн ср. (44) 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА
ВОДОТОКАХ С НАЛЕДЯМИ
|
Назначение и условия применения |
|
1. Спрямление, углубление и концентрация русел: а) русло до углубления б) русло после углубления |
Для уменьшения ширины охлаждения водотока при распластанных руслах, протекающих несколькими неглубокими рукавами |
2. Утепление русел: а) снегозадержание б) покрытие хворостом и снегозадержание 1 - щиты; 2 - снег; 3 - лед; 4 - жерди; 5 - хворост |
Для защиты от промерзания водотока, протекающего сконцентрированным нешироким руслом |
3. Утепление русел под мостами: а) утепление снегом б) покрытие пленкой (или хворостом) и снегом 1 - покрытие русла привозным снегом; 2 - щиты; 3 - жерди; 4 - полиэтиленовая пленка (или хворост) |
Для предотвращения глубокого промерзания под мостом и возникновения мерзлотной перемычки на водотоках с прогнозированием наледей |
4. Утепление русел в отверстиях труб: а) закрытие отверстий пленкой и утепление снегом 1 - полиэтиленовая пленка на стальном каркасе; 2 - снег; 3 - сварка пленки; 4 - каркас б) закрытие отверстий хворостом и утепление снегом 2 - снег; 3 - хворост |
Для предотвращения глубокого промерзания русла под трубой |
5. Тепловая мелиорация пойм на подходах к мостам и трубам 1 - земляное полотно подходов; 2 - снег; 3 - щиты; 4 - граница сезонного промерзания; 5 - верхняя граница вечной мерзлоты; 6 - поток грунтовых вод |
Для уменьшения промерзания грунта и улучшения стока грунтовых вод. Применяется на наледных участках при благоприятных снеговетровых условиях |
6. Подпруживание водотоков 1 - лед на поднятом уровне воды; 2 - снег; 3 - воздушная прослойка; 4 - затвор; 5 - перемычка |
Для создания под мостом воздушно-ледяных прослоек, защищающих. водоток от промерзания. Применяется на небольших водотоках при возможности устройства запруды. |
7. Открытые водоотводные канавы 1-укрепление откосов; 2 - лед; 3 - снег |
Для отвода неглубоко залегающих грунтовых вод и осушения местности |
8. Утепленные водоотводные канавы: а) покрытые хворостом и снегом б) покрытые пленкой и снегом 1 - жерди; 2 - хворост; 3 - снег; 4 - щиты; 5 - укрепление откосов; 6 - лоток; 7 - полиэтиленовая пленка |
Для отвода ключевых, поверхностных и неглубоко залегающих грунтовых вод |
9. Утепленные водоотводные лотки: а) деревянный закрытый лоток: б) железобетонный закрытый лоток 1 - снег; 2 - деревянный лоток; 3 - грунт; 4 - гравий с песком; 5 - укрепление русла; 6 - пенопласт; 7 - доски; 8 - железобетонный лоток |
Для безналедного пропуска водотока через зону искусственных сооружений |
10. Глубокие дренажные лотки 1 - снег; 2 - железобетонные или деревянные рамы; 3 - доски; 4 - закладные плиты или пластины; 5 - дренирующий грунт |
Для перехвата и отвода на значительное расстояние грунтовых и подземных вод |
11. Закрытые глубокие дренажи: а) с трубофильтрами б) из экранных плит фильтрационного бетона 1 - растительный слой; 2 - местный грунт; 3 - дренирующий грунт; 4 - трубофильтры; 5 - уровень грунтовых вод после устройства дренажа; 6 - уровень грунтовых вод до устройства дренажа; 7 - эластичные вкладыши; 8 - фильтрационный бетон; 9 - экран из плотного бетона |
Для глубокого дренажа грунтовых вод Для перехвата и глубокого дренажа грунтовых вод |
6.5. На некоторых водотоках с благоприятным рельефом берегов можно производить подпруживание водотоков (табл. 4, п. 6). При этом надо следить за толщиной намерзания льда и частично опускать воду из запруды, чтобы образовались две-три воздушно-ледяные прослойки по 5-7 см.
6.6. Для отвода ключевых и неглубоко залегающих грунтовых вод, а также для осушения местности могут применяться различные водоотводные канавы: открытые (табл. 4, п. 7), утепленные, покрытые хворостом и снегом (табл. 4, п. 8, а), утепленные, покрытые пленкой и снегам (табл. 4, п. 8, б).
Утепленные деревянные и железобетонные водоотводные лотки (табл. 4, п. 9, а, б) в конце осени следует закрывать и утеплять, а после прохода весеннего паводка открывать и очищать от наносов. Для перехвата и отвода грунтовых вод глубокого залегания могут быть применены глубокие дренажные лотки (табл. 4, п. 10) и закрытые глубокие дренажи с трубофильтрами (табл. 4, п. 11, а) или из экранных плит фильтрационного бетона (табл. 4, п. 11, б).
6.7. При борьбе с наледями по принципу их задержания на безопасном расстоянии от сооружения применяют противоналедные сооружения и устройства, указанные в табл. 5.
Когда возникает опасность затопления наледью дороги или закупорки отверстия искусственного сооружения, в необходимых местах делают снежно-ледяные валы и в наледном льду прорубают канавы для отвода воды в безопасное для сооружения место.
Снежно-ледяные валы делают высотой 0,5-0,8 м из уплотненного снега, облитого водой для создания ледяной водонепроницаемой корки. Когда уровень наледи достигает вершины вала, устраивают снежно-ледяной вал второго яруса.
Для борьбы с растекающейся наледеобразующей водой вместо снежно-ледяных валов рациональнее применять противоналедные щиты (табл. 5, п. 3, а, б).
Однако перечисленные мероприятия временные, и должен решаться вопрос о постройке постоянных удерживающих устройств или других способах борьбы. К следующему зимнему сезону на месте снежно-ледяного вала может быть сделан постоянный грунтовый вал (табл. 5, п. 1) или противоналедный забор (табл. 5, п. 2, а, б, в).
6.8. С целью повышения интенсивности охлаждения наледеобразующей воды и ускорения перехода ее в лед можно устраивать наледные пояса. Они представляют собой расчищенную от растительности площадку с каменной наброской (табл. 5, п. 4), на которой поток наледеобразующей воды распластывается тонким слоем, разделяется на мелкие струи, теряет скорость и охлаждается быстрее.
6.9. Когда наледи изливаются на поверхность вблизи сооружений, место их образования можно перенести вверх по водотоку или склону. Для этого устраивают сезонные мерзлотные пояса (табл. 5, п. 5, а, б). Их располагают поперек водотока или вдоль склона, расчищают от снега полосу шириной 5-10 м, вырубают во льду или грунте канаву и делают снежно-ледяной вал. При промерзании создается мерзлотная перемычка, грунтовые или речные воды изливаются на поверхность выше пояса и по канаве отводятся в безопасное место.
Постоянные мерзлотные пояса грунтовые (табл. 5, п. 5, в) и с охлаждающими установками (табл. 5, п. 5, г) устраивают при строительстве дороги. Однако в процессе эксплуатации сооружений и изучения особенностей развития наледей может возникнуть необходимость устройства дополнительных мерзлотных поясов. Их целесообразно делать осенью при низком уровне грунтовых вод.
6.10. В течение зимы необходимо периодически очищать мерзлотные пояса от снега, чтобы промерзание происходило глубже.
Для предотвращения затопления наледью охлаждающих установок и снижения их холодопроизводительности на установки необходимо надевать кожухи (например, из металлических бочек), верх которых должен быть на 0,25 м выше уровня прогнозируемой наледи. Внизу стенки кожуха надо облить водой и сморозить с землей, чтобы в кожух не затекала вода.
Таблица 5. Противоналедные сооружения и устройства, применяемые при задержании наледей выше мостов и труб
Назначение и условия применения |
|
1. Противоналедные грунтовые валы 1 - наледный лед; 2 - сборно-разборный забор в проеме вала; 3 - вал из грунта; 4 - укрепление с водонепроницаемой прослойкой (пленка) |
Для задержания наледей в удалении от искусственных сооружений и земляного полотна подходов или для обеспечения направленного наледного стока. Грунтовые валы проектируют и строят в комплексе с мостами и трубами как постоянные противоналедные сооружения, часто с мерзлотными поясами |
2. Противоналедные заборы а) деревянные из обрезных досок б) из досок с полиэтиленовой пленкой в) из досок с рубероидом 1 - наледный лед; 2 - сваи или столбы; 3 - доски; 4 - полиэтиленовая пленка; 5 - рубероид |
Для задержания наледей вдали от искусственных сооружений и земляного полотна, а также заполнения проемов грунтовых валов |
3. Противоналедные шиты а) деревянные с полиэтиленовой пленкой б) деревянные с рубероидом 1 - наледный лед; 2 - деревянный щит с полиэтиленовой пленкой; 3 - подкос; 4 - плотный снег, облитый водой; 5 - рамы с рубероидом |
Для задержания наледей Применяют как временное мероприятие или как дополнительное к основному противоналедному сооружению, когда наледь меняет направление течения или образуется в больших размерах |
4. Наледные пояса: 1 - источник; 2 - камни; 3 - наледный лед; 4 - грунтовый вал |
Для повышения интенсивности охлаждения вышедшей на поверхность наледеобразующей воды и ускорения перехода ее в лед |
5. Мерзлотные пояса а) сезонные для грунтовых вод |
Для создания мерзлотной перемычки в потоке грунтовых вод и вывода их на поверхность в удалении от искусственных сооружений. Применяются при неглубоком залегании водоупора и небольших расходах наледеобразующих вод |
б) сезонные для речных вод в) грунтовые с валом 1 - рыхлый снег; 2 - удаленный растительно-моховой покров; 3 - плотный снег, облитый водой; 4 - граница сезонного промерзания; 5 - водоупор; 6 - водоносный слой; 7 - мерзлотная перемычка при слиянии сезонной мерзлоты с водоупором; 8 - естественный ледяной покров; 9 - вал из грунта г) пояса с охлаждающими установками без противоналедного забора |
Для создания искусственной мерзлотной перемычки в потоке наледеобразующих вод и вывода их на поверхность в удалении от искусственного сооружения. Противоналедный забор не ставят, когда грунтовый поток можно перекрыть от сооружения на расстоянии не менее длины замерзания |
с противоналедным забором 1 - изогнутые охлаждающие установки; 2 - наледный лед; 3 - граница сезонного промерзания; 4 - водоупор; 5 - мерзлотная перемычка; 6 - водоносный слой; 7 - противоналедный забор |
Противоналедный забор ставят, когда расстояние от мерзлотного пояса до сооружения менее длины замерзания потока наледеобразующей воды |
6.11. Весной, кроме обычных работ по подготовке к пропуску весеннего паводка, на водотоках с наледями проводят дополнительные работы по предотвращению вредного влияния наледей. К ним относятся в первую очередь освобождение от наледного льда отверстий искусственных сооружений и обеспечение направленного стока весенних вод по наледям.
В трубах с опасностью закупорки наледным льдом осенью к потолку следует подвешивать металлическую трубу диаметром 30-40 мм, которая с помощью угловых фитингов выводится вертикально выше прогнозируемого уровня наледи (рис. 19).
Если водопропускная труба окажется закупоренной, весной с помощью прицепного парообразователя типа Д-563, устанавливаемого на обочине, в металлическую трубу подается пар. Лед около металлической трубы быстро тает и образуется канал, в который вставляют перфорированную трубу диаметром 20-30 мм и через нее пропускают пар. В расширенный до 300-400 мм канал направляют весеннюю волу, под действием которой труба постепенно освобождается от льда.
Рис. 19. Схема парооттаивания льда в водопропускных трубах:
а - труба, закупоренная наледным льдом; б - парооттаивание льда в трубе
1 – наледный лед; 2 - указательные вехи; 3 - водопропускная труба; 4 - металлическая труба диаметром 30-40 мм; 5 - фитинги; 6 - парообразователь; 7 - шланг подачи пара
Для направленного стока весенних вод по наледи необходимо делать канавы в наледном льду, используя тепло солнечной радиации. По оси будущей канавы производится посыпка узкой полосой темного грунта и через 2-3 сут образуется канава.
6.12. При подготовке к пропуску весеннего наводка на водотоках с наледями необходимо произвести уборку противоналедных щитов, материалов утеплений русел, выполнить ремонт укреплений грунтовых валов и других противоналедных устройств. В марте-апреле при максимальном развитии опасных и недостаточно изученных наледей должны быть произведены их ледомерные съемки, составлены планы наледей, продольные и поперечные профили и определены размеры наледных тел.
6.13. Ежегодно после пропуска весеннего паводка линейные подразделения дороги (ДРСУ) в паспорта наледей заносят данные о развитии наледей в прошедшую зиму. Для этого в паспорт делают вкладыш, который должен содержать схему образования наледи с размерами в плане, расположение и размеры наледных бугров, толщину наледи максимальную, среднюю и у сооружения, объем и площадь наледи, начало и конец ее действия, краткое описание вредного воздействия на сооружение, проводившихся мероприятий по борьбе, их эффективности, трудовые и денежные затраты. Отмечают также краткую характеристику зимы и предшествующего летне-осеннего периода. Дают заключение о работе противоналедных сооружений.
В характеристике зимы и предшествующего осенне-летнего периода приводят данные о времени наступления морозов и среднемесячных температур воздуха, времени выпадения устойчивого снежного покрова и его толщине, количестве дождей осенью и летом.
При неудовлетворительной работе противоналедных устройств и вредном влиянии наледей на сооружения дают предложения по улучшению существующих противоналедных устройств и постройке дополнительных.
На старых дорогах, где существующие сооружения не соответствуют размерам образующихся наледей и создают большие затраты на борьбу с ними, может быть произведена перестройка отдельных сооружений дороги (например, увеличение высоты земляного полотна на затопляемом наледью участке, увеличение подмостового габарита, замена трубы свайно-эстакадным мостом, уширение выемок, перенос участка дороги и искусственного сооружения на другое место, устройство фильтрующих насыпей). Во всех случаях перечисленные мероприятия должны быть обоснованы технико-экономическим расчетом.
Паспорта наледей следует сохранять в управлении дорог как основную техническую документацию дороги (прил. 10).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Программа I CE 1 (Лед-I) расчетов осадков и глубин промерзания для построения кривых обеспеченности при прогнозировании наледей смешанного питания
БЛОК-СХЕМА ПРОГРАММЫ ICE1 (Лед-I)
II. ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОГРАММЫ I CE1
Программа I СЕ 1 применяется для расчетов жидких осадков, глубин промерзания и ординат аппроксимирующих кривых при прогнозировании наледей смешанного питания. Она также используется при прогнозировании наледей с питанием грунтовыми водами. В последнем случае толщина льда принимается равной нулю.
Программа I СЕ 1 составлена на алгоритмическом языке БЕЙСИК и выполняется в режиме интерпретации под управлением операционной системы реального времени с разделением функций (РАФОС). Объем оперативной памяти, занимаемый интерпретатором не более 14 К слов. Минимальная конфигурация, необходимая для работы интерпретатора, это базовый комплект УВК СМ 4 (или микро-ЭВМ «Электроника-60»).
1. Инструкция по заполнению исходных данных
Исходные данные в программу I СЕ 1 заносят тремя способами:
1) в диалоговом режиме, когда с помощью оператора INPUT интерпретатор БЕЙСИК печатает знак «?» и ждет ввода значения переменной, имя которой указывается оператором PRINT; так задается параметр hЛ, определяющий тип процесса;
2) путем предварительной организации блока данных
n; g0; (lC)j, j=1, ... , 6; (hC)ij, i=1, ... , n;
j=1, ... , 6;
(t6)ij, i=1, ..., n;
j=1, ..., 6; (О0)i, (О1)i, (О2)i, (О3)i, i=1, ..., n
в тексте программы I СЕ 1 занесением данных в виде операторов; DATA; в этом случае операторы READ и DATA совместно используются для ввода численной информации;
3) путем предварительного изменения (если в этом есть необходимость) правой части операторов LET, которые определяют некоторые физические константы, характеризующие процесс lМ, q, СМ, lЛ, a, t3, tn.
Для организации блока данных занести n и g0 в строку 26. Например, 26 DATA 25, 1961
(lC)1 в строку 450
(lC)2 в строку 500
(lC)3 в строку 550
(lC)4 в строку 600
(lC)5 в строку 650
(lC)6 в строку 700
Например, 450 DATA 2031
(hC)i1 i=1, ..., n в строки 460, 465
(hC)i2 i=1, ..., n в строки 510, 515
(hC)i3 i=1, ..., n в строки 560, 565
(hC)i4 i=1, ..., n в строки 610, 615
(hC)i5 i=1, ..., n в строки 660, 665
(hC)i6 i=1, ..., n в строки 710, 715
Например,
460 DATA 2, 7.67, 4, 7.33, 4.67, 2, .33, 1.33, 3.33, 8.67
465 DATA 1.67, 5, .67, 5, 5.33, 1.67, 7.33, 2.33, 9, .67, 0, 1, 0.33, 8.33, 8.3
(tВ)i1 i=1, ..., n в строки 490¸497
(tВ)i2 i=1, ..., n в строки 540¸547
(tВ)i3 i=1, ..., n в строки 590¸597
(tВ)i4 i=1, ..., n в строки 640¸647
(tВ)i5 i=1, ..., n в строки 690¸697
(tВ)i6 i=1, ..., n в строки 740¸747
Например
490 DATA -11.6, -13.2, -9.8, -14.5, -12.1
495 DATA -10.2, -4.0, -8.8, -9.9, -11.7
496 DATA -6, -5.2, -3.9, -4.4, -3.3, -6, -11.4, -5.4, -8, -8.8
497 DATA -7, -5.7, -7, -2.7, -5.3
2. Расшифровка результатов
Результаты расчета выводятся на печать в виде таблицы:
1 столбец - эмпирические вероятности превышения сумм жидких осадков и глубин промерзания за n лет наблюдений;
2 столбец - суммы жидких осадков по данным гидрометеослужбы за n лет наблюдений;
3 столбец - ординаты аппроксимирующей кривой сумм жидких осадков;
4 столбец - годы наблюдений осадков;
5 столбец - расчетные глубины промерзания;
6 столбец - ординаты аппроксимирующей кривой глубин промерзания;
7 столбец - годы, для которых вычислялась глубина промерзания.
3. Инструкция оператору
а) Загрузить операционную систему РАФОС.
б) Запустить интерпретатор БЕЙСИК. например, под управлением SI-монитора, т. е.
Набрать команду BASIC
Печатается
BASIC/RAFOS V.02
OPTIONAL FUNCTIONS (ALL, NONE, OR INDIVIDUAL)?
Набрать ответ А (ответ А включает все средства расширения функции интерпретатора).
Печатается
READY
в) Предварительно занести в текст программы исходные данные, пользуясь инструкцией по заполнению исходных данных.
г) Запустить программу I СЕ 1:
Если программа I СЕ 1 уже находится в памяти, то набрать команду RUN
Печатается ТОЛЩИНА ЛЬДА?
Набрать ответ 0.4 (или 0), т.е. значение параметра hЛ.
Если программа I СЕ находится на устройстве файловой структуры (диски), то набрать команду RUN STR, где STR - спецификация файла, например, набрать команду RUN D´l : I СЕ1. BAS
Печатается ТОЛЩИНА ЛЬДА?
Набрать ответ 0.4 (или 0), т.е. значение параметра hЛ.
д) Печатается .таблица результатов, описанная в расшифровке результатов.
III. ТЕКСТ ПРОГРАММЫ I СЕ 1 (ЛЕД-I)
4 REM ICE1
5 REM ПРОГРАММА РАСЧЕТА ГЛУБИНЫ ПРОМЕРЗАНИЯ И
6 REM CУMM ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА N ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ
7 REM АППРОКСИМАЦИЯ КРИВЫХ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
8 W9=SYS(7,0)
9 OPEN «LP:» FOR OUTPUT AS FILE#1
10 PRINT #1, «ICE1» PRINT #1,
11 DIM L(6), H(30,6), T1 (30,6)
12 DIM Т0(30), Т7(33), Т9(30)
15 DIM F(30), G1(30), F2(30)
20 DIM T(30), P(30), R(30)
22 DIM O0(30), O1(30), O2(30), O3(30), O(30), G2(30)
23 DIM X(30), Y(30), U(30), V(30), V1(30)
24 DIM Y1(30), Y2(30)
25 READ N, G0
26 ДАТА 25, 1961
26 ДАТА 25, 1961
27 REM РАСЧЕТ ГЛУБИН ПРОМЕРЗАНИЯ
28 PRINT «НЕОБХОДИМАЯ ТОЛЩИНА ЛЬДА»; \INPUТ Z
30 L=2.85
31 Q=1.20000E+08
32 C=2.40800E+06
33 Z1=2.22
34 A=23.33
35 T8=0
38 Z2=3.07280E+08
39 REM ЦИКЛ ВВОДА ПО 6 МЕСЯЦАМ ЗИМЫ
40 FOR J=1 TO 6
49 REM ВВОД КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА КАЖДОГО МЕСЯЦА
50 READ L(J)
59 REM ВВОД СРЕДНЕМЕСЯЧНОЙ ТОЛЩИНЫ СНЕЖНОГО ПОКРОВА КАЖДОГО ГОДА
60 FOR I=1 ТО N
70 READ H(I, J)
80 NEXT I
82 RЕМ ВВОД СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР КАЖДОГО ГОДА
84 FOR I=1 ТО N
86 READ T1 (I, J)
88 NEXT I
90 REM ОКОНЧАНИЕ ЦИКЛА ВВОДА ПО 6 МЕСЯЦАМ ЗИМЫ
92 NEXT J
100 REM ВЫЧИСЛЕНИЕ СРЕДНЕВЗВЕШЕННОГО ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
110 FOR I=1 TO N
130 Т7(I)=-Z*Z2/(Z1*T1(I, 1))*(Z/2+Z1/A+H(I, 1)Z.01*Z1/L(1))
140 Т7(I)=Т7(I)/(24*3600)
150 T7=INT(T7(I)+5)
188 IF T7<=31 THEN 192
189 T9(I)=(T7-31)*T1(I, 1)/T1(I, 2)\T9=INT(T9(1)+.5)
191 GO TO 194
192 T9=0
191 IF T9=0 THEN 196
195 T0(I) =(182-31-T9)*86400 GO TO 199
196 T0(I)=(182-17)*86400
198 IF T7<15 THEN 202
199 IF T9=0 THEN 203
200 IF T9<15 THEN 203
201 J1=3\GO TO 217
202 J1=1\GO TO 217
203 J1=2
217 T(I)=0
218 P(I)=0
219 FOR J=J1 TO 6
220 H(I.J)=H(I.J)/L(J)*T1(I.J)
240 P(I)=P(I)+H(I.J)/L(J)*T1(I.J)
250 T(I)=T(I)+T1(I.J)
260 NEXT J
270 Р(I)=Р(I)/Т(I)
299 REM ВЫЧИСЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗА 6 МЕСЯЦЕВ ЗИМЫ
300 Т5=0
310 FOR K=J1 ТО 6
320 T5=T5+ABS(T1(I.K))
330 NEXT К
340 T5=T5/(6-J1+1)
349 REM ВЫЧИСЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ЗА ЗИМУ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ
350 S=L*(1/A+R(I)+Z/Z1)
359 REM ФОРМУЛА ЛУКЬЯНОВА В. С.
360 F(I)=Z+.8(SQR(2*L*(T5-T8)*T0(I)/(Q+.5*C*(T5-T8))+S^2)-S)
364 REM ФОРМИРОВАНИЕ РЯДА ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ ТОЛЩИНЫ СНЕЖНОГО ПОКРОВА
365 G1(I)=G0+1
390 NEXT I
399 REM РАНЖИРОВАНИЕ РЯДА ГЛУБИН ПРОМЕРЗАНИЙ
400 К=0
402 FOR I=1 ТО N-l
404 IF F(I)>F(I+1) THEN 420
406 R1=F(I+1)
408 R2=G1(I+1)
410 F(I+1)=F(I)
412 G1(I+1)=G1(I)
414 F(1)=R1
416 G1(I)=R2
418 K=1
420 NEXT I
422 IF K=1 THEN 400
449 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ОКТЯБРЯ
450 DATA .2031
459 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ОКТЯБРЯ
460 DATA 2, 7.67, 4, 7.33, 4.67, 2, .33, 1.33, 3.33, 8.67
465 DATA 1.67, 5, .67, 5, 5.33, 1.67, 7.33, 2.33, 9, .67, 0, 1, .33, 8.33, 8.33
489 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ОКТЯБРЯ
490 DATA -11.6, -13.2, -9.8, -14.5, -12.1
495 DATA -10.2, -4.0, -8.8, -9.9, -11.7
496 DATA -6, -5.2, -3.9, -4.4, -3.3, -6, -11.4, -5.4, -8, -8.8
497 DATA -7, -5.7, -7, -2.7, -5.3
499 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА НОЯБРЯ
500 DATA .2031
509 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА НОЯБРЯ
510 DATA 15.67, 8.67, 8.67, 12, 6.33, 14.67, 2, 3.67, 14.33, 14.33
515 DATA 3.33, 5.33, 7.33, 4.67, 10.67, 6.33, 14.67, 5, 0, 4.33, 9.33, 10.33, .33, 5.67, 11.67
539 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА НОЯБРЯ
540 DATA -23.6, -22.7, -18.6, -19.6, -26.1
545 DATA -19.2, -12.0, -14.3, -15.6, -21.3
546 DATA -15.1, -21.6, -14.7, -19, -17.9, -15.3, -16.1, -15.8, -19.1, -17,5
547 DATA -14.3, -20.4, -17.4, -15.6, -11.7
549 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ДЕКАБРЯ
550 DATA .2031
559 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ДЕКАБРЯ
560 DATA 11.33, 11, 8.67, 19.67, 6.33, 35, 15, 18, 11, 15.33
565 DATA 5, 19.33, 12.33, 4.67, 8.67, 6, 11.33, 0, 15, 6.67, 12, 9, 3.33, 8, 10.33
589 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ДЕКАБРЯ
590 DATA -20.6, -23.1, -27.2, -26.7, -28.9
595 DATA -25.6, -27.8, -29.6, -17.3, -16
596 DATA -20.1, -19.2, -16.7, -20.5, -15.9, -20.9, -18.6, -28.1, -21.9, -15.2
597 DATA -25.0, -25.2, -18.2, -25.8, -20.1
599 RЕМ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ЯНВАРЯ
600 DATA .349
609 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ЯНВАРЯ
610 DATA 8, 24, 8, 32, 7, 39.67, 13.33, 20.67, 10.33, 18.33
615 DATA 5, 14, 11, 5, 8.33, 5.67, 13, 8, 18.67, 6.33, 14.67, 19, 13.33, 8, 7.67
639 RЕМ СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ЯНВАРЯ
640 DATA -26.6, -19.6, -31, -26.7, -27.1
645 DATA -26.8, -21.2, -19.8, -20.2, -18.6
646 DATA -28.4, -30.4, -17.8, -23.7, -19.5, -19.2, -23.4, -21.9, -14.9, -20.7
647 DATA -26.1, -16.3, -20.6, -21.7, -19.9
649 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ФЕВРАЛЯ
650 DATA .349
659 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ФЕВРАЛЯ
660 DATA 8, 24.67, 6.67, 28, 6, 59.33, 10, 26, 10, 13.33
665 DATA 8.33, 13, 14, 6.67, 12.67, 4.67, 8.33, 9.33, 20, 9, 17.33, 18.33, 11, 14.67, 8
689 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ФЕВРАЛЯ
690 DATA -27.1, -23.6, -25.8, -22.4, -29.4
695 DATA -18.7, -19.3, -18.6, -23.6, -21.1
696 DATA -14.8, -21.5, -18.7, -16.7, -18.6, -23.4, -21.3, -15, -19.9, -19
697 DATA -16.2, -21.4, -20.2, -15, -17
699 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА МАРТА
700 DATA .349
709 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА МАРТА
710 DATA 6, 26, 6.67, 27, 15, 64, 10.67, 25, 8, 12.33
715 DATA 5.33, 12.33, 13.33, 8.33, 12.67, 3.67, 8.33, 4, 18, 7.33, 16, 16, 9.67, 14.67, 8.33
739 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА МАРТА
740 DATA -19.2, -24.4, -23.2, -20.2, -9.2
745 DATA -13.4, -17.4, -16.4, -17.2, -16.1
746 DATA -12.2, -16.7, -14, -14.4, -17, -18.6, -11.2, -16.4, -17, -16.9
747 DATA -18.9, -14.5, -13.1, -20.5, -16.8
1000 REM РАСЧЕТ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1043 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА ИЮЛЬ КАЖДОГО ГОДА
1044 FOR I=1 ТО N
1046 READ O0(I)
1048 NEXT I
1049 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА АВГУСТ КАЖДОГО ГОДА
1050 FOR I=1 ТО N
1052 READ O1(I)
1054 NEXT I
1055 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА СЕНТЯБРЬ КАЖДОГО ГОДА
1056 FOR I=l TO N
1058 READ O2(I)
1060 NEXT I
1061 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА ОКТЯБРЬ КАЖДОГО ГОДА
1062 FOR I=1 ТО N
1064 READ O3(I)
1066 NEXT I
1499 REM РАСЧЕТ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА 3 МЕСЯЦА
1500 FOR I=1 ТО N
1510 O(I)=0
1520 NEXT I
1530 FOR I=1 TO N
1540 О(I)=О0(I)+O1(I)+O2(I)+O3(I)
1560 NEXT I
1609 REM ФОРМИРОВАНИЕ РЯДА ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1610 FOR I=1 ТО N
1620 G2(I)=G0-l+l
1630 NEXT I
1639 REM РАНЖИРОВАНИЕ РЯДА СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1640 К=0
1650 FOR I=1 ТО N-l
1660 IF O(I)>O(I+1) THEN 1740
1670 R1=O(I+1)
1680 R2=G2(I+1)
1690 O(I+1)=O(I)
1700 G2(I+1)=G2(I)
1710 O(I)=R1
1720 G2(I)=R2
1730 K=l
1740 NEXT I
1750 IF K=l THEN 1640
1760 FOR I=1 TO N
1764 REM ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКОЙ ВЕРОЯТНОСТИ
1765 F2(I)=1/(N+1)
1780 NEXT I
1949 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА ИЮЛЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1950 DATA 83.1, 78.8, 49.5, 24, 35.8
1955 DATA 74.1, 50.8, 73.3, 98.2, 44.1, 17.4, 79.3, 15.5, 66.2, 67.7
1956 DATA 41.4, 93.9, 149.3, 64, 67.7, 62.7, 34.9, 94.3, 93.8, 163.2
1959 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА АВГУСТ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1960 DATA 37.6, 51.2, 21.8, 73.9
1970 DATA 60, 76.6, 17.9, 30.1, 61.6, 61, 46.9
1975 DATA 160.9, 59.2, 18.2, 117.5, 102.2, 75.7, 59.3
1976 DATA 73.3, 33.7, 24.3, 111.4, 103.0, 84.6, 64.7
1979 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА СЕНТЯБРЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1980 DATA 80.4, 44.4, 8.4
1990 DATA .5, 22, 106.8, 96.3, 59.1, 38.4, 41, 43
1995 DATA 28.1, 98.6, 97.4, 50, 1.9, 93.8, 15.2
1996 DATA 38.7, 42.4, 38.9, 47.7, 51.4, 12.9, 28.1
1998 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА ОКТЯБРЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1999 DATA 0, 0, 58.5, .8, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
2000 DATA 1.8, 90, 33.4, .8, 0, 0, 16.3, 0, 0, 16.9, 76.4, 0, 19.6, .5
2100 REM АППРОКСИМАЦИЯ КРИВЫХ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ И ГЛУБИН ПРОМЕРЗАНИЯ
2110 FOR I=1 ТО N
2120 X(I)=F2(I)
2130 Y(I)=O(I)
2140 NEXT I
2145 PRINT #1, /A, B - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ
Y=1/(A*X*B) СУМ. Ж. ОСАД."
2146 PRINT #1. "E - ТОЧНОСТЬ – УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
2150 GOSUB 3000
2160 А1=А9
2170 В1=В9
2180 Е1=Е
2190 FOR I=l TO N
2200 Y(1)=F(I)
2210 NEXT I
2215 PRINT #1 "А , В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ
Y=1/(A*X+B) ГЛУБ. ПРОМ."
2216 PRINT #1, "E - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ"
2220 GOSUB 3000
2230 А2=А9
2240 B2=B9
2255 REM ПЕЧАТЬ ЗАГОЛОВКА ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ
2260 PRINT #1 "Р ЭМП", "СУМ. Ж. ОСАД.", "СУМ. Ж. ОСАД.", "ГОД", "ГЛУБ. ПРОМ.", "ГЛУБ. ПРОМ.", "ГОД"
2265 PRINT #1, " ", "НАБЛ.", "АППР.", " ", "РАСЧ.", "АППР."
2270 FOR I=1 ТО N
2280 Y1(I)=1/(A1*F2(I)+B1)
2290 Y2(I)=1/(A2*F2(I)+B2)
2295 REM ПЕЧАТЬ ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ
2300 PRINT #1, F2(I), O(I), Y1(I), G2(I), F(I), Y2(I), G1(I)
2310 NEXT I
2315 CLOSE #1
2350 STOP
3000 REM ПОДПРОГРАММА АППРОКСИМАЦИИ КРИВОЙ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
3020 S=0
3021 S1=0
3022 S2=0
3023 S3=0
3024 S4=0
3070 FOR I=1 TO N
3075 U(I)=X(I)
3080 V(I)=1/Y(I)
3085 NEXT I
3185 FOR I=1 TO N
3170 S1=S1+U(I)*U(I)
3175 S2=S2+U(I)
3180 S3=S3+U(I)*V(I)
3185 S4=S4+V(I)
3190 NEXT I
3195 D=S1*N-S2*S2
3200 D1=S3*N-S4*S2
3205 D2=S1*S4-S2*S3
3210 A9=D1/D
3211 B9=D2/D
3215 FOR I=1 TO N
3220 V1(I)=A9*U(I)+B9
3225 S=S+(V1(I) -V(I))*(V1(I) -V(I)
3230 NEXT I
3235 E=SQR(S/N)
3255 PRINT #1, "A="; A9, "B="; B9, "E="; E
3260 RETURN
3300 END
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Пример прогнозирования расчетных параметров наледи смешанного питания на реке А
Горная река находится в I дорожно-климатической зоне. В месте мостового перехода долина реки имеет ширину 720 м, ограниченную крутыми склонами гор. Русло сложено из гравия, гальки с песком и валунами, которые на глубине 5,6 м подстилаются андезитами, также сложены поймы. Вечная мерзлота залегает на глубине под руслом 9,5 м, на поймах 6 м.
Площадь водосбора выше перехода 420 км, уклон реки 0,017, расход 185 м/с с вероятностью превышения 2 %.
Средняя глубина воды при ледоставе 0,4 м. Зимой река промерзает до дна, и после этого сток происходит по аллювию. В районе мостового перехода на реке ежегодно образуется наледь.
Изыскания перехода производились летом 1983 г., а обследование наледи и ледомерная съемка в апреле 1984 г. Ее площадь была 33200 м2, объем 23600 м3, длина 390 м, ширина 85 м, максимальная толщина 1,21 м, средняя толщина 0,71 м.
Реку пересекает трасса автомобильной дороги IV категории, на которой проектируется железобетонный балочный четырехпролетный мост отверстием 68 м. Опоры моста безростверковые из двух столбов диаметром 1,0 м, погружаемых в грунт на глубину 9 м.
Согласно п. 1.25 СНиП 2.05.03-84, отверстия средних мостов на дорогах IV категории рассчитывают на воздействие водного потока с вероятностью превышения 2 %. По такому же нормативу будем определять расчетные параметры наледи.
Наледь питается поверхностной водой и подрусловым грунтовым потоком. Ее расчетные параметры зависят от суммы жидких осадков в осенне-летний период предшествующего года и глубины сезонного промерзания речного и фильтрационного подруслового потоков.
Для построения кривых обеспеченности расчетных сумм жидких осадков и глубины промерзания по данным ближайшей гидрометеостанции за последние 25 лет составляем табл. 1 жидких осадков за июль-октябрь и табл. 2 среднемесячных отрицательных температур с октября по март и толщины снежного покрова.
Таблица 1. Суммы жидких осадков в районе мостового перехода через реку А
Суммы жидких осадков, мм за месяцы |
Годы |
Суммы жидких осадков, им за месяцы |
|||||||
VII |
VIII |
IX |
Х |
VII |
VIII |
IX |
Х |
||
1961 |
83,1 |
37,6 |
80,4 |
- |
1974 |
66,2 |
18,2 |
97,4 |
33,4 |
1962 |
78,8 |
51,2 |
44,4 |
- |
1975 |
67,7 |
117,5 |
50,0 |
0,8 |
1963 |
49,5 |
21,8 |
8,4 |
58,5 |
1976 |
41,4 |
102,2 |
1,9 |
- |
1964 |
24,0 |
73,9 |
0,5 |
0,8 |
1977 |
93,9 |
75,7 |
93,8 |
- |
1966 |
35,8 |
60,0 |
22,0 |
- |
1978 |
149,3 |
59,3 |
15,2 |
16,3 |
1966 |
74,1 |
76,6 |
106,8 |
- |
1979 |
64,0 |
73,3 |
38,7 |
- |
1967 |
50,8 |
17,9 |
96,3 |
- |
1980 |
67,7 |
33,7 |
42,4 |
- |
1968 |
73,3 |
30,1 |
59,1 |
- |
1981 |
62,7 |
24,3 |
38,9 |
16,9 |
1969 |
98,2 |
61,6 |
38,4 |
- |
1982 |
34,9 |
111,4 |
47,7 |
76,4 |
1970 |
44,1 |
61,0 |
41,0 |
- |
1983 |
94,3 |
103,0 |
54,1 |
- |
1971 |
17,4 |
46,9 |
43,0 |
- |
1984 |
93,8 |
84,6 |
12,9 |
19,6 |
1972 |
79,3 |
106,9 |
28,1 |
1,8 |
1985 |
163,2 |
64,7 |
28,1 |
0,5 |
1973 |
15,5 |
59,2 |
98,6 |
90,0 |
|
|
|
|
|
Таблица 2. Толщина снежного покрова и среднемесячные температуры воздуха у мостового перехода через реку А
Таблица снежного покрова |
Годы |
||||||||||||
Октябрь |
Ноябрь |
Декабрь |
Январь |
Февраль |
Март |
||||||||
l=0,2031 Вт/(м×°С) |
l=0,2031 Вт/(м×°С) |
l=0,2031 Вт/(м×°С) |
l=0,349 Вт/(м×°С) |
l=0,349 Вт/(м×°С) |
l=0,349 Вт/(м×°С) |
||||||||
hСР, см |
tСР, °С |
hСР, см |
tСР, °С |
hСР, см |
tСР, °С |
hСР, см |
tСР, °С |
hСР, см |
tСР, °С |
hСР, см |
tСР, °С |
||
1961 |
2,00 |
-11,6 |
15,67 |
-23,6 |
11,33 |
-20,6 |
11,33 |
-26,1 |
11,33 |
-20,5 |
10,00 |
24,8 |
1961 |
1962 |
7,67 |
-13,2 |
8,67 |
-22,7 |
11,0 |
-23,1 |
8,00 |
-26,6 |
8,00 |
-27,1 |
6,00 |
19,2 |
1962 |
1963 |
4,00 |
-9,8 |
8,67 |
-18,6 |
8,67 |
-27,2 |
24,00 |
-19,6 |
24,67 |
-23,6 |
26,00 |
24,4 |
1963 |
1964 |
7,33 |
14,5 |
12,00 |
-19,6 |
19,67 |
-26,7 |
8,00 |
-31,0 |
6,67 |
-25,8 |
6,67 |
23,2 |
1964 |
1965 |
4,67 |
-12,1 |
6,33 |
-26,1 |
6,33 |
-28,8 |
32,00 |
-26,7 |
28,00 |
-22,4 |
27,00 |
20,2 |
1965 |
1966 |
2,00 |
-10,2 |
14,67 |
-19,2 |
35,00 |
-25,6 |
7,00 |
-27,1 |
6,00 |
-29,4 |
15,00 |
9,2 |
1966 |
1967 |
0,33 |
-4,0 |
2,00 |
-12,0 |
15,00 |
-27,8 |
39,67 |
-26,8 |
59,33 |
18,7 |
64,00 |
13,4 |
1967 |
1968 |
1,33 |
-8,8 |
3,67 |
-14,3 |
18,00 |
-29,6 |
13,33 |
21,2 |
10,00 |
-19,3 |
10,67 |
17,4 |
1968 |
1969 |
3,33 |
-9,9 |
14,33 |
-15,6 |
11,00 |
-17,8 |
20,67 |
-19,8 |
26,00 |
-18,6 |
25,00 |
15,4 |
1969 |
1970 |
8,67 |
-11,7 |
14,33 |
-21,3 |
15,33 |
-16,0 |
10,33 |
-20,2 |
10,00 |
-23,6 |
8,00 |
17,.2 |
1970 |
1971 |
1,67 |
-6,0 |
3,33 |
-15,1 |
5,00 |
-20,1 |
18,33 |
-18,6 |
13,33 |
-21,1 |
12,33 |
16,1 |
1971 |
1972 |
5,00 |
-5,2 |
5,33 |
-21,6 |
19,33 |
-19,2 |
5,00 |
-28,4 |
8,33 |
-14,8 |
5,33 |
12,2 |
1972 |
1973 |
0,67 |
-3,9 |
7,33 |
-14,7 |
12,33 |
-16,7 |
14,00 |
-30,4 |
13,00 |
-21,5 |
12,33 |
16,7 |
1973 |
1974 |
5,00 |
-4,4 |
4,67 |
-19,0 |
4,67 |
-20,5 |
11,00 |
-17,8 |
14,00 |
-18,7 |
13,33 |
14,0 |
1974 |
1975 |
5,33 |
-3,3 |
10,67 |
-17,9 |
8,67 |
-15,9 |
5,00 |
-23,7 |
6,67 |
-16,7 |
8,33 |
14,4 |
1975 |
1976 |
1,67 |
-6,0 |
6,33 |
-15,3 |
6,00 |
-20,9 |
8,33 |
-19,5 |
12,67 |
-18,6 |
12,67 |
17,0 |
1976 |
1977 |
7,33 |
-11,4 |
14,67 |
-16,1 |
11,33 |
-18,6 |
5,67 |
-19,2 |
4,67 |
-23,4 |
3,67 |
18,6 |
1977 |
1978 |
2,33 |
-5,4 |
5,00 |
-15,8 |
0,00 |
-28,1 |
13,00 |
-23,4 |
8,33 |
-21,3 |
8,33 |
11,2 |
1978 |
1979 |
9,00 |
-8,0 |
0,00 |
-19,1 |
15,00 |
-21,9 |
8,00 |
-21.9 |
9,33 |
-15,0 |
4,00 |
16,4 |
1979 |
1980 |
0,67 |
-8,8 |
4,33 |
-17,5 |
6,67 |
-15,2 |
18,67 |
-14,9 |
20,00 |
-19,9 |
18,00 |
17,0 |
1980 |
1981 |
0,00 |
-7,0 |
9,33 |
-14,3 |
12,00 |
-25,0 |
6,33 |
-20,7 |
9,00 |
-19,0 |
7,33 |
16,9 |
1981 |
1982 |
1,00 |
-5,7 |
10,33 |
-20,4 |
9,00 |
-25,2 |
14,67 |
-26,1 |
17,33 |
-16,2 |
16,00 |
18,9 |
1982 |
1983 |
0,33 |
-7,0 |
0,33 |
-17,4 |
9,33 |
-18,2 |
19,00 |
-16,3 |
18,33 |
-21,4 |
16,00 |
14,5 |
1983 |
1984 |
8,33 |
-2,7 |
5,67 |
-15,6 |
8,00 |
-25,8 |
13,33 |
-20,6 |
11,00 |
-20,2 |
9,67 |
13,1 |
1984 |
1985 |
8,33 |
-5,3 |
11,67 |
-11,7 |
10,33 |
-20,1 |
8,00 |
-21,7 |
14,67 |
-15,0 |
14,67 |
20,5 |
1985 |
|
|
|
|
|
|
|
7,67 |
-19,9 |
8,00 |
-17,0 |
8,33 |
16,8 |
1986 |
Данные табл. 1 и 2 вводим последовательно в комплексную программу I СЕ (Лед-I), которая предусматривает расчет промерзания поверхностного слоя воды и грунта, а также расчет осадков. ЭВМ выдает расположенные в ранжированные ряды ординаты аппроксимирующих кривых обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания, которые приводятся в табл. 2 (см. основной текст). На специальной клетчатке строим кривые обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания (см. рис. 2).
Из табл. 2 находим в год обследования наледи (1984), глубина промерзания составляла 1,77 м с эмпирической вероятностью РЭ=0,423. В предыдущий год (1983) сумма жидких осадков за четыре летне-осенних месяца была 237 мм с вероятностью РЭ=0,269.
Находим коэффициент x - отношение вероятности суммы жидких осадков к вероятности глубины промерзания в год изысканий:
По формулам (15) и (16) находим расчетные вероятности суммы жидких осадков и глубины промерзания:
По графику кривых обеспеченности при P(Sxp) и P(dfp) находим Sxp=306 мм и dfp=2,12 м.
Определяем переходные коэффициенты:
Площадь фильтрационной зоны до постройки моста принимается равной пятикратной длине отверстия моста. При полной длине балок до 18 м, ширине опор 1,0 м и толщине фильтрационного слоя 5,6 м площадь фильтрации после промерзания в естественных условиях будет
wФ=5[4(18-1)3,48]=1183 м2.
Площадь стеснения фильтрационного потока постройкой моста (см. рис. 3, формулу 18 и табл. 2)
wС=nОП(b+2b1)(d-df)+(d'f-df)(l-2b1)nПР=5(1+2×0,264)(5,6-2,12)+(2,42-2,12)(17-2×0,264)4=
=108 м2.
где d'f=2,4 м - глубина промерзания под мостом.
Коэффициент, учитывающий стеснение,
По формуле (6) определяем прогнозируемый объем наледи
VНР=gVНИkxkfkC=1,20×23600×1,29×1,20×1,10=48000 м3.
Средняя расчетная толщина наледи на наледной поляне
м.
Максимальная толщина наледи
ZНР=YZСР Р=1,71×1,45=2,48 м,
где Y - коэффициент формы;
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Пример прогнозирования расчетных параметров наледи грунтовых вод на водотоке Б
Водоток находится в первой климатической зоне на расстоянии 4,5 км от реки А, рассмотренной в примере прил. 2.
Долина реки в месте перехода ровная, имеет ширину 360 м, левый склон пологий, немного заболочен, правый крутой. Русло и поймы сложены гравийно-галечниковыми отложениями толщиной 4,90 м, которые подстилают глинистые сланцы. К началу ледостава поверхностной воды в русле не бывает. Сток происходит по аллювию.
Изыскания производились в 1984 г., а обследование наледи и ледомерные съемки в конце апреля 1985 г. Объем наледи составлял 12400 м2, площадь 20900 м2, средняя толщина 0,59 м, максимальная толщина 0,78 м. На водотоке спроектирован трехпролетный мост отверстием 51 м. Опоры на круглых бурообсадных сваях диаметром 0,5 м, погружаемые в грунт на 11 м. Дорога IV категории.
Определение расчетных параметров наледи согласно п. 1.25 СНиП 2.05.03-84 производим с вероятностью превышения 2 %. Водоток находится вблизи реки, рассмотренной в предыдущем примере, поэтому данные о жидких осадках, температуре воздуха и снежном покрове используем из табл. 1 и 2 указанного примера.
Для вычисления за 25 лет глубин промерзания грунта, сумм жидких осадков и ординат кривых обеспеченности используется приведенная в прил. 1 комплексная программа Лед-I, но глубина поверхностной воды принимается равной нулю. С учетом этого вводим в программу данные об осадках, температуре воздуха и толщине снежного покрова, указанные в табл. 1 и 2 прил. 2. ЭВМ выдает расположенные в ранжированные ряды ординаты аппроксимирующих кривых обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания, которые приведены в табл. 1.
На специальной клетчатке строим кривые обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания (рис. 1).
Из табл. 1 в год обследования наледи (1985) глубина промерзания составляла 1,94 м с эмпирической вероятностью РЭ=0,384. В предыдущий год (1984) сумма жидких осадков за четыре летне-осенних месяца была 193 мм с вероятностью РЭ=0,423.
Находим коэффициент x - отношение вероятности суммы жидких осадков к вероятности глубины промерзания в год изысканий:
По формулам (15) и (16) находим расчетные вероятности суммы жидких осадков и глубины промерзания:
По графику кривых обеспеченности при P(Sxp) и P(dfp) находим: Sxp=292 мм; dfp=2,26 м.
Определяем переходные коэффициенты
Таблица 1
Ординаты аппроксимирующих кривых обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания на водотоке Б
IСЕ1
А, В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) СУМ.
Ж. ОСАД.
Е - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
А=6.15400Е-03
В=2.56446Е-03
E=5.61809E-04
А, В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) ГЛУБ. ПРОМ.
Е - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
Р ЭМП |
B= .400021 СУМ. Ж. ОСАД. НАБЛ. |
E= .0542944 СУМ. Ж. ОСАД. АППР. |
ГОД |
ГЛУБ. ПРОМ. PACЧ |
ГЛУБ. ПРОМ. АППР. |
ГОД |
.0384615 |
270.4 |
356.996 |
1982 |
2.33395 |
2.43049 |
1966 |
.0769231 |
270.1 |
329.181 |
1972 |
2.32161 |
2.36486 |
1964 |
.115385 |
263.4 |
305.387 |
1977 |
2.23754 |
2.30268 |
1979 |
.153846 |
263.3 |
284.8 |
1973 |
2.17201 |
2.24368 |
1977 |
.192308 |
257.5 |
266.814 |
1966 |
2.12654 |
2.18763 |
1962 |
.230769 |
256.5 |
250.965 |
1985 |
2.11576 |
2.13432 |
1972 |
.269231 |
248.7 |
236.893 |
1983 |
2.09443 |
2.08354 |
1975 |
.307692 |
240.1 |
224.316 |
1978 |
2.06688 |
2.03512 |
1981 |
.346154 |
236 |
213.007 |
1975 |
2.04223 |
1.9889 |
1984 |
.384615 |
215.2 |
202.783 |
1974 |
1.87887 |
1.94474 |
1985 |
.423077 |
210.9 |
193.496 |
1984 |
1.87116 |
1.90249 |
1970 |
.461538 |
201.1 |
185.022 |
1961 |
1.86676 |
1.86204 |
1973 |
.5 |
198.2 |
177.259 |
1969 |
1.80822 |
1.82327 |
1968 |
.538462 |
176 |
170.121 |
1979 |
1.78721 |
1.78608 |
1982 |
.576923 |
174.4 |
163.536 |
1962 |
1.78648 |
1.75039 |
1978 |
.615385 |
165 |
157.442 |
1967 |
1.77471 |
1.71609 |
1963 |
.653846 |
162.5 |
151.786 |
1968 |
1.772 |
1.6831 |
1986 |
.692308 |
146.1 |
146.522 |
1970 |
1.743 |
1.65137 |
1976 |
.730769 |
145.5 |
141.611 |
1976 |
1.72919 |
1.6208 |
1983 |
.769231 |
143.8 |
137.018 |
1980 |
1.69469 |
1.59135 |
1980 |
.807692 |
142.8 |
132.714 |
1981 |
1.66125 |
1.56295 |
1971 |
.846154 |
138.2 |
128.672 |
1963 |
1.64034 |
1.53555 |
1974 |
.884615 |
117.8 |
124.869 |
1965 |
1.5986 |
1.50909 |
1965 |
.923077 |
107.3 |
121.284 |
1971 |
1.56892 |
1.48352 |
1969 |
.961538 |
99.2 |
117.9 |
1964 |
1.07274 |
1.45881 |
1967 |
Рис. 1. Кривые обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания на водотоке Б (питание грунтовыми водами)
Площадь фильтрационной зоны до постройки моста принимается равной пятикратной длине отверстия моста. При толщине фильтрационного слоя 4,9 м площадь фильтрации после промерзания в естественных условиях
wФ=5[3×17(4,90-2,26)]=672 м2.
Площадь стеснения фильтрационного потока постройки моста (см. рис. 3 и табл. 1):
wС=nОП(b-2b1)(d-df)+(d'f-df)(l-2b1)nПР=4(0,5-2×0,235)(4,90-2,26)+(2,56-2,26)(51-2×0,235)3=
=55,7 м2;
d'f =2,56 - глубина промерзания под мостом.
Коэффициент, учитывающий стеснение,
По формуле (6) определяем прогнозируемый объем наледи
VНР=gnVНИkxkfkC=1,2×12400×1,52×1,17×1,08=28580 м3.
Средняя расчетная толщина наледи на наледной поляне
м.
Максимальная толщина наледи
Zmax p=YZСР Р=1,13×1,32=1,5 м,
где
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Программа I СЕ 2 (Лед-II) расчетов осадков, глубин промерзания и ординат аппроксимирующих кривых обеспеченности при прогнозировании наледей поверхностных вод
II. ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОГРАММЫ I СЕ 2
Программу I СЕ 2 применяют для расчета жидких осадков, глубин промерзания поверхностного потока и ординат аппроксимирующих кривых при прогнозировании наледей поверхностных вод.
Программа I СЕ 2 составлена на алгоритмическом языке БЕЙСИК и выполняется в режиме интерпретации под управлением операционной системы реального времени с разделением функций (РАФОС). Объем оперативной памяти, занимаемой интерпретатором, не более 14 К слов. Минимальная конфигурация, необходимая для работы интерпретатора, это базовый комплект УВК СМ 4 (или микро-ЭВМ «Электроника-60»).
1. Инструкция по заполнению исходных данных
Исходные данные в программу I СЕ 2 заносят двумя способами:
1) путем предварительной организации блока данных n; g0; (lC)j, j=1, ... , 6; (hC)ij, i=1, ... , n; j=1, ... , 6; (tB)ij, i=1, ..., n; j=1, ..., 6; (О0)i, (О1)i, (О2)i, (О3)i, i=1, ..., n; в тексте программы I СЕ 2 занесением данных в виде операторов. В этом случае операторы READ и DATA совместно попользуются для ввода численной информации;
2) путем предварительного изменения (если в этом есть необходимость) правой части операторов LET, которые определяют некоторые физические константы, характеризующие процесс lЛ, a, Lv.
Для организации блока данных занести n и g0 в строку 26. Например, 26 DATA, 25, 1961
(lC)1 в строку 450
(lC)2 в строку 500
(lC)3 в строку 550
(lC)4 в строку 600
(lC)5 в строку 650
(lC)6 в строку 700
Например, 450 DATA, 2031
(hC)i1 i=1, ..., n в строки 460, 465
(hC)i2 i=1, ..., n в строки 510, 615
(hC)i3 i=1, ..., n в строки 560, 565
(hC)i4 i=1, ..., n в строки 610, 615
(hC)i5 i=1, ..., n в отроки 660, 665
(hC)i6 i=1, ..., n в строки 710, 715
Например,
460 DATA 2, 7.67, 4, 7.33, 4.67, 2, .33, 1.33, 3.33, 8.67
465 DATA 1.67, 5, .67, 5, 5.33, 1.67, 7.33, 2.33, 9, .67, 0, 1, .33, 8.33, 8.33
(tВ)i1 i=1, ..., n в строки 490¸497
(tВ)i2 i=1, ..., n в строки 540¸547
(tВ)i3 i=1, ..., n в строки 590¸597
(tВ)i4 i=1, ..., n в строки 640¸647
(tВ)i5 i=1, ..., n в строки 690¸697
(tВ)i6 i=1, ..., n в строки 740¸747
Например,
490 DATA -11.6, -13,2, -9.8, -14.5, -12.1
495 DATA -10.2, -4.0, -8.8, -9.9, -11.7
496 DATA -6, -5.2, -3.9, -4.4, -3.3, -6, -11.4, -5.4, -8, -8.8
497 DATA -7, -5.7, -7, -2.7, -5.3
2. Расшифровка результатов
Результаты расчета выводятся на печать в виде таблицы:
1 столбец - эмпирические вероятности превышения сумм жидких осадков и глубин промерзания за n лет наблюдений;
2 столбец - суммы жидких осадков по данным гидрометеослужбы за n лет наблюдений;
3 столбец - ординаты аппроксимирующей кривой сумм жидких осадков;
4 столбец - годы наблюдений осадков;
5 столбец - расчетные глубины промерзания поверхностного потока;
6 столбец - ордината аппроксимирующей кривой глубин промерзания поверхностного потока;
7 столбец - годы, для которых вычислялась глубина промерзания.
3. Инструкция оператору
а) Загрузить операционную систему РАФОС.
б) Запустить интерпретатор БЕЙСИК, например, под управлением si - монитора, т. е.
Набрать команду BASIC
Печатается
BASIC/RAFOS V.02
OPTIONAL FUNCTIONS (ALL, NONE, OR INDIVIDUAL)?
Набрать отпет А (ответ А включает все средства расширения функций интерпретатора).
Печатается
READY
в) Предварительно занести в текст программы исходные данные, пользуясь инструкцией по заполнению исходных данных.
г) Запустить программу I СЕ 2:
Если программа I СЕ 2 уже находится в памяти, то набрать команду RUN.
Если программа I СЕ 2 находится на устройстве файловой структуры (диски), то набрать команду RUN STR, где STR - спецификация файла, например набрать команду RUN DX1 : I СЕ 2. BAS.
д) Печатается таблица результатов, описанная в расшифровке результатов.
III. ТЕКСТ ПРОГРАММЫ I СЕ 2 (ЛЕД-II)
4 КЕМ ICE2
5 REM ПРОГРАММА РАСЧЕТА ГЛУБИН ПРОМЕРЗАНИЯ И
6 REM СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА N ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ
7 REM АППРОКСИМАЦИЯ КРИВЫХ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
8 W9=SYS(7,0)
9 OPEN «LP:» FOR OUTPUT AS FILE #1
10 PRINT #1, «ICE2»\PRINT #1,
11 DIM L(6), H(30,6), Т1(30,6)
15 DIM F(30), G1(30), F2(30)
16 DIM F5(30,6)
22 DIM O0(30), O1(30), O2(30), O3(30), O(30), G2(30)
23 DIM X(30), Y(30), U(30), V(30), V1 (30)
24 DIM Y1(30), Y2(30)
25 READ N, GO
26 DATA 25, 1961
27 REM
33 Z1=2.22
34 A=23.33
38 Z2=3.07280E+08
39 REM ЦИКЛ ВВОДА ПО 6 МЕСЯЦАМ ЗИМЫ
40 FOR J=1 TO 6
49 REM ВВОД КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА КАЖДОГО МЕСЯЦА
50 READ L(J)
59 REM ВВОД СРЕДНЕМЕСЯЧНОЙ ТОЛЩИНЫ СНЕЖНОГО ПОКРОВА КАЖДОГО ГОДА
60 FOR I=1 TO N
70 READ H(I, J)
80 NEXT I
82 REM ВВОД СРЕДНЕМЕСЯЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР КАЖДОГО ГОДА
84 FOR I=1 TO N
86 READ T1(I, J)
88 NEXT I
90 REM ОКОНЧАНИЕ ЦИКЛА ВВОДА ПО 6 МЕСЯЦАМ ЗИМЫ
92 NEXT J
100 REM WATER
110 FOR I=1 TO N
210 F5(I, 1)=0
219 FOR J=2 TO 6
230 H5=Z1/A+H(I, J)*01*Z1/L(J)
240 F5(I, J)=.8*(SQR((H5+F5(I, J-1))^2-2*Z1*T1(I, J)*720*3600/Z2)-H5)
280 NEXT J
360 F(I)=F5(I,6)
364 REM ФОРМИРОВАНИЕ РЯДА ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ ТОЛЩИНЫ СНЕЖНОГО ПОКРОВА
365 G1(I)=G0+1
390 NEXT I
399 REM РАНЖИРОВАНИЕ РЯДА ГЛУБИН ПРОМЕРЗАНИЙ
400 К=0
402 FOR I=1 TO N-1
404 IF F(1)>F(I+1) THEN 420
406 R1=F(I+1)
408 R2=G1(I+1)
410 F(I+1)=F(I)
412 G1(I+1)=G1(I)
414 F(I)=R1
416 G1(I)=R2
418 K=1
420 NEXT I
422 IF K=1 THEN 400
449 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ОКТЯБРЯ
459 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ОКТЯБРЯ
460 DATA 2, 7.67, 4, 7.33, 4.67, 2, .33, 1.33, 3.33, 8.67
465 DATA 1.67, 5, .67, 5, 5.33, 1.67, 7.33, 2.33, 9, .67, 0, 1, .33, 8.33, 8.33
489 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ОКТЯБРЯ
490 DATA -11.6, -13.2, -9.8, -14.5, -12.1
495 DATA -10.2, -4.0, -8.8, -9.9, -11.7
496 DATA -6, -5.2, -3.9, -4.4, -3.3, -6, -11.4, -5.4, -8, -8.8
497 DATA -7 -5.7, -7, -2.7, -5.3
499 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА НОЯБРЯ
509 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА НОЯБРЯ
510 DATA 15.67, 8.67, 8.67, 12, 6.33, 14.67, 2, 3.67, 14.33, 14,33
515 DATA 3.33, 5.33, 7.33, 4.67, 10.67, 6.33, 14.67, 5, 0, 4.33, 9.33, 10.33, .33, 5.67, 11.67
539 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА НОЯБРЯ
540 DATA -23.6, -22.7, -18.6, -19.6, -26.1
545 DATA -19.2, -12.0, -14.3, -15.6, -21.3
546 DATA -15.1, -21.6, -14.7, -19, -17.9, -15.3, -16.1, -15.8, -19.1, -17.5
547 DATA -14.3, -20.4, -17.4, -15.6, -11.7
549 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ДЕКАБРЯ
550 DATA .2031
559 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ДЕКАБРЯ
560 DATA 11.33, 11, 8.67, 19.67, 6.33, 35, 15, 18, 11, 15.33
565 DATA 5, 19.33, 1.2.33, 4.67, 8.67, 6, 11.33, 0, 15, 6.67, 12, 9, 3.33, 8, 10.33
589 REM. СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ДЕКАБРЯ
590 DATA -20.6, -23.1, -27.2, -26.7, -28.9
595 DATA -25.6, -27.8, -29.6, -17.3, -16
596 DATA -20.1, -19.2, -16.7, -20.5 -15.9, -20.9, -18.6, -28.1, -21.9, -15.2
597 DATA -25.0, -25.2, -18.2, -25.8, -20.1
599 RЕМ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ЯНВАРЯ
600 DATA .349
609 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ЯНВАРЯ
610 DATA 8, 24, 8, 32, 7, 39.67, 13.33, 20.67, 10.33, 18.33
615 DATA 5, 14, 11, 5, 8.33, 5.67, 13, 8, 18.67, 6.33, 14.67, 19, 13.33, 8, 7.67
639 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ЯНВАРЯ
640 DATA -26.6, -19.6, -31, -26.7, -27.1
645 DATA -26.8, -21.2, -19.8, -20.2, -18.6
646 DATA -28.4, -30.4, -17.8, -23.7, -19.5, -19.2, -23.4, -21.9, -14.9, -20.7
647 DATA -26.1, -16.3, -20.6, -21.7, -19.9
649 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ФЕВРАЛЯ
650 DATA .349
659 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА ФЕВРАЛЯ
660 DATA 8, 24.67, 6.67, 28, 6, 59.33, 10, 26, 10, 13.33
665 DATA 8.33, 13, 14, 6.67, 12.67, 4.67, 8.33, 9.33, 20, 9, 17.33, 18.33, 11, 14.67, 8
689 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА ФЕВРАЛЯ
690 DATA -27.1, -23.6, -25.8, -22.4, -29.4
695 DATA -18.7, -19.3, -18.6, -23.6, -21.1
696 DATA -14.8, -21.5, -18.7, -16.7, -18.6, -23.4, -21.3, -15, -19.9, -19
697 DATA -16.2, -21.4, -20.2, -15, -17
699 REM КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СНЕЖНОГО ПОКРОВА МАРТА
700 DATA .349
709 REM СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА СНЕЖНОГО ПОКРОВА МАРТА
710 DATA 6, 26, 6.67, 27, 15, 64, 10.67, 25, 8, 12.33
715 DATA 5.33, 12.33, 13.33, 8.33, 12.67, 3.67, 8.33, 4, 18, 7.33, 16, 16, 9.67, 14.67, 8.33
739 REM СРЕДНЯЯ ТЕМПЕРАТУРА МАРТА
740 DATA -19.2, -24.4, -23.2, -20.2, -9.2
745 DATA -13.4, -17.4, -15.4, -17.2, -16.1
746 DATA -12.2, -16.7, -14, -14.4, -17, -18.6, -11.2, -16.4, -17, -16.9
747 DATA -18.9, -14.5, -13.1, -20.5, -16.8
1000 REM РАСЧЕТ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1043 REM ВВОД КОЛ-BA ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА ИЮЛЬ КАЖДОГО ГОДА
1044 FOR I=1 ТО N
1046 READ O0(I)
1048 NEXT I
1049 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА АВГУСТ КАЖДОГО ГОДА
1050 FOR I=1 ТО N
1052 READ O1(I)
1054 NEXT I
1055 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА СЕНТЯБРЬ КАЖДОГО ГОДА
1056 FOR I=1 ТО N
1058 READ O2(I)
1060 NEXT I
1061 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА ОКТЯБРЬ КАЖДОГО ГОДА
1062 FOR I=1 ТО N
1064 READ O3(I)
1066 NEXT I
1499 REM РАСЧЕТ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА 3 МЕСЯЦА
1500 FOR I=1 TO N
1510 O(I)=0
1520 NEXT I
1530 FOR I=1 TO N
1540 O(I) =O0(I)+O1(I)+O2(I)+O3(I)
1560 NEXT I
1609 REM ФОРМИРОВАНИЕ РЯДА ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1610 FOR I=1 TO N
1620 G2(I)=G0-1+I
1630 NEXT I
1639 REM РАНЖИРОВАНИЕ РЯДА СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1640 K=0
1650 FOR I=1 TO N-1
1660 IF O(I)>O(I+1) THEN 1740
1670 R1=O(I+1)
1680 R2=G2(I+1)
1690 O(I+1)=O(I)
1700 G2(I+1)=G2(I)
1710 O(I)=R1
1720 G2(I)=R2
1730 K=1
1740 NEXT I
1750 IF K=1 THEN 1640
1760 FOR I=1 TO N
1764 REM ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКОЙ ВЕРОЯТНОСТИ
1765 F2(I)=I/(N+1)
1780 NEXT I
1949 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА ИЮЛЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1950 DATA 83.1, 78.8, 49.5, 24, 35.8
1955 DATA 74.1, 50.8, 73.3, 98.2, 44.1, 17.4, 79.3, 15.5, 66.2, 67.7
1956 DATA 41.4, 93.9, 149.3, 64, 67.7, 62.7, 34.9, 94.3, 93.8, 163.2
1959 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА АВГУСТ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1960 DATA 37.6, 51.2, 21.8, 73.9
1970 DATA 60, 76.6, 17.9, 30.1, 61.6, 61, 46.9
1975 DATA 160.9, 59.2, 18.2, 117.5, 102.2, 75.7, 59.3
1976 DATA 73.3, 33.7, 24.3, 111.4, 103.0, 84.6, 64.7
1979 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА СЕНТЯБРЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1980 DATA 80.4, 44.4, 8.4
1990 DATA .5, 22, 106.8, 96.3, 59.1, 38.4, 41, 43
1995 DATA 28.1, 98.6, 97.4, 50, 1.9, 93.8, 15.2
1996 DATA 38.7, 42.4, 38.9, 47.7, 51.4, 12.9, 28.1
1998 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА ОКТЯБРЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1999 DATA 0, 0, 58.5, .8, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
2000 DATA 1.8, 90, 33.4, .8, 0, 0, 16.3, 0, 0, 16.9, 76.4, 0, 19.6, .5
2100 REM АППРОКСИМАЦИЯ КРИВЫХ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ И ГЛУБИН ПРОМЕРЗАНИЯ
2110 FOR I=1 TO N
2120 X(I)=F2(I)
2130 Y(I)=O(I)
2140 NEXT I
2215 PRINT #1, «А, В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) СУМ. Ж. ОСАД.»
2146 PRINT #1. «Е – ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ»
2150 GOSUB 3000
2160 А1=А9
2170 В1=В9
2180 Е1=Е
2190 FOR I=1 TO N
2200 Y(I)=F(I)
2210 NEXT I
2215 PRINT #1, «А, В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) ГЛУБ. ПРОМ.»
2216 PRINT #1, «E - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ»
2220 GOSUB 3000
2230 А2=А9
2240 В2=В9
2250 Е2=Е
2255 REM ПЕЧАТЬ ЗАГОЛОВКА ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ
2280 PRINT #1, «Р ЭМП», «СУМ. Ж. ОСАД.», «СУМ. Ж. ОСАД.», «ГОД», «ГЛУБ. ПРОМ.», «ГЛУБ. ПРОМ.», «ГОД»
2265 PRINT #1, « », «НАБЛ.», «АППР.», « », «РАСЧ.», «АППР.»
2270 FOR I=1 ТО N
2280 Y1(I)=1/(A1*F2(I)+B1)
2290 Y2(I)=1/(A2*F2(I)+B2)
2295 REM ПЕЧАТЬ ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ
2300 PRINT #1, F2(I), O(I), Y1(I), G2(I), F(I), Y2(I), G1(I)
2310 NEXT I
2315 CLOSE #1
2350 STOP
3000 REM ПОДПРОГРАММА АППРОКСИМАЦИИ КРИВОЙ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
3020 S=0
3021 S1=0
3622 S2=0
3023 S3=0
3024 S4=0
3070 FOR I=1 TO N
3075 U(I)=X(I)
3080 V(1)=1/Y(I)
3085 NEXT I
3165 FOR I=1 TO N
3170 S1=S1+U(I)*U(I)
3175 S2=S2+U(I)
3180 S3=S3+U(I)*V(I)
3185 S4=S4+V(I)
3190 NEXT I
3195 D=S1*N-S2*S2
3200 D1=S3*N-S4*S2
3205 D2=S1*S4-S2*S3
3210 A9=D1/D
3211 B9=D2/D
3215 FOR I=1 TO N
3220 V1(I)=A9*U(I)+B9
3225 S=S+(V1(I)-V(I))*(V1(I)-V(I))
3230 NEXT I
3235 E=SQR(S/N)
3255 PRINT #1, «A=»; A9, «B=»; B9,«E=»; E
3260 RETURN
3300 END
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Пример прогнозирования расчетных параметров наледи поверхностных вод на реке В
Река находится в первой климатической зоне. Долина реки в месте перехода имеет ширину 840 м, ограниченную пологими склонами гор. Русло сложено из гравия и гальки с песком, также сложены поймы. На глубине 3,9 м залегают глинистые сланцы. Площадь водосбора выше перехода 870 км2, расход воды 246 м3/с с вероятностью превышения 2 %. Уклон реки 0,006. Средняя глубина воды в русле при осеннем уровне 2,7 м.
На реке ежегодно образуется наледь. Изыскания перехода производили в 1975 г., а обследование наледи и ледомерные съемки в апреле 1976 г. Объем наледи составлял 285 000 м3, площадь 397 000 м2, средняя толщина 0,72 м, максимальная толщина 1,03. На переходе проектируют балочный четырехпролетный мост на столбчатых опорах диаметром 0,8 м, погружаемых на глубину 9,5 м. Пролеты моста в свету 20,4 м. Дорога IV категории.
Определение расчетных параметров наледи, согласно п. 1.25 СНиП 2.05.03-84, производим с вероятностью превышения 2 %. Река находится на расстоянии 12 км от реки А, рассмотренной в примере прил. 2. Поэтому данные о жидких осадках, температуре воздуха и снежном покрове используем из табл. 2 прил. 2.
Для вычисления за 25 лет глубин промерзания поверхностного потока воды, сумм осадков и ординат кривых обеспеченности используется приведенная в прил. 4 программа Лед-II. Данные об осадках, температуре воздуха и толщине снежного покрова, указанные в табл. 1 и 2 прил. 2, вводим в программу. ЭВМ выдает расположенные в ранжированные ряды ординаты аппроксимирующих кривых обеспеченности сумм жидких осадков и глубины промерзания поверхностного потока воды, которые приводятся в табл. 1.
На специальной клетчатке строим кривые обеспеченности сумм жидких осадков и глубины промерзания воды (рис. 1).
Из табл. 1 находим в год обследования наледи (1976), глубина промерзания речного потока составляла 0,605 м с эмпирической вероятностью превышения РЭ=0,577. В предыдущий год (1975) сумма жидких осадков за четыре летне-осенних месяца была 213 мм с эмпирической вероятностью превышения РЭ=0,346.
Находим коэффициент x - отношение вероятности сумм жидких осадков к вероятности глубины промерзания в год изысканий:
По формулам (15) и (16) находим расчетные вероятности сумм жидких осадков и глубины промерзания:
Рис. 1. Кривые обеспеченности сумм жидких осадков и глубины промерзания на реке В (питание поверхностными водами)
Таблица 1
Ординаты аппроксимирующих кривых обеспеченности сумм жидких осадков и глубин промерзания на реке В
ICE2
А, В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) СУМ. Ж. ОСАД.
Е - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
А=6.15400Е-03 В=2.56446Е-03 Е=5.61809Е-04
А, В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) ГЛУБ. ПРОМ.
Е – ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
Р ЭМП |
В=.94326 СУМ. Ж. ОСАД. НАБЛ. |
Е=.269979 СУМ. Ж. ОСАД АППР. |
ГОД |
ГЛУБ. ПРОМ. РАСЧ. |
ГЛУБ. ПРОМ. АППР. |
ГОД |
.0384615 |
270.4 |
356.996 |
1982 |
.915003 |
1.00959 |
1964 |
.0769231 |
270.1 |
329.181 |
1972 |
.859368 |
.963637 |
1977 |
.115385 |
263.4 |
305.387 |
1977 |
.847115 |
.921683 |
1979 |
.153846 |
263.3 |
284.8 |
1973 |
.832147 |
.883229 |
1962 |
.192308 |
257.5 |
266.814 |
1966 |
.819519 |
.847855 |
1966 |
.230769 |
256.5 |
250.965 |
1985 |
.76782 |
.815206 |
1975 |
.269231 |
248.7 |
236.893 |
1983 |
.763433 |
.784978 |
1972 |
.307692 |
240.1 |
224.316 |
1978 |
.749274 |
.756912 |
1981 |
.346154 |
236 |
213.007 |
1975 |
.735117 |
.730783 |
1984 |
.384615 |
215.2 |
202.783 |
1974 |
.700341 |
.706398 |
1970 |
.423077 |
210.9 |
193.496 |
1984 |
.699549 |
.683588 |
1968 |
.461538 |
201.1 |
185.022 |
1961 |
.696315 |
.662205 |
1973 |
.5 |
198.2 |
177.259 |
1969 |
.689925 |
.642119 |
1985 |
.53862 |
176 |
170.121 |
1979 |
.681667 |
.623215 |
1986 |
.576923 |
174.4 |
163.536 |
1962 |
.640528 |
.605393 |
1976 |
.615385 |
165 |
157.442 |
1967 |
.636397 |
.588562 |
1978 |
.653846 |
162.5 |
151.786 |
1968 |
.635289 |
.572641 |
1980 |
.692308 |
146.1 |
146.522 |
1970 |
.611259 |
.557559 |
1982 |
.730769 |
145.5 |
141.611 |
1976 |
.585852 |
.543252 |
1963 |
.769231 |
143.8 |
137.018 |
1980 |
.577659 |
.52966 |
1971 |
.807692 |
142.8 |
132.714 |
1981 |
.574442 |
.516731 |
1974 |
.846154 |
138.2 |
128.672 |
1963 |
.571971 |
.504419 |
1983 |
.884615 |
117.8 |
124.869 |
1965 |
.514707 |
.49268 |
1969 |
.923077 |
107.3 |
121.284 |
1971 |
.501734 |
.481474 |
1965 |
.961538 |
99.2 |
117.9 |
1964 |
.29835 |
.470767 |
1967 |
По кривым обеспеченности (рис. 1, приложение 5) при P(Sxp)=0,11 и P(hЛ)=0,183 находим Sxp=308 мм и hЛР=0,85 м.
Определяем переходные коэффициенты:
Площадь живого сечения реки без учета стеснения опорами моста w=4×21×2,7=227 м2.
Площадь стеснения речного потока опорами моста wС=5×0,8×0,85=3,40 м2.
Коэффициент, учитывающий стеснение,
По формуле (6) определяем прогнозируемый объем наледи
VНР=gnVНИkxkhkC=1,2×285000×1,45×1,41×1,02=713203 м3.
Средняя расчетная толщина наледи на наледной поляне
м.
Максимальная толщина наледи
Zmax p=YZСР Р=1,43×1,80=2,57м,
где
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Программа I СЕ 3 (Лед-III) расчетов осадков, продолжительности морозного периода и ординат кривых обеспеченности при прогнозировании наледей ключевых вод
I. БЛОК-СХЕМА ПРОГРАММЫ I CE 3(Лед-III)
II. ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОГРАММЫ I СЕ 3
Программа I СЕ 3 применяется для расчетов жидких осадков и ординат аппроксимирующих кривых сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода при прогнозировании ключевых наледей.
Программа I СЕ 3 составлена на алгоритмическом языке БЕЙСИК и выполняется в режиме интерпретации под управлением операционной системы реального времени с разделением функций (РАФОС). Объем оперативной памяти, занимаемой интерпретатором, не более 14 К слов. Минимальная конфигурация, необходимая для работы интерпретатора, это базовый комплект УВК СМ 4 (или микро-ЭВМ «Электроника-60»).
1. Инструкция по заполнению исходных данных
Исходные данные в программу I СЕ 3 заносятся путем предварительной организации блока данных n; g0; fi; i=1, ... , n; (О0)i, (О1)i, (О2)i, (О3)i, i=1, ..., n. В тексте программы I СЕ 3 с занесением данных в виде операторов DATA; в этом случае операторы READ и DATA совместно используются для ввода численной информации.
Для организации блока данных занести n и g0 в строку 26.
Например, 26 DATA 25, 1961
fi i=1, ... , n в строки 450, 451, 452, 453, 454
Например,
450 DATA 226, 229, 226, 239, 216
451 DATA 219, 225, 228, 214, 222
462 DATA 222, 227, 225, 221, 223
253 DATA 232, 232, 220, 232, 230
254 DATA 226, 229, 226, 229, 226
(О0)i в строки 1950, 1951, 1952, 1953, 1954
(О1)i в строки 1960, 1961, 1962, 1963, 1964
(О2)i в строки 1980, 1981, 1982, 1983, 1984
(О3)i в строки 1990, 2000, 2003
Например, (О0)i
1950 DATA 83.1, 53.8, 50.0, 45.1, 5.7
1951 DATA 63,0, 68.8, 48.3, 90.7, 58.3
1952 DATA 23.9, 68.4, 17.4, 48.8, 60.5
1953 DATA 39.1, 54.3, 99.4, 86.5, 67.7
1954 DATA 62.7, 34.9, 94.3, 93.8, 163.2
(О1)i, (О2)i, (О3)i - аналогично.
2. Расшифровка результатов
Результаты расчета выводятся на печать в виде таблицы:
1 столбец - эмпирические вероятности превышения сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода за n лет наблюдений;
2 столбец - суммы жидких осадков по данным гидрометеослужбы за n лет наблюдений;
3 столбец - ординаты аппроксимирующей кривой сумм жидких осадков;
4 столбец - годы наблюдений осадков;
5 столбец - продолжительности морозного периода;
6 столбец - ординаты аппроксимирующей кривой продолжительности морозного периода;
7 столбец - годы наблюдения продолжительности морозного периода.
3. Инструкция оператору
а) Загрузить операционную систему РАФОС.
б) Запустить интерпретатор БЕЙСИК, например, под управлением si - монитора, т. е.
Набрать команду BASIC
Печатается
BASIC/RAFOS V.02
OPTIONAL FUNCIONS (ALL, NONE, OR INDIVIDUAL)?
Набрать ответ А (ответ А включает все средства расширения функции интерпретатора).
Печатается
READY
в) Предварительно занести в текст программы исходные данные, пользуясь инструкцией по заполнению исходных данных.
г) Запустить программу I СЕ 3:
Если программа I СЕ 3 уже находится в памяти, то набрать команду RUN
Если программа I СЕ 3 находится на устройстве файловой структуры (диски), то набрать команду RUN STR, где STR - спецификация файла, например, набрать команду RUN DX1 : 1 СЕ 3. BAS.
д) Печатаются результаты, описанные в расшифровке результатов.
III. ТЕКСТ ПРОГРАММЫ I СЕ 3 (ЛЕД-III)
4 REM ICE3
5 REM ПРОГРАММА РАСЧЕТА СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ И
6 REM ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ МОРОЗНОГО ПЕРИОДА
7 REM АППРОКСИМАЦИЯ КРИВЫХ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
8 W9=SYS(7, 0)
9 OPEN «LP:» FOR OUTPUT AS FILE #1
10 PRINT #1, «ICE3»\ PRINT #1,
15 DIM F(30), G1(30), F2(30)
22 DIM O0(30), O1(30), O2(30), O3(30), O(30), G2(30)
23 DIM X(30), Y(30), U(30), V(30), V1(30)
24 DIM Y1(30), Y2(30)
25 READ N, G0
26 DATA 25, 1961
27 REM ВВОД ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ МОРОЗНОГО ПЕРИОДА КАЖДОГО ГОДА
60 FOR I=1 ТО N
70 READ F(I)
364 REM ФОРМИРОВАНИЕ РЯДА ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ МОРОЗНОГО ПЕРИОДА
366 G1(I)=G0+1
390 NEXT I
399 REM РАНЖИРОВАНИЕ РЯДА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ МОРОЗНОГО ПЕРИОДА
400 К=0
402 FOR I=1 ТО N-1
404 IF F(I)>F(I+1) THEN 420
406 R1=F(I+1)
408 R2=G1(I+1)
410 F(I+1)F(I)
412 G1(I+1)=G1(I)
414 F(I)=R1
416 G1(I)=R2
418 K=1
420 NEXT I
422 IF K=1 THEN 400
449 REM
450 DATA 226, 229, 226, 230, 216
451 DATA 219, 225, 228, 214, 222
452 DATA 222, 227, 225, 221, 223
453 DATA 232, 232, 220, 232, 230
454 DATA 226, 229, 226, 229, 226
1000 REM РАСЧЕТ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1043 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА ИЮЛЬ КАЖДОГО ГОДА
1044 FOR I=1 ТО N
1046 READ O0(I)
1048 NEXT I
1049 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА АВГУСТ КАЖДОГО ГОДА
1050 FOR I=1 ТО N
1052 READ O1(I)
1054 NEXT I
1055 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА СЕНТЯБРЬ КАЖДОГО ГОДА
1056 FOR I=1 ТО N
1058 READ O2(I)
1060 NEXT I
1061 REM ВВОД КОЛ-ВА ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА ОКТЯБРЬ КАЖДОГО ГОДА
1062 FOR I=1 ТО N
1064 READ O3(I)
1066 NEXT I
1499 REM РАСЧЕТ СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ ЗА 3 МЕСЯЦА
1500 FOR I=1 TO N
1510 O(I)=0
1520 NEXT I
1630 FOR I=1 TO N
1540 O(I) =O0(I)+O1(I)+O2(I)+O3(I)
1560 NEXT I
1609 REM ФОРМИРОВАНИЕ РЯДА ЛЕТ НАБЛЮДЕНИЙ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1610 FOR I=1 TO N
1620 G2(I)=G0-1+I
1630 NEXT I
1639 REM РАНЖИРОВАНИЕ РЯДА СУММ ЖИДКИХ ОСАДКОВ
1640 K=0
1650 FOR I=1 TO N-1
1660 IF O(I)>O(I+1) THEN 1740
1670 R1=O(I+1)
1680 R2=G2(I+1)
1690 O(I+1)=O(I)
1700 G2(I+1)=G2(I)
1710 O(I)=R1
1720 G2(I)=R2
1730 K=1
1740 NEXT I
1750 IF K=1 THEN 1640
1760 FOR I=1 TO N
1764 REM ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКОЙ ВЕРОЯТНОСТИ
1765 F2(I)=I/(N+1)
1780 NEXT I
1949 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА ИЮЛЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1950 DATA 83.1, 53.8, 50.0, 45.1, 5.7
1951 DATA 63.0, 68.8, 48.3, 90.7, 58.3
1952 DATA 23.9, 68.4, 17.4, 48.8, 60.5
1953 DATA 39.1, 54.3, 99.4, 86.5, 67.7
1954 DATA 62.7, 34.9, 94.3, 93.8, 163.2
1959 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА АВГУСТ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1960 DATA 37.6, 61.9, 20.6, 75.2, 71.9
1961 DATA 90.3, 28.6, 12.5, 16.9, 94.9
1962 DATA 14.3, 75.6, 17.6, 33.9, 96.7
1963 DATA 34.3, 66.2, 37.8, 91.6, 33.7
1964 DATA 24.3, 111.4, 103.0, 84.6, 64.7
1979 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА СЕНТЯБРЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1980 DATA 80.4, 0.4, 16.6, 12.1, 8.8
1981 DATA 25.9, 61.6, 42.2, 30.3, 32.5
1982 DATA 29.8, 19.0, 42.3, 76.3, 64.5
1983 DATA 1.3, 49.1, 2.5, 28.9, 42.4
1984 DATA 38.9, 47.7, 51.4, 12.9, 28.1
1998 REM ЖИДКИЕ ОСАДКИ ЗА ОКТЯБРЬ ПО КАЖДОМУ ГОДУ НАБЛЮДЕНИЙ
1999 DATA 0, 0, 10.7, 0, 0
2000 DATA 0, 0, 0, 0, 0
2001 DATA 0, 0, 30.1, 2.6, 0
2002 DATA 0, 0, 0, 0, 0
2003 DATA 16.9, 76.4, 0, 19.6, .5
2100 REM АППРОКСИМАЦИЯ КРИВЫХ
2110 FOR I=1 TO N
2120 X(I)=F2(I)
2130 Y(I)=O(I)
2140 NEXT I
2145 PRINT 1, «A, U - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) СУМ. Ж. ОСАД.»
2146 PRINT #1. «Е – ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
2150 GOSUB 3000
2160 А1=А9
2170 В1=В9
2180 Е1=Е
2190 FOR I=1 TO N
2200 Y(I)=F(I)
2210 NEXT I
2215 PRINT #1, «А, В - КОЭЭФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) ПРОД. М. П.»
2216 PRINT #1, «Е - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
2220 GOSUB 3000
2230 А2=А9
2240 В2=В9
2250 Е2=Е
2255 REM ПЕЧАТЬ ЗАГОЛОВКА ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ
2260 PRINT #1, «Р ЭМП, «СУМ. Ж. ОСАД.», «СУМ. Ж. ОСАД.», «ГОД», «ПРОД. М.П.», «ПРОД. М.П.», «ГОД»
2265 PRINT #1, « », «НАБЛ.». «АППР.», « », «РАСЧ.», «АППР.»
2270 FOR I=1 ТО N
2280 Y1(I)=1/(A1*F2(I)+B1)
2290 Y2(I)=1/(A2*F2(I)+B2)
2295 REM ПЕЧАТЬ ТАБЛИЦЫ РЕЗУЛЬТАТОВ
2300 PRINT #1, F2(I), O(I), YI(I), G2(I), F(I), Y2(I), G1(I)
2310 NEXT I
2315 CLOSE #1
2350 STOP
3000 REM ПОДПРОГРАММА АППРОКСИМАЦИИ КРИВОЙ ПО МЕТОДУ НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ
3020 S=0
3021 S1=0
3022 S2=0
3023 S3=0
3024 S4=0
3070 FOR I=1 TO N
3075 U(I)=X(I)
3080 V(I)=1/Y(I)
3085 NEXT I
3195 FOR I=1 TO N
3170 S1=S1+U(I)*U(I)
3175 S2=S2+U(I)
3180 S3=S3+U(1)*V(I)
3185 S4=S4+V(I)
3190 NEXT I
3195 D=S1*N-S2*S2
3200 D1=S3*N-S4*S2
3205 D2=S1*S4-S2*S3
3210 A9=D1/D
3211 B9=D2/D
3215 FOR I=1 TO N
3220 V1(I)=A9*U(I)+B9
3225 S=S+(V1(I)-V(I))*(V1(I)-V(I))
3230 NEXT I
3235 E=SQR(S/N)
3255 PRINT #1, «A=»; A9, «B=»; B9,«E=»; E
3260 RETURN
3300 END
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Пример прогнозирования расчетных параметров наледи ключевых вод на реке Д
Горная река находится в I дорожно-климатической зоне. Ширина долины 100-140 м, с обеих сторон ограничена крутыми склонами. Русло сложено гравийно-галечниковыми отложениями, которые на глубине 2,4 м подстилаются глинистыми сланцами. На высоте 2,5 м от поверхности русла из разлома коренных пород правого склона в течение всего года изливается источник, расход которого год от года изменяется в зависимости от количества осадков, выпадающих в летне-осеннее время. При наступлении морозного периода источник образует наледь.
Обследование наледи производилось в конце апреля 1981 г. Ее объем составлял 7140 м3, площадь 14600 м, средняя толщина 0,49 м, максимальная толщина 0,93 м.
На водотоке проектируется четырехпролетный железобетонный мост отверстием 80 м на столбчатых опорах. Дорога IV категории.
Определение расчетных параметров ключевой наледи, согласно п. 1.25 СНиП 2.05.03-84, производим с вероятностью превышения 2 %.
Данные ближайшей метеорологической станции о жидких осадках и продолжительности морозного периода за 25 лет (табл. 1) вводим в программу Лед-III. ЭВМ выдает расположенные в ранжированные ряды ординаты аппроксимирующих кривых обеспеченности сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода, которые приводятся в табл. 2. На клетчатке вероятностей строим кривые обеспеченности сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода (рис. 1).
Таблица 1. Суммы жидких осадков и продолжительности морозного периода в районе мостового перехода через реку Д
Суммы жидких осадков |
Морозный период |
||||||
Июль |
Август |
Сентябрь |
Октябрь |
Переходы температуры |
Количество морозных дней |
||
Осень |
Весна |
||||||
1961 |
83,1 |
37,6 |
80,4 |
0 |
28,09 |
|
|
1962 |
53,8 |
61,9 |
0,4 |
0 |
29,09 |
11,05 |
226 |
1963 |
50,0 |
20,6 |
16,6 |
10,7 |
28,09 |
14,05 |
226 |
1964 |
45,1 |
75,2 |
12,1 |
0 |
28,09 |
11,05 |
230 |
1965 |
5,7 |
71,9 |
8,8 |
0 |
5,10 |
14,05 |
216 |
1966 |
63,0 |
90,3 |
25,9 |
0 |
26,09 |
8,05 |
219 |
1967 |
68,8 |
28,6 |
61,6 |
0 |
1,10 |
2,05 |
225 |
1968 |
48,3 |
12,5 |
42,2 |
0 |
l,10 |
13,05 |
228 |
1969 |
90,7 |
16,9 |
30,3 |
0 |
26,09 |
15,05 |
214 |
1970 |
58,3 |
94,9 |
32,5 |
0 |
2,10 |
27,04 |
222 |
1971 |
23,9 |
14,3 |
29,8 |
0 |
21,09 |
11,05 |
229 |
1972 |
68,4 |
75,6 |
19,0 |
0 |
16,09 |
30,04 |
232 |
1973 |
17,4 |
17,6 |
42,3 |
30,1 |
29,09 |
29,04 |
227 |
1974 |
48,8 |
33,9 |
76,3 |
2,6 |
29,09 |
11,05 |
225 |
1975 |
60,5 |
96,7 |
64,5 |
0 |
3,10 |
7,05 |
221 |
1976 |
39,1 |
34,3 |
1,3 |
0 |
21,09 |
13,05 |
223 |
1977 |
54,3 |
66,2 |
49,1 |
0 |
22,09 |
9,05 |
232 |
1978 |
99,4 |
37,8 |
2,5 |
0 |
26,09 |
11,05 |
232 |
1979 |
86,5 |
91,6 |
28,9 |
0 |
22,09 |
3,05 |
220 |
1980 |
67,7 |
33,7 |
42,4 |
0 |
28,09 |
11,05 |
232 |
1981 |
62,7 |
24,3 |
38,9 |
16,9 |
28,09 |
14,05 |
230 |
1982 |
34,9 |
111,4 |
47,7 |
76,4 |
28,09 |
11,05 |
226 |
1983 |
94,3 |
103,0 |
51,4 |
0 |
28,09 |
14,05 |
229 |
1984 |
93,8 |
81,6 |
12,9 |
19,6 |
28,09 |
11,05 |
226 |
1985 |
163,2 |
61,7 |
28,1 |
5,0 |
28,09 |
14,05 |
229 |
|
|
|
|
|
|
11,05 |
226 |
Рис. 1. Кривые обеспеченности сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода на реке Д (питание ключевыми водами)
Таблица 2
Ординаты аппроксимирующих кривых обеспеченности суммы жидких осадков и продолжительности морозного периода на водотоке Д
ICE3
А, Б - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) СУМ. Ж. ОСАД.
Е - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
А=9.60166Е-03 В=2.38243Е-3 Е=1.02441Е-03
А, В - КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ КРИВОЙ Y=1/(A*X+B) ПРОД. М. П.
Е - ТОЧНОСТЬ - УСРЕДНЕННОЕ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ
Р ЭМП |
СУМ. Ж. ОСАД. НАБЛ. |
В=4.27509Е-03 СУМ. Ж. ОСАД. АППР. |
ГОД |
Е=2.68221Е-05 ПРОД. М. П. НАБЛ. |
ПРОД. М. П. АППР. |
ГОД |
.0384615 |
270.4 |
363.409 |
1982 |
932 |
233.227 |
1977 |
.0769231 |
256.5 |
320.408 |
1985 |
232 |
232.545 |
1978 |
.115385 |
248.7 |
286.507 |
1983 |
232 |
231.867 |
1980 |
.153846 |
221.7 |
259.094 |
1975 |
230 |
231.193 |
1965 |
.192308 |
210.9 |
236.468 |
1984 |
230 |
230.523 |
1981 |
.230769 |
207 |
217.477 |
1979 |
229 |
229.857 |
1963 |
.269231 |
201.1 |
201.309 |
1961 |
229 |
229.195 |
1983 |
.307692 |
185.7 |
187.379 |
1970 |
229 |
228.536 |
1985 |
.346154 |
179.2 |
175.252 |
1966 |
228 |
227.881 |
1969 |
.384615 |
169.6 |
164.599 |
1977 |
227 |
227.23 |
1973 |
.123077 |
163 |
155.167 |
1972 |
226 |
226.583 |
1962 |
.461538 |
161.6 |
146.757 |
1974 |
226 |
225.938 |
1964 |
.5 |
159 |
139.213 |
1967 |
226 |
225.299 |
1982 |
.538462 |
143.8 |
132.406 |
1980 |
226 |
224.663 |
1984 |
.576923 |
142.8 |
126.233 |
1981 |
226 |
224.03 |
1986 |
.615385 |
139.7 |
120.611 |
1978 |
225 |
223.401 |
1968 |
.653846 |
137.9 |
115.468 |
1969 |
225 |
222.775 |
1974 |
.692308 |
132.4 |
110.745 |
1964 |
223 |
222.153 |
1976 |
.730769 |
116.1 |
106.394 |
1962 |
222 |
221.534 |
1971 |
.769231 |
107.4 |
102.372 |
1973 |
222 |
220.919 |
1972 |
.807692 |
103 |
98.6425 |
1968 |
221 |
220.307 |
1975 |
.846154 |
97.9 |
95.1755 |
1963 |
220 |
219.698 |
1979 |
.884615 |
86.4 |
91.9439 |
1965 |
219 |
219.093 |
1967 |
.923077 |
74.7 |
88.9245 |
1976 |
216 |
218.491 |
1966 |
.961538 |
68 |
86.0971 |
1971 |
214 |
217.892 |
1970 |
Из табл. 2 в год обследования наледи (1981) продолжительность морозного периода была 231 день с эмпирической вероятностью 0,192. В предыдущий год (1980) сумма жидких осадков за четыре летне-осенних месяца составляла 132 мм с эмпирической вероятностью 0,538.
Находим коэффициент x - отношение вероятности сумм жидких осадков к вероятности продолжительности морозного периода в год изысканий.
По формулам (15) и (32) находим расчетные вероятности сумм жидких осадков и продолжительности морозного периода:
По графику кривых обеспеченности (рис. 1) P(Sxp) и P(Stp) находим Sxp=214 и Stp=232,4.
Определяем переходные коэффициенты:
Ключевая вода натекает на поверхность ледяного покрова из источника сверху. Стеснение живого сечения реки опорами моста на дебит наледеобразующей воды не влияет, поэтому коэффициент снесения не учитывается.
По формуле (29) определяем объем прогнозируемой наледи
VКНР=gnVКНИkxkt=1,2×7140×1,62×1,01=14050 м3.
Средняя расчетная толщина наледи на наледной поляне
м.
Максимальная толщина наледи
Zmax p=ZСР РY=0,97×1,90=1,84 м,
где
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Пример расчета безналедного пропуска водотока с применением закрытого утепленного лотка
На расстоянии 70 м выше трубы всю зиму функционирует родник, создающий наледь. Для безналедного пропуска водотока у прямоугольной трубы проектируется закрытый утепленный лоток, который устанавливается при постройке трубы под ее нижней плитой (рис. 1). Во избежание заиливания лотка в нижней плите трубы делаются люки с крышками. Через них лоток можно очищать и промывать от наносов.
На подходе к трубе и ниже ее лоток заглублен в русле водотока, зимой закрывается утепленной крышкой из досок толщиной 4 см с прокладкой между ними пенопласта.
Расход водотока Q=0,01 м3/с, уклон I=0,005, температура источника tИ=+0,5°C. Средняя температура воздуха в наиболее холодный месяц (январь) tВОЗ=-24,6°С. Продолжительность морозного периода 4320 ч. Средняя температура воздуха за весь морозный период -17,3°. Температура грунта русла в январе на глубине заложения лотка составляет 0 °С.
Из конструктивных соображений принимаем: ширину лотка 0,5 м, глубину заложения лотка 1,0 м, толщину стенок 0,12 м. Для бетона лотка lСТ=1,7 Вт/(м×°С) и коэффициент температуропроводности а=0,0033 м/ч.
Гидравлическим расчетом установлено, что для принятой конструкции лотка высота слоя воды равна 0,05 м и смоченный периметр 0,6 м.
Определяем коэффициент теплопередачи kГ, термическое сопротивление R и теплопотери Ф для закрытого лотка:
R=1 : a1=1 : 30=0,033;
откуда kГ=1,92; Ф=kГb1tГ=1,92×0,6×0=0.
По формулам (51) и (50) определяем параметры S и М:
t=M+e-k(tИ-M);
O=M+e-0,045(0,5-М), откуда М=-12,25.
Определяем температуру воздушной прослойки между перекрытием и водой:
откуда tВОЗ= -13,2°С.
Определяем толщину теплоизоляции перекрытия. Крышку лотка в русле водотока делаем из двух слоев досок толщиной по 4 см с прокладкой между ними слоя пенопласта.
Коэффициент температуропроводности пенопласта а=0,00043 м2/ч.
Рис. 1. Безналедный пропуск водотока у прямоугольной трубы:
а - поперечный разрез трубы и лотка; б - конструкция утепленного лотка в русле водотока
1 - железобетонная прямоугольная труба; 2 - железобетонный лоток; 3 - снег; 4 - пенопласт; 5 - доски 4 см; 6 - укрепление русла; 7 - гравий с песком; 8 - местный грунт
Определяем коэффициент для пользования графиком на рис. 16:
аt=0,00043×720=0,31; m0=tПР:tВОЗ=13,2:24,6=0,535.
По графику на рис. 16 находим, что общая толщина теплоизоляции из дерева составляет 0,23 м. Но крышку лотка делаем из двух слоев досок по 4 см, а между ними укладываем прокладку из пенопласта. Необходимая толщина прокладки пенопласта будет
м.
Принимает толщину прокладки пенопласта равной 3 см. Кроме крышки, лоток утепляем снегом. Для этого осенью с наветренной стороны по водотоку устанавливаются снегозадерживающие щиты, а отверстия трубы с обеих сторон закрываются щитами из арматурного каркаса и полиэтиленовой пленки.
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Пример расчета двухтрубной охлаждающей установки для создания противоналедных мерзлотных поясов у искусственных сооружений
Охлаждающие установки проектируются двухтрубные, изогнутые с использованием в качестве теплоносителя керосина. Подземная часть установки имеет длину по горизонтали 6,0 м. Трубы имеют диаметры 80 и 110 мм. В земле верхняя труба залегает на глубине 60 см, нижняя на глубине 110 см и расположена на 25 см выше водоупора (рис. 1).
Холодопроизводительность установки определяется по экспериментально-теоретической формуле
Q=24Stt[VK-VK(tКH-tKP)b]qYk1k2,
где 24Stt - период работы охлаждающей установки зимой, °С×с; VK - объем керосина, м3; tКH - температура керосина при заполнении охлаждающей установки, °С; tКP - средняя пониженная температура керосина, характеризующая объем его в холодный расчетный период, °С; b - коэффициент объемного изменения керосина при охлаждении; Y - коэффициент, учитывающий изменения удельной поверхности охлаждения керосина в трубах по сравнению с опытной установкой; k1 - коэффициент, учитывающий влияние ветра, принимаем равным
где - скорость ветра, м/с; q - вынос тепла одним метром кубическим керосина (Дж/(°С×с); k2 - коэффициент, учитывающий отношение объемов керосина в верхней, находящейся на .воздухе, к нижней, находящейся в грунте, установки
1. Период работы охлаждающей установки. Чтобы не допустить образование большой наледи у искусственного сооружения, мерзлотный пояс надо создать не позднее 15.XII. К этому времени вся толщина фильтрационного потока должна быть проморожена до водоупора. В районе сооружения мерзлотного пояса среднесуточные температуры бывают в октябре -11,4°С, ноябре -27,9 °С, декабре - 35,9 °С.
Период работы установки
24Stt=24(11,4×31+27,9×30+35,9×16)3600=1524787,2×102, °С×с.
2. Определение объема керосина в охлаждающей установке. Объем керосина в охлаждающей установке определяется отдельно для части установки, находящейся в грунте VГ и для части, находящейся над землей УВ.
Задаемся диаметрами труб: тонкой dНОР=80 мм, dВН=75 мм; толстой DП110 мм, DВ=115 мм. Толщина стенок d=5 мм.
Площадь циркуляционных отверстий труб:
тонкой м2;
толстой м2.
Рис. 1. Конструкция двухтрубной охлаждающей установки:
1 - расширитель-труба d=110 мм; 2 - крышка с резьбой; 3 - отверстие для слива; 4 - труба d=80 мм; d=5 мм; 5 - кожух для защиты установки от затопления наледью; 6 - водоупор; 7 - поверхность земли; 8 - уровень наледи; 9 - уровень керосина летом; 10 -уровень керосина зимой
Длину труб определяем по схеме охлаждающей установки. Для частей труб, находящихся в грунте,
lГ=2×6+0,5p0,5+0,6+1,1=14,49 м.
Длину труб надземной части установки определяем из условия, чтобы она составляла не менее 0,2 от длины подземной части
lВ=0,2lГ=0,2×lГ=0,2×14,49=2,90 м.
Объем керосина в части установки, находящейся в грунте, будет
VГ=w1lГ=0,004416×14,49=0,064 м3.
Объем керосина в части установки, находящейся над землей,
VB=0,2×0,064=0,013 м3.
Общий объем керосина в охлаждающей установке
VК=VГ+VВ=0,064+0,013=0,077 м3.
3. Определение температуры керосина в начальный период работы установки tКН и в холодный расчетный период tКР. Заполнение установки керосином намечается производить в сентябре, когда температура воздуха может быть около 0 °С.
Принимаем tКН=0 °С.
В холодный расчетный период (декабрь) среднемесячная температура воздуха tКР=-35,9 °С.
Коэффициент объемного изменения керосина при охлаждении b=1,1×10-3.
Вынос тепла 1 м3 керосина для двухтрубной установки
q=10,1047 Дж/(°С×с).
Коэффициент Y, учитывающий изменение удельной поверхности охлажденного керосина в трубах, по сравнению с опытной установкой
где dОП, DОП - диаметры в свету малой и большой труб в опытной установке; dФ, DФ - диаметры в свету малой и большой труб фактически изготовленной установки dОП=50 мм, DОП=66 мм.
Коэффициент, учитывающий влияние ветра, определяется по формуле
где - скорость ветра, м/с.
По климатологическому справочнику определяем среднемесячную скорость ветра =2 м/с; .
Коэффициент k2, учитывающий отношение объемов керосина в верхней, находящейся на воздухе части установки, к нижней, находящейся в грунте, принимается по формуле
Холодопроизводительность установки
Q=24St[VK-VK(tKH-tKP)b]qYk1k2=1524787,2×102[0,077-0,077×35,9×1,1×10-3]0,1047×0,627×
×1,141×0,451=114237,05×102×0,03348=380957,6 Дж.
Теплосъем на 1 м заглубленных в грунт труб охлаждающей установки составляет
Дж/м.
Диаметр мерзлого грунта, который может образовываться вокруг труб в грунте при работе охлаждающей установки с 1/Х по 15/XII.
Расход холода на замораживание 1 м3 талого грунта при влажности 30 % можно принять, по данным Н.Г. Трупака, 125604 Дж.
м.
Возможная амплитуда изменения уровня керосина определяется по максимальной и минимальной температурам воздуха, которые для района строительства составляют tmax=+34°С, tmin=-62°С.
Изменение объема керосина в охлаждающей установке в расчетном интервале температур от tmax до tmin
DV=VKb( tmax-tmin)=0,077×1,1×10-3(34+62)=0,0082 м3.
Объем керосина при заливе в установку при 0 °С
DV"=0,077×1,1×10-3×34+0,010382=0,0133 м3.
Объем керосина с запасом
VЗК=VK+DV"=0,077+0,0133=0,0903 м3.
13. Необходимый размер расширителя по высоте
где Dh1=0,l м, Dh2=0,15 м;
м.
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Паспорт наледи № 47
у моста отверстием 3´6 м на км 985 ПК 8+59 м
или у земполотна на км... от ПК... + до ПК... +
автомобильной дороги ..............................
Характеристика наледи и условия ее образования |
Данные зимы 1986/87 гг. |
1. Где образуется наледь |
В русле реки |
2. Тип наледи |
Смешанных вод |
3. Источник питания |
Речные и подрусловые воды |
4. Место выхода наледеобразующей воды |
В русле 283 м выше моста |
5. Характеристика грунтов русла |
Галька, гравий с песком и валунами |
6. Рельеф и растительность берегов |
Правый - обрывистый без растительности. Левый - пологий, покрытый мхом и редким кустарником |
7. Характеристика склонов долины |
Правый - крутой, сухой. Левый - пологий, заболочен |
8. Глубина залегания водоупора выше стесненного участка и на стесненном |
От уровня ледостава выше переката 1,6 м, на перекате 0,4 м |
9. Средняя глубина воды и реке в начале ледостава |
Выше переката 0,55 мм, на перекате 0,18 м |
10. Характеристика стесненного участка |
Скальный выступ, покрытый камнем |
11. Глубина зеркала грунтовых вод в начале промерзания |
На пойме от поверхности грунта 0,65 м |
12. Глубина промерзания выше стесненного участка и на стесненном |
От уровня ледостава выше переката 1,2 м, на перекате 2,6 м |
13. Уклон водотока или лога |
0,010 |
11. Расход в начале ледостава |
11/Х - 1,88 м3/с; 30/XI - 0,092 м3/с |
15. Температура наледеобразующей воды |
У источника +0,5°С |
16. Минерализация у источника |
CaCl2 - 2,6 % |
17. Среднемесячные температуры воздуха |
XI - 28°; XII - 45°; I - 48°; II - 12° |
18. Дата образования и толщина снежного покрова |
Первый снег - 20/IХ - 20 см; 1/I - 30 см; 30/III - 39 см |
19. Характеристика ветров |
Редкие, слабые |
20. Утепление русла под мостом или в трубе |
Не утеплялось. Под мостом снега не было |
21. Начало и конец образования наледи |
12 ноября - 16 марта |
22. Толщина наледного льда в конце зимы |
Максимальная 1,6 м, средняя 0,8м, у моста 1,0 м |
23. Просвет под мостом от уровня наледи |
От низа балок до льда 0,9 м |
24. Площадь и объем наледи |
FИ=25300 м2, VН=20240 м3 |
25. Размеры в плане и высота наледных бугров |
Диаметр до 20 м, высота до 1,3 м |
26. Наледь образуется |
Ежегодно |
27. Причина образования наледи |
Промерзание русла на перекате |
28. Вредное влияние наледи |
Закупоривает отверстие. В малоснежные зимы под мостом остается просвет 0,5 м |
Рис. 1. План наледи:
1 - место выхода наледной воды; 2 - наледные бугры; 3 - перекат
Рис. 2. Продольный профиль наледи по оси водотоков:
1 - мерные верхи; 2 - перекат
Рис. 3. Поперечный профиль наледи:
1, 2, 3 - ледомерные рейки
Динамика развития наледи
Изливы наледеобразующей воды
Время излива воды |
Длина растекания, м |
Температура воздуха, °C |
Расход источника, л/с |
Даты измерения |
|
Начало |
Конец |
||||
12 XI 7 ч |
13 XI 16 ч |
|
-5 |
754 |
12 XI |
22 XI 12 ч |
26 XI 15 ч |
|
-10 |
660 |
23 XI |
8 XII 6 ч |
12 XII 18 ч |
|
-10 |
630 |
9 XII |
26 I 4 ч |
28 I 14 ч |
|
-12 |
520 |
27 I |
10 III 9 ч |
14 III 13 ч |
|
-19 |
490 |
11 III |
|
|
|
-23 |
480 |
10 XII |
|
|
|
-34 |
396 |
1 I |
|
|
|
-32 |
320 |
1 II |
Замеры мощности наледи
№ поперечников |
№ вех |
Отчет на уровне ледостава (земли), см |
Отсчеты и даты замеров по рейкам |
|||
1/XII |
3/I |
1/III |
15/IV |
|||
П-1 |
1 |
15 |
24 |
55 |
|
|
» |
9 |
20 |
90 |
122 |
|
|
» |
3 |
14 |
35 |
69 |
|
|
П-2 |
1 |
|
|
|
|
|
» |
2 |
|
|
|
|
|
» |
3 |
|
|
|
|
|
П-4 |
1 2 |
|
|
|
|
|
Наблюдения проводил
дорожный мастер Подпись _______________ (Ф. И. О.)
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Теплофизические характеристики некоторых грунтов и
материалов (плотность r,
коэффициент теплопроводности l,
удельная теплоемкость СР и коэффициент температуропроводности а)
Грунты
и материалы
r, кг/м3
l, Вт/(м×°С)
СР,
кДж/(кг×°С)
а103,
м2/ч
Песок сухой, талый
1500
0,326
0,798
2,73
» влажный, талый
1650
1,130
2,09
1,37
Гравий с песком мерзлый
2000
2,384
1,486
2,890
Железобетон
2400
1,547
0,837
3,023
Снег свежевыпавший
200
0,140
2,093
1,200
» слежавшийся
350
0,349
2,093
1,710
Лед
920
2,210
2,120
4,080
Вода
999,7
0,586
4,193
0,504
Дерево (сосна)
550
0,174
2,512
0,454
Опилки древесные
250
0,093
2,51,0
0,533
Торф
200
0,058
1,507
0,694
Шлак кательный
800
0,232
0,754
1,389
Пенопласт ПВ-1
125
0,046
1,340
1,000
Воздух в тонких прослойках
1,2
070
1,0070
208
Грунты и материалы |
r, кг/м3 |
l, Вт/(м×°С) |
СР, кДж/(кг×°С) |
а103, м2/ч |
Песок сухой, талый |
1500 |
0,326 |
0,798 |
2,73 |
» влажный, талый |
1650 |
1,130 |
2,09 |
1,37 |
Гравий с песком мерзлый |
2000 |
2,384 |
1,486 |
2,890 |
Железобетон |
2400 |
1,547 |
0,837 |
3,023 |
Снег свежевыпавший |
200 |
0,140 |
2,093 |
1,200 |
» слежавшийся |
350 |
0,349 |
2,093 |
1,710 |
Лед |
920 |
2,210 |
2,120 |
4,080 |
Вода |
999,7 |
0,586 |
4,193 |
0,504 |
Дерево (сосна) |
550 |
0,174 |
2,512 |
0,454 |
Опилки древесные |
250 |
0,093 |
2,51,0 |
0,533 |
Торф |
200 |
0,058 |
1,507 |
0,694 |
Шлак кательный |
800 |
0,232 |
0,754 |
1,389 |
Пенопласт ПВ-1 |
125 |
0,046 |
1,340 |
1,000 |
Воздух в тонких прослойках |
1,2 |
070 |
1,0070 |
208 |
СОДЕРЖАНИЕ
расположен в сборниках: | Проектирование, строительство, ремонт и содержание искусственных сооружений на автомобильных дорогах |
Нравится
Твитнуть |