IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В данной статье рассматривается влияние системы придорожных защитных лесных полос на изменение скорости ветрового потока в пределах полосы отвода автодороги. Данные проведенных исследований прослеживаются за летне-весенний период (динамика представлена за 3 сезона)

In this article influence of system of roadside protective forest strips on change of speed of a wind stream within a strip of withdrawal of the highway is considered. Data of the conducted researches are given for the summer, winter and spring period (dynamics is presented for 3 seasons)

В литературе отмечается, что главным преимуществом «системы защитных полос» является то, что она способна эффективно снижать скорость ветра в пределах дороги, независимо от частой смены направления господствующих ветров.

Цель исследований – проследить в динамике за несколько сезонов изменение скоростей ветрового потока под воздействием системы защитных лесных полос в пределах полосы отвода автодороги.

Исследования проводились на территории Мамлютского района Северо-Казахстанской области, Республики Казахстан. Объектом исследования послужили две придорожные защитные лесные полосы (далее ЗЛП), образующие систему защитных полос [1], расположенные на автодороге: «Трасса М51 Новосибирск-Челябинск»¹.

В ходе работы на каждом участке была заложена трансекта, перпендикулярно расположению ЗЛП. В пределах трансект (проходящих через придорожные полосы) были проведены замеры скорости ветрового потока в следующих точках: 1* - у дороги (бровка кювета); 2* - перед полосой, на равноудаленном расстоянии от дороги и ЗЛП; 3* - в полосе (замеры проводились в центре, независимо от количества рядов и конструкций ЗЛП); 4* - за полосой на расстоянии 10 м; 5* - 50 м за полосой; в последующем замеры проводились через каждые 50 м до расстояния равного 250 м за полосой (точки 6*,7*,8*,9*). План-схема расположения системы ЗЛП относительно направления господствующих ветров представлена на рис. 1.

А*	Б*

Рис. 1 - План-схема расположения системы полос относительно сторон света (А*) и направления сезонных ветров (Б*)

В таблице 1, указано сезонное направление господствующих ветров по отношению к объектам исследования (из выборки по месяцам на рис.1 (Б*) указано направление с наибольшим количеством дней).

Таблица 1

Направление господствующих ветров по отношению к объектам исследования (*выборка по месяцам)

Месяцы

Летний период 2015

Весенний период 2016

Июнь

Июль

Август

Апрель

Май

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

З

6

З

12

С-З

6

Ю

7

С-В

6

С-В

6

Ю-З

6

З

12

З

7

З

6

Зимний период 2015/16

Ноябрь

Декабрь

Январь

Февраль

Март

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

Направление

Кол-во дней

Ю-З

7

В

5

В

12

Ю-З

8

Ю-З

8

В

8

Ю-З

12

Ю-В

8

В;Ю-В

4

В

10

Проанализировав данные сезонного направления ветров по месяцам, на период производимых исследований, наблюдается частая смена направлений преобладающих ветров. Такие показатели характеризуют типичную для данного региона континентальность климата [2].

Важным фактором, оказывающим влияние на «работу» защитных полос является степень их «облиственности». Сезонное изменение конструктивных особенностей полос, представлено в таблице 2.

Таблица 2

Изменение конструкций ЗЛП в зависимости от сезонов года

№ ПП (участка)	ср. H, м	Конструкция полосы
		зима	весна	лето
3	9,7	Ажурно-продуваемая	Ажурно-продуваемая	Ажурно-плотная
5	7,4	Ажурно-продуваемая	Ажурная	Ажурно-плотная

На основании полученных данных были рассчитаны средние скорости ветра на выбранных точках. Наглядное отображение полученных результатов изменения скоростей ветрового потока под воздействием системы полос в динамике за несколько сезонов приведено на рис. 2.

Рис. 2 – График изменения скоростей ветрового потока под воздействием системы полос в динамике за несколько сезонов

Примечание к рисунку 2: А – дорожное полотно; Б – защитные лесные полосы; В - кювет. Участок 3 «слева» от дороги, участок 5 «справа».

По графику изменения скорости ветрового потока в зимний период, можно наблюдать резкое снижение скорости ветра с 6.9 м/с до 0.5 м/с на участке 5, что составляет порядка 92.8%. В пределах дороги снижение наблюдается от 79% (точка 10*) до 71% (точка 9*) по сравнению с точкой 13* (максимально зафиксированная скорость с наветренной стороны). На участке 3, на расстоянии 10 м за полосой (точка 6*) наблюдается минимальная скорость ветра с заветренной стороны. Снижение по сравнению с максимальной скоростью с наветренной стороны (точка 13*) зафиксировано в пределах 64%.

В летний период максимально зафиксированная скорость ветра в открытом поле с наветренной стороны составила 3.9 м/с. Плавное снижение ветра началось в полосе на участке 3, и с выходом на дорожное полотно, его скорость составила 1.3 м/с (снижение в пределах дорожного полотна составляет порядка 67%). Преодолев защитную полосу на участке 5, ветер полностью снизил свою скорость, и с заветренной стороны ветровой поток утратил свою силу (0 м/с в точке 13*).

Аналогичная картина наблюдается и в весенний период. Максимальная скорость ветра в открытом поле находится в пределах 7.9 м/с, снижение ветра началось в полосе на участке 3. В точке 8* (между дрогой и полосой) наблюдалась минимальная скорость ветра – 1.1 м/с, но в пределах дорожного полотна происходит увеличение скорости ветра, но все же, если учитывать снижение в сравнении с открытым полем, то оно наблюдалось в пределах 43% (точка 9*) и 38% (точка 10*). За противоположной полосой (участок 5) наблюдалось снижение до 0.7 м/с, это минимально зафиксированный показатель. Результаты показывают, что система полос, имея двойной естественный барьер, существенно снижает скорость ветра в пределах дороги.

Таким образом проанализировав полученные результаты можно сделать выводы о том, что система защитных лесных полос является эффективным средством в снижении скорости ветра в пределах автодороги, по полученным данным от 38 до 79 %, в зависимости от направления ветров.

Эффективность полос различных конструкций, или так называемая ветрозащита, меняется в зависимости от степени ажурности, скорости и направлении ветра, как это показано на рисунке.

Библиографический список

1. Здорнов И. А., Ижова К. Ф., Капралов А. В. Оценка влияния на скорость ветрового потока придорожных защитных лесных полос в условиях Северного Казахстана // Молодой ученый. - 2016. - №1. - С. 267-271.

2. Википедия. Свободная энциклопедия. [Электронный ресурс] Wikipedia. The Free Encyclopedia.: Республика Казахстан. Послед. Изм.: 14:19, 17 декабря 2016. Интернет-энциклопедия. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Казахстан, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус.

Код для цитирования: Скопировать