В данной работе рассмотрены вопросы влияния защитных лесных полос на скорость и распределение ветрового потока в зимний период и степень снегонакопления в приделах воздействия полос.
Ключевые слова: защитные лесные полосы, ветрозащитные свойства лесных полос, конструкции полос, скорость ветрового потока, степень снегонакопления.
Для степных условий Казахстана весьма важным является вопрос накопления снега и сохранения его от выдувания. По данным М. Е. Васильева и Г. Г. Ибрагимова (1965) на территории северных областей Казахстана ввиду неравномерного отложения снега и поверхностного стока ежегодно с 1 га пашни теряется 400–500 м3 воды [1]. В системе мер, обеспечивающих накопление и сохранность снега на полях, полезащитные лесные полосы трудно переоценить.
Ветроослабляющие защитные лесные полосы создают вдоль дороги в целях ослабления ветровой нагрузки на движущиеся транспортные средства, линии связи, контактную сеть, а также для эстетического оформления местности [2]. Такие насаждения выращивают на ветроударных склонах, в местах образования гололёда и т. д.
В связи с вышеизложенным, было проведено изучение снегонакопления и исследования скоростей ветрового потока в защитных лесных полосах (далее ЗЛП) вблизи автодорог.
Целью исследований являлось изучение ветрозащитных свойств лесных полос, их влияние на скорость и распределение ветрового потока, а также на степень снегонакопления. Исследования проводились на территории Мамлютского района Северо-Казахстанской области, Республики Казахстан. В качестве объекта исследования были выбраны 5 участков на автодорогах: «Трасса М51 Новосибирск-Челябинск»1 и «Трасса А21 Мамлютка-Костанай»2.
Защитные лесные полосы на территории Мамлютского района расположены на расстоянии от 22 до 41 м от дорог, в зависимости от элементов рельефа и назначения прилегающих к ним территорий. Участок 1 — полоса продуваемой конструкции. Участок 2 — полоса продуваемой конструкции. Участок 3 — полоса ажурной конструкции. Участок 4 — полоса продуваемой конструкции. Участок 5 — полоса ажурной конструкции.
В исследуемых защитных лесных полосах были проведены замеры высоты снежного покрова и 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 конструкции ЗЛП); 4* — за полосой на расстоянии 10 м; 5* — 50 м за полосой.
Замеры скорости ветра в каждой точке проводились с такой периодичностью, чтобы наиболее точно зафиксировать каждый последующий порыв ветра. Замеры проводились ручным электронным анемометром АРЭ. Высота замеров для каждой точки была равна 2 м от уровня почвы (грунта).
Полученные нами результаты свидетельствуют, что ветровой поток существенно снизил свою скорость после преодоления ЗЛП. Изменение скорости ветрового потока в защитных лесных полосах различных конструкций графически представлено на рисунках 1,2.
Снегонакопление графически представлено на рисунках 3,4. Величина снежных заносов и их повторяемость зависят от количества выпадающего снега и ветрового режима территории. Полученные результаты по характеристике снежного покрова приведены в таблице 1.
Таблица 1
Характеристика снежного покрова
|
Точки замеров / проб |
Участок 1 |
Участок 2 |
Участок 3 |
Участок 4 |
Участок 5 |
|
1* |
83 |
71 |
62 |
61 |
62 |
|
2* |
125 |
60 |
96 |
91 |
90 |
|
3* |
52 |
55 |
45 |
54 |
65 |
|
4* |
30 |
57 |
113 |
58 |
84 |
|
5* |
50 |
54 |
54 |
51 |
48 |
|
Плотность снежного покрова, кг/м3 |
|||||
|
2* |
252,5 |
212,5 |
250,5 |
332,6 |
120,9 |
|
3* |
258,0 |
225,8 |
235,2 |
184,5 |
217,9 |
|
4* |
275,2 |
211,7 |
238,5 |
191,1 |
228,5 |
|
Запас снега, кг/м2 |
|||||
|
2* |
315,6 |
127,5 |
240,5 |
302,7 |
108,8 |
|
3* |
134,2 |
124,2 |
105,8 |
99,6 |
141,6 |
|
4* |
82,6 |
120,7 |
269,5 |
110,8 |
191,9 |
Рис. 1. Изменение скорости ветрового потока на участках 1,4
Рис. 2. Изменение скорости ветрового потока на участках 2,3,5
Рис. 3. Снегонакопление в лесополосах на участках 1,4
Рис. 4. Снегонакопление в лесополосах на участках 2,3,5
Примечание к рисунку 1, 3: Преобладающее направление ветров в зимний период (по данным gismeteo.kz) юго-западное (
Ю-З). Точка «3» проходит по центру ЗЛП, слева от точки «1» находится автодорога.
Примечание к рисунку 2, 4: точка «3» проходит по центру ЗЛП, слева от точки «1» находится автодорога.
По данным таблицы 1 видно, что отложение снегового покрова на разных участках исследования неравномерное.
По графикам снегонакопления (рис. 3,4) видно, что наибольшая величина снегоотложений наблюдается за полосой (точка 4*) и перед полосой (точка 2*). Полосы продуваемой конструкции накапливали снег только перед полосой, а полосы ажурной конструкции накапливали снег перед полосой и за ней. Следует также отметить, что точка 2 проходит по кювету автодороги, где накапливается большее количество снега. Стоит отметить тот факт, что защитные лесные полосы на участках 2,3,5 находятся напротив ЗЛП, расположенных с другой стороны автодороги, что напрямую влияет на силу и скорость ветрового потока.
Заключение. Наши исследования показали, что защитные лесные полосы различных конструкций по-разному влияют на изменение скорости ветрового потока и снегонакопление. Эффективность полос различных конструкций, или так называемая ветрозащита, меняется в зависимости от степени ажурности и скорости ветра, как это видно на графиках, рисунок 1,2. Если скорость ветра в открытом поле по данным gismeteo.kz составляла от 15 до 20 м/с, то в приделах придорожных полос она была зафиксирована в диапазоне от 2,8 до 11,2 м/с. В конкретных условиях все конструкции ЗЛП значительно снижают скорость ветрового потока. На самой дороге полосы значительно снизили скорость ветра в зависимости от конструкции в 2–3 раза [3]. При переносе снежных масс ветровым потоком, уменьшение скорости ветра в приделах защитных лесных полос, является фактором, способствующим дополнительному накоплению снега.
Выводы. Полосы продуваемой и ажурной конструкции оказали существенное влияние на накопление снежного покрова (в приделах полос) и снижение скорости ветровой нагрузки на автодорогу. Основная масса снега была задержана перед полосами и за ними. Известно, что все исследуемые участки прилегают к сельскохозяйственным полям, из этого следует, что накопленный защитными лесными полосами в течение зимнего периода (под влиянием ветрового режима) снег благотворно влияет на микроклимат прилегающей территории.
Литература:
- Васильев М. Е., Ибрагимов Г. Г. Особенности защитного лесоразведения в Целинном крае. М., 1965. — 172 с.
- Защитное лесоразведение в СССР / Под ред. Е. С. Павловского. — М.: Агропромиздат, 1986. — 263 с.
- Здорнов И. А., Капралов А. В. Влияние защитных лесных полос вдоль автодорог на изменение скорости ветрового потока в условиях Северного Казахстана // Отечественная наука в эпоху изменений: постулаты прошлого и теории нового времени. 2015. № 4(9) ч.5. С. 161–165.
