Оценка влияния на скорость ветрового потока придорожных защитных лесных полос в условиях Северного Казахстана | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Сельское хозяйство

Опубликовано в Молодой учёный №1 (105) январь-1 2016 г.

Дата публикации: 01.01.2016

Статья просмотрена: 90 раз

Библиографическое описание:

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. — URL https://moluch.ru/archive/105/24967/ (дата обращения: 15.08.2018).

 

В данной работе приведены данные о влиянии защитных лесных полос на скорость ветрового потока в летний период 2015 года.

Ключевые слова: защитные лесные полосы, ветрозащитные свойства лесных полос, конструкции полос, скорость ветрового потока.

 

Защитные лесные насаждения вдоль автомобильных дорог распространены почти во всех почвенно-климатических зонах. Они всюду оказались по эффективности, надежности, долговечности и дешевизне лучшим средством защиты автомобильных путей от неблагоприятных природных явлений, препятствующих нормальной эксплуатации автодорог [1].

В зависимости от выполняемой основной защитной роли лесные насаждения на автомобильных дорогах делятся на следующие виды: снегозадерживающие или снегопоглощающие, ветроослабляющие, пескоукрепительные, озеленительные и др. [1].

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.

Трудно переоценить экологическую и социальную роль защитных лесонасаждений Мамлютского района. Изучение ветрозащитных свойств придорожных защитных лесных полос является фактором, играющим важную роль, как в экономическом плане, так и с точки зрения выполнения лесоводственных задач.

Цель исследований — изучение ветрозащитных свойств придорожных защитных лесных полос в летний период 2015 года, их влияние на скорость ветрового потока в системе полос и на прилегающей территории.

Методика исследований

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. Это участки дорог, примыкающие к населенным пунктам, на них сосредоточено основное движение транспорта района.

Защитные лесные полосы (ЗЛП) 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. Полосы продуваемой конструкции: участок 2. Полосы ажурно-продуваемой конструкции: участок 4. Полосы ажурной конструкции: участок 1,3. Полосы плотной конструкции: участок 5.

В исследуемых защитных лесных полосах 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 конструкции ЗЛП); 4* — за полосой на расстоянии 10 м; 5* — 50 м за полосой; в последующем замеры проводились через каждые 50 м до расстояния равного 300 м за полосой (точки 6*,7*,8*,9*). План-схема проводимых замеров представлена на рисунке 1.

D:\Разное\МАГИСТРАТУРА\НАУЧНЫЕ СТАТЬИ\Статья 8 (РИНЦ)\План-схема (замеры ветрового потока).jpg

Рис. 1. План-схема точек замеров скорости ветрового потока в системе полос

 

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).

Исследования были проведены 29 июля 2015 года. На момент производимых измерений скорости ветрового потока в ЗЛП (по данным gismeteo.kz), направление ветра, по отношению к исследуемым лесным полосам было северо-западное (http://st7.gisstatic.ru/static/diary/img/w5.gif С-З) скорость ветрового потока могла достигать до 5 м/с.

В ходе исследований было проведено по 5 замеров (*в каждой точке) скорости ветрового потока на каждом участке исследования в полосах ЗЛП (измерения проводились в перпендикулярном направлении к ЗЛП как с наветренной, так и с заветренной сторон).

Результаты исследований и их обсуждение

На основании полученных данных были рассчитаны средние скорости ветра на выбранных точках. Стоит отметить тот факт, что защитные лесные полосы на участках 3 и 5 находятся напротив ЗЛП, расположенных с другой стороны автодороги, то есть образуют систему защитных лесных полос, что напрямую влияет на силу и скорость ветрового потока. Наглядное отображение полученных результатов изменения скорости ветрового потока на участках исследований приведено на рисунках 2, 3, 4.

Рис. 2. Изменение скорости ветрового потока в системе полос (участки 3,5)

Примечание к рисунку 2: точки «7» и «12» проходят по центру ЗЛП, между точками «9» и «10» находится автодорога. Движение ветрового потока осуществляется по направлению от точки «1» к точке «18» http://st4.gisstatic.ru/static/diary/img/w6.gif.

 

Анализируя изменения скорости ветрового потока на участках 3 и 5 можно наблюдать снижение скорости ветра до 0 м/с (участок 5) в точке 13*, существенное снижение скорости ветра на этом участке началось в точке 10* (бровка кювета) и продолжилось до точки 12* и уже внутри полосы составило 0,2 м/с, это говорит о том, что система защитных лесных полос на данном участке исследования, в данном случае выполняет свои ветрозащитные функции, тем самым ослабляя и снижая скорость ветра. После преодоления полосы зафиксировано резкое увеличение скорости ветра с 0 м/с (точка 13*) до 2,3 м/с (точка 14*) этот фактор можно объяснить тем, что в приземном слое за лесополосой создается зона затишья (штиля). На показатели снижения скорости ветрового потока на данном участке исследования напрямую влияет ЗЛП, расположенная напротив (т. е. с другой стороны автодороги). Ветровой поток, подходя к полосе (участок 3) начал существенно снижать свою скорость с 3,9 м/с (точка 1*) в открытом поле до 2,6 м/с внутри полосы, и далее скорость продолжала снижаться достигнув 1,3 м/с у бровки кювета автодороги. По мере удаления от насаждения (участок 5) скорость ветра быстро начала нарастать и в открытом поле (150 м за полосой) составила в среднем 3,4 м/с. Стоит отметить, что данная полоса имеет незначительную высоту (Ср. H = 7,4 м), и возможно не в полной мере может воздействовать на значительные расстояния.

Рис. 3. Изменение скорости ветрового потока на прилегающей территории

Примечание к рисунку 3: точка «3» проходит по центру ЗЛП, слева от точки «1» находится автодорога. Движение ветрового потока осуществляется по направлению от точки «1» к точке «9» http://st4.gisstatic.ru/static/diary/img/w6.gif (заветренная сторона).

 

Данные, приведенные на графике (рис. 3) свидетельствуют, что скорость ветра внутри полосы наблюдалась в пределах 1,5 м/с, после её преодоления уже на расстоянии 10 м за полосой (точка 4*) началось увеличение скорости ветра до 2,8 м/с, в последующем наблюдалось возрастание ветрового потока, и в открытом поле его скорость уже составляла от 3,4 до 4,0 м/с. Такие различия в скоростях ветра можно объяснить аэродинамическими свойствами лесной полосы на данном участке. По сравнению с участком 5, полоса имеет Ср. H = 20,4 м, что в свою очередь воздействует на более дальнее расстояние.

Рис. 4. Изменение скорости ветрового потока на прилегающей территории

Примечание к рисунку 4: точка «3» проходит по центру ЗЛП, слева от точки «1» находится автодорога. Движение ветрового потока осуществляется по направлению от точки «9» к точке «1»http://st8.gisstatic.ru/static/diary/img/w2.gif (наветренная сторона).

 

Полученные данные (рис. 4) свидетельствуют, что с наветренной стороны (участки 2 и 4) полосы существенно снизили скорость ветрового потока уже на подходе к ЗЛП. Если в открытом поле скорость ветра достигала 5,9 м/с, то уже за 10 м до полос (точка 4*) можно наблюдать существенное снижение скорости ветра с 4,7 м/с (участок 4) до 3,4 м/с (участок 2), что составляет порядка 42 %. Кроме этого, после преодоления ЗЛП ветровым потоком, и с выходом его на дорожное полотно, скорость колеблется в пределах от 0,9 м/с до 1,5 м/с. Снижение скорости ветрового потока по сравнению с открытым полем наблюдается 4-х кратное. Хотя с наветренной стороны защитное влияние лесных полос всех конструкций сказывается по литературным данным в зоне 10–15H, а их эффективная защита не более 5H, никакой дополнительной нагрузки на дорожное полотно (в частности на автотранспорт) такой ветровой режим не несет.

Стоит отметить, что направление ветра в момент производимых измерений было северо-западное (С-З), то есть угол подхода ветрового потока был различным, что напрямую могло повлиять и снизить эффективность полос. Кроме этого с ветровой деятельностью и ветрозащитными функциями тесно связан ряд других элементов микрорельефа исследуемой территории.

Выводы

Эффективность полос различных конструкций, или так называемая ветрозащита, меняется в зависимости от степени ажурности и скорости ветра [3], как это видно на графиках, рисунки 2, 3, 4.

Результаты проведенных исследований влияния ЗЛП на скорость ветрового потока в летний период 2015 года можно подтвердить нашими исследованиями проведенными в зимний период 2014/15 годов, результаты показали что все полосы существенно снижали скорость ветра на всех участках исследований, но стоит учесть тот факт, что в зимний период замеры были проведены на расстоянии до 50 м за полосами, из этого возникает необходимость дальнейших исследований ветрозащитных свойств в зимний период 2015/16 годов с увеличением расстояния замеров.

 

Литература:

 

  1. Основы агролесомелиорации: учебное пособие / Е. Г. Парамонов, А. П. Симоненко. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. — 224 с
  2. Защитное лесоразведение в СССР / Под ред. Е. С. Павловского. — М.: Агропромиздат, 1986. — 263 с.
  3. 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.
Основные термины (генерируются автоматически): ветровый поток, полоса, скорость ветра, участок, скорость, изменение скорости, зимний период, летний период, наветренная сторона, система полос.


Похожие статьи

Влияние защитных лесных полос на скорость ветра...

ветровый поток, полоса, участок, снежный покров, продуваемая конструкция, изменение скорости, ажурная конструкция, скорость, скорость ветра, зимний период.

Методы повышения пропускной способности дорог

‒ назначение ширины проезжей части, позволяющей разделить поток автомобилей по составу (дополнительные полосы на подъемах, на пересечениях в одном

‒ проектирование сочетания элементов плана и продольного профиля, не вызывающих резкого изменения скоростей

Ветроустановки с ортогональным ротором: обзор основных...

В работе [8], при постоянной скорости ветрового потока и некоторых допущениях, расчеты показали, что использование в ветроустановке решетчатых крыльев дает коэффициент неравномерности вращения равный 0,03, без внесения изменений в конструкцию.

Обзор основных типов ветрогенераторов и перспективы развития...

уровень шума, ротор, направление ветра, ветрогенератор, горизонтальная ось вращения, коэффициент использования ветра, Россия, ветровый поток, среднегодовая скорость ветра, альтернативная энергетика.

Обзор подключения ветроустановок к системам...

Для повышения выработки качественной электроэнергии в районах с относительно низкими скоростями ветрового потока разработаны схемные решения, позволяющие преобразовать электроэнергию, вырабатываемую генератором ВЭУ при скорости ветра ниже расчетной.

Концентраторы потоков для ветроэнергетических установок

Они служат для направления воздушного потока с площади, большей сметаемой площади ротора, на ветровое колесо.

Главной проблемой их применения состоит в том, что увеличить скорость ветра более чем на 20–30 % в типичных концентраторах практически невозможно...

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

Когда возникает ветер и его скорость превышает 2,5 м/с, отражение сигнала от морской поверхности быстро возрастает

Последнее явление приводит к уменьшению потока энергии в заданном направлении. При резко очерченной границе полосы осадков ослабление может...

Определение поисковых характеристик перспективных воздушных...

- Ширина полосы обследования (∆L).

Где: V — поисковая скорость горизонтального полета.

Предположим, что необходимо произвести поиск ВС массой 5000 кг, с высоты 600 м, на равнинном участке с растительностью в 30 %, при скорости ветра 15 км/ч и видимостью 20...

Влияние защитных лесных полос на скорость ветра...

ветровый поток, полоса, участок, снежный покров, продуваемая конструкция, изменение скорости, ажурная конструкция, скорость, скорость ветра, зимний период.

Методы повышения пропускной способности дорог

‒ назначение ширины проезжей части, позволяющей разделить поток автомобилей по составу (дополнительные полосы на подъемах, на пересечениях в одном

‒ проектирование сочетания элементов плана и продольного профиля, не вызывающих резкого изменения скоростей

Ветроустановки с ортогональным ротором: обзор основных...

В работе [8], при постоянной скорости ветрового потока и некоторых допущениях, расчеты показали, что использование в ветроустановке решетчатых крыльев дает коэффициент неравномерности вращения равный 0,03, без внесения изменений в конструкцию.

Обзор основных типов ветрогенераторов и перспективы развития...

уровень шума, ротор, направление ветра, ветрогенератор, горизонтальная ось вращения, коэффициент использования ветра, Россия, ветровый поток, среднегодовая скорость ветра, альтернативная энергетика.

Обзор подключения ветроустановок к системам...

Для повышения выработки качественной электроэнергии в районах с относительно низкими скоростями ветрового потока разработаны схемные решения, позволяющие преобразовать электроэнергию, вырабатываемую генератором ВЭУ при скорости ветра ниже расчетной.

Концентраторы потоков для ветроэнергетических установок

Они служат для направления воздушного потока с площади, большей сметаемой площади ротора, на ветровое колесо.

Главной проблемой их применения состоит в том, что увеличить скорость ветра более чем на 20–30 % в типичных концентраторах практически невозможно...

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

Когда возникает ветер и его скорость превышает 2,5 м/с, отражение сигнала от морской поверхности быстро возрастает

Последнее явление приводит к уменьшению потока энергии в заданном направлении. При резко очерченной границе полосы осадков ослабление может...

Определение поисковых характеристик перспективных воздушных...

- Ширина полосы обследования (∆L).

Где: V — поисковая скорость горизонтального полета.

Предположим, что необходимо произвести поиск ВС массой 5000 кг, с высоты 600 м, на равнинном участке с растительностью в 30 %, при скорости ветра 15 км/ч и видимостью 20...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Влияние защитных лесных полос на скорость ветра...

ветровый поток, полоса, участок, снежный покров, продуваемая конструкция, изменение скорости, ажурная конструкция, скорость, скорость ветра, зимний период.

Методы повышения пропускной способности дорог

‒ назначение ширины проезжей части, позволяющей разделить поток автомобилей по составу (дополнительные полосы на подъемах, на пересечениях в одном

‒ проектирование сочетания элементов плана и продольного профиля, не вызывающих резкого изменения скоростей

Ветроустановки с ортогональным ротором: обзор основных...

В работе [8], при постоянной скорости ветрового потока и некоторых допущениях, расчеты показали, что использование в ветроустановке решетчатых крыльев дает коэффициент неравномерности вращения равный 0,03, без внесения изменений в конструкцию.

Обзор основных типов ветрогенераторов и перспективы развития...

уровень шума, ротор, направление ветра, ветрогенератор, горизонтальная ось вращения, коэффициент использования ветра, Россия, ветровый поток, среднегодовая скорость ветра, альтернативная энергетика.

Обзор подключения ветроустановок к системам...

Для повышения выработки качественной электроэнергии в районах с относительно низкими скоростями ветрового потока разработаны схемные решения, позволяющие преобразовать электроэнергию, вырабатываемую генератором ВЭУ при скорости ветра ниже расчетной.

Концентраторы потоков для ветроэнергетических установок

Они служат для направления воздушного потока с площади, большей сметаемой площади ротора, на ветровое колесо.

Главной проблемой их применения состоит в том, что увеличить скорость ветра более чем на 20–30 % в типичных концентраторах практически невозможно...

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

Когда возникает ветер и его скорость превышает 2,5 м/с, отражение сигнала от морской поверхности быстро возрастает

Последнее явление приводит к уменьшению потока энергии в заданном направлении. При резко очерченной границе полосы осадков ослабление может...

Определение поисковых характеристик перспективных воздушных...

- Ширина полосы обследования (∆L).

Где: V — поисковая скорость горизонтального полета.

Предположим, что необходимо произвести поиск ВС массой 5000 кг, с высоты 600 м, на равнинном участке с растительностью в 30 %, при скорости ветра 15 км/ч и видимостью 20...

Влияние защитных лесных полос на скорость ветра...

ветровый поток, полоса, участок, снежный покров, продуваемая конструкция, изменение скорости, ажурная конструкция, скорость, скорость ветра, зимний период.

Методы повышения пропускной способности дорог

‒ назначение ширины проезжей части, позволяющей разделить поток автомобилей по составу (дополнительные полосы на подъемах, на пересечениях в одном

‒ проектирование сочетания элементов плана и продольного профиля, не вызывающих резкого изменения скоростей

Ветроустановки с ортогональным ротором: обзор основных...

В работе [8], при постоянной скорости ветрового потока и некоторых допущениях, расчеты показали, что использование в ветроустановке решетчатых крыльев дает коэффициент неравномерности вращения равный 0,03, без внесения изменений в конструкцию.

Обзор основных типов ветрогенераторов и перспективы развития...

уровень шума, ротор, направление ветра, ветрогенератор, горизонтальная ось вращения, коэффициент использования ветра, Россия, ветровый поток, среднегодовая скорость ветра, альтернативная энергетика.

Обзор подключения ветроустановок к системам...

Для повышения выработки качественной электроэнергии в районах с относительно низкими скоростями ветрового потока разработаны схемные решения, позволяющие преобразовать электроэнергию, вырабатываемую генератором ВЭУ при скорости ветра ниже расчетной.

Концентраторы потоков для ветроэнергетических установок

Они служат для направления воздушного потока с площади, большей сметаемой площади ротора, на ветровое колесо.

Главной проблемой их применения состоит в том, что увеличить скорость ветра более чем на 20–30 % в типичных концентраторах практически невозможно...

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

Когда возникает ветер и его скорость превышает 2,5 м/с, отражение сигнала от морской поверхности быстро возрастает

Последнее явление приводит к уменьшению потока энергии в заданном направлении. При резко очерченной границе полосы осадков ослабление может...

Определение поисковых характеристик перспективных воздушных...

- Ширина полосы обследования (∆L).

Где: V — поисковая скорость горизонтального полета.

Предположим, что необходимо произвести поиск ВС массой 5000 кг, с высоты 600 м, на равнинном участке с растительностью в 30 %, при скорости ветра 15 км/ч и видимостью 20...

Задать вопрос