Метеорологические факторы
Ветровой режим. Ветровая характеристика района строительства является основным фактором, определяющим местоположение порта по отношению к городу, районирование и зонирование его территории, взаимное расположение причалов различного технологического назначения. Являясь главным волнообразующим фактором режимные характеристики ветра определяют конфигурацию берегового причального фронта, компоновку акватории порта и внешних оградительных сооружений, трассирование водных подходов к порту.
Как метеорологическое явление ветер характеризуется направлением, скоростью, пространственным распределением (разгоном) и продолжительностью действия.
Направление ветра для целей портостроения и судоходства обычно рассматривают по 8-ми основным румбам.
Скорость ветра измеряется на высоте 10 м над поверхностью воды или суши с осреднением за 10 минут и выражается в метрах в секунду или узлах (knots, 1 узел=1 миля/час=0.514 метров/секунду).
В случае невозможности выполнения указанных требований результаты наблюдений над ветром могут быть откорректированы путем введения соответствующий поправок.
Под разгоном понимают расстояние, в пределах которого направление ветра изменялось не более чем на 300 .
Продолжительность действия ветра - период времени, в течение которого направление и скорость ветра находились в пределах определенного интервала.
Основными вероятностными (режимными) характеристиками ветрового потока, используемыми при проектировании морских и речных портов являются:
- повторяемость направлений и градаций скоростей ветра;
- обеспеченность скоростей ветра определенных направлений;
- расчетные скорости ветра, соответствующие заданным периодам повторяемости.
Повторяемость направлений и градаций скоростей ветра рассчитывают по формуле на основе данных наблюдений за длительный (не менее 25 лет) период. При этом исходные данные группируют по 8-ми направлениям и градациям скоростей ветра (обычно через 5 м/с). К одному типу все наблюдения над ветром, при которых направление совпадает с каким-либо из основных румбов или отличается от него не более чем на 22.50. Результаты расчетов сводят в таблицы повторяемости направлений и градаций скоростей ветра (табл.5.2.1), дополненные данными о максимальных скоростях ветра и повторяемостях штилевых ситуаций. Полученные данные являются основой для построения полярной диаграммы - розы повторяемости направлений и градаций скоростей ветра (рис.5.2.1).
Построение розы повторяемости направлений и градаций скоростей ветра выполняют следующим образом. По каждому направлению от центра откладывают векторы повторяемости наименьшей из градаций скоростей ветра. Концы векторов данной градации соединяют линиями, а затем откладывают векторы следующей градации скорости ветра, также соединяя их концы линиями и т.д. В случае отсутствия значения повторяемости в какой-либо из градаций, концы векторов соседних направлений соединяют с последним значением повторяемости данного направления.
Повторяемость, P(V), % , направлений и градаций скоростей ветра
Напр. V, м./с | С | СВ | В | ЮВ | Ю | ЮЗ | З | СЗ | Штиль | Сумма |
>20 | - | - | 0.04 | 0.10 | - | - | - | 0.01 | - | 0.15 |
14-19 | 0.21 | 0.04 | 1.25 | 2.23 | 0.15 | 0.03 | 0.01 | 0.49 | - | 4.41 |
9-13 | 1.81 | 0.52 | 6.65 | 6.84 | 0.55 | 0.07 | 0.26 | 2.21 | - | 18.91 |
4-8 | 5.86 | 4.56 | 12.88 | 3.32 | 3.13 | 3.24 | 1.50 | 5.56 | - | 46.05 |
1-3 | 3.89 | 2.32 | 3.21 | 3.31 | 1.92 | 2.25 | 1.55 | 2.27 | - | 20.72 |
Штиль | - | - | - | - | - | - | - | - | 9.76 | 9.76 |
Сумма | 11.77 | 7.44 | 24.03 | 21.80 | 5.75 | 5.59 | 3.32 | 10.54 | 9.76 | 100.00 |
Макс. | - | - |
Рис.5.2.1. Роза повторяемости направлений и градаций скоростей ветра (а) и максимальных скоростей (б)
По всей совокупности данных наблюдений над ветром также можно определить количество и среднюю непрерывную продолжительность ситуаций, в течение которых скорость ветра была равна или превышала некоторое фиксированное значение (напр. > 5; >10; > 15 м/с и т.д.).
Температура воды и воздуха. При проектировании, строительстве и эксплуатации портов используют сведения о температуре воздуха и воды в пределах их изменения, а также вероятности экстремальных значений. В соответствии с данными о температуре определяются сроки замерзания и вскрытия бассейнов, устанавливается длительность и рабочий период навигации, планируется работа порта и флота. Статистическая обработка многолетних данных о температуре воды и воздуха предусматривает следующие этапы:
Влажность воздуха. Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяных паров. Абсолютная влажность - количество водяного пара в воздухе, относительная - отношение абсолютной влажности к ее предельному значению при данной температуре.
Водяной пар поступает в атмосферу в процессе испарения с земной поверхности. В атмосфере водяной пар переносится упорядоченными воздушными течениями и путем турбулентного перемешивания. Под влиянием охлаждения водяной пар в атмосфере конденсируется – образуются облака, а затем и осадки, выпадающие на землю.
С поверхности океанов (361 млн. км2 ) в течение года испаряется слой воды толщиной 1423 мм (или 5,14х1014 т), с поверхности материков (149 млн. км2 ) – 423 мм (или 0,63х1014 т). Количество осадков на материках значительно превышает испарение. Это означает, что значительная масса водяного пара поступает на материки с океанов и морей. С другой стороны, не испарившаяся на материках вода поступает в реки и далее моря и океаны.
Сведения о влажности воздуха учитывают планировании перегрузки и хранения некоторых видов грузов (напр. чай, табак).
Туманы. Возникновение тумана обусловлено превращением паров в мельчайшие водяные капельки при увеличении влажности воздуха. Образование капелек происходит в случае наличия в воздухе мельчайших частиц (пыль, частицы соли, продукты сгорания и т.п.).
Туманом называют совокупность взвешенных в воздухе капель воды или кристаллов льда, ухудшающих дальность видимости до значений менее 1 км. При видимости до 10 км эта совокупность взвешенных капель или кристаллов льда носит название дымки. Наряду с понятием дымки существует понятие мглы, ухудшающей видимость за счет взвешенных в воздухе твердых частиц. В отличие тумана и дымки влажность воздуха в период мглы значительно меньше 100 %.
В зависимости от дальности видимости различают следующие виды тумана и дымки:
- сильный туман (<50 м);
- умеренный туман (50-500 м);
- слабый туман (500-1000 м);
- сильная дымка (1-2 км);
- умеренная дымка (2-4 км);
- слабая дымка (4-10 км).
Туманы оказывают существенное влияние на судоходство и эксплуатацию портов. На реках туманы, как правило, кратковременны и рассеиваются в течение суток. На побережьях морей продолжительность туманов может достигать 2-3 недель. В некоторых портах Балтийского, Черноморского и Дальневосточного бассейнов в году наблюдается до 60-80 дней с туманами. Основными сведениями для портостроения являются среднее и максимальное число дней с туманами, а также периоды времени, в течение которых они наблюдаются.
Осадки. Капли воды и кристаллы льда, выпадающие из атмосферы на земную поверхность, называются осадками. Количество осадков измеряют толщиной слоя жидкой воды, который мог бы образоваться после выпадения осадков на горизонтальную непроницаемую поверхность. Интенсивность осадков – количество (мм) за единицу времени.
В соответствии с формой различают следующие виды осадков:
- морось – однородные осадки, состоящие из мелких (капель радиусом менее 0,25 мм), не имеющих выраженного направленного движения; скорость падения мороси в неподвижном воздухе не превышает 0,3 м/с;
- дождь – жидкие водяные осадки, состоящие из капель размером более 0,25 мм (до 2,5-3,2 мм); скорость падения капель дождя достигает 8-10 м/с;
- снег – твердые кристаллические осадки размером до 4-5 мм;
- мокрый снег – осадки в виде тающих снежинок;
- крупа – осадки из ледяных и сильно обзерненных снежинок радиусом до 7,5 мм;
- град – частицы округлой формы с ледяными прослойками различной плотности, радиус частиц обычно составляет 1-25 мм, отмечены случаи выпадения градин радиусами более 15 см.
Осадки характеризуются количеством (среднегодовой толщиной слоя воды в мм), суммарным, средним и максимальным числом дней в году с дождем, снегом или градом, а также периодами их выпадения. Определяющее значение эти сведения имеют при проектировании и эксплуатации причалов для переработки грузов боящихся влаги, а также для правильного расположения дренажных и ливневых коммуникаций, предохраняющих территорию порта от затопления. В некоторых портах среднегодовое количество осадков (в мм) составляет: Батуми - 2460; Калининград - 700; Санкт-Петербург - 470; Одесса - 310; Баку - 240.
Смерчи – вихри, в которых воздух вращается со скоростью до 100 м/с и более. Диаметр смерча на водной поверхности составляет 50-200 м, видимая высота – 800-1500 м. В связи с влиянием центробежной силы давление воздуха в смерче значительно понижается. Это обуславливает развитие всасывающей силы. Проходя над водной поверхностью смерчи всасывают значительные массы воды.
Контрольные вопросы:
- Дайте определение естественного режима морских или речных бассейнов.
- Перечислите основные метеорологические факторы.
- Какими параметрами характеризуется ветер как метеорологическое явление?
- Дайте определение понятия "разгон ветра".
- Какова зависимость между скоростью ветра и его разгоном?
- Перечислите вероятностные характеристики ветрового потока.
- Как рассчитывается повторяемость направлений и градаций скоростей ветра?
- Как рассчитать обеспеченность скоростей ветра заданного направления?
- Дайте определение понятия "расчетная скорость ветра"
- Для каких целей используются сведения о температуре воды и воздуха, влажности, туманах, осадках?
Дата добавления: 2016-01-09; просмотров: 1166;