РАСЧЕТ ГОЛОЛЕДНЫХ НАГРУЗОК НА ПРОВОДА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ В АКТЮБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Тип работы: Реферат
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 18 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский Национальный Университет им. аль Фараби

Допущено к защите
Заведующим кафедрой Д.К. Джусупбеков

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: РАСЧЕТ ГОЛОЛЕДНЫХ НАГРУЗОК НА
ПРОВОДА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ В АКТЮБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

По специальности 050610 - гидрометеорология

Выполнила Д.А.Баратова

Научный руководитель Л.М.Шушарина

Нормаконтролер Т.П.Шишкина

Алматы 2012
Содержание

Введение 3
1. Физико-географическое описание станций 4-5
2. Обзор литературы 6-10
3. Особенности распределения характеристик гололеда на 11
территории Актюбинской области
3.1 Анализ числа дней с гололедом 11-12
3.2 Анализ повторяемости температуры воздуха в начале обледенения проводов 12
3.3 Анализ повторяемости температуры воздуха при максимальных отложениях льда на проводах 13
4 Расчет гололедных нагрузок на провода воздушных линий 14
4.1 Вес гололедно-изморозевых отложений 14
4.2 Вероятностные значения гололедных нагрузок 14-15
4.3 Метод расчета гололедных нагрузок 15-16
4.4 Гололедные нагрузки на провода воздушных линий 16-17
4.5 Ветровые нагрузки при гололеде 17
Заключение 18
Список литературы 19
Приложение А 20
Приложение В 21 Приложение С 22
Приложение Д 23

Введение

Гололед, как и многие другие виды обледенения наземных предметов, оказывает большое влияние на производственные процессы многих отраслей народного хозяйства. Он нередко нарушает нормальную эксплуатацию воздушных линий связи и электропередачи, затрудняет работу железнодорожного и автомобильного транспорта, причиняет большой ущерб пастбищному животноводству, сельскому и лесному хозяйству. С целью изучения этого вредного явления, своевременного его предупреждения, а также разработки эффективных мер борьбы с его последствиями на обширной сети метеорологических станций организованы и продолжительное время ведутся инструментальные наблюдения над обледенением проводов и других предметов.
Гололед - слой плотного льда, образующийся на любых предметах при выпадении переохлажденного дождя или мороси, при тумане и перемещении низких слоистых облаков и на поверхности земли при отрицательных температурах воздуха (0...-6ºС). Образование гололеда происходит при выпадении переохлажденного дождя или мороси, в редких случаях при адвективном тумане. Скорость замерзания зависит от размеров капель и температуры воздуха, от этого в свою очередь зависит и внешний вид гололеда - прозрачный или матовый. Аморфная структура гололеда объясняется тем, что процесс замерзания переохлажденной воды несколько задерживается выделяющейся при этом скрытой теплотой замерзания. Вследствие этого капли, прежде чем замерзнуть, успевают растечься по предмету, образуя сплошной покров льда.
Основными метеорологическими факторами, приводящими к образованию гололедно-изморозевых отложений, является наличие переохлажденных капель воды (осадков, тумана) и отрицательной температуры воздуха у поверхности земли при состоянии воздуха близком к насыщению, при слабом ветре.
Атмосферные процессы, при которых образуются гололедно-изморозевые отложения, характеризуются адвекцией теплого и влажного воздуха в нижней тропосфере. Гололеды бывают внутримассовые и фронтальные, обледенелый мокрый снег наблюдается в зоне фронтов, а зернистая изморозь - в однородной воздушной массе.
Степень интенсивности наземного обледенения принято характеризовать общей толщиной льда, которая создается за определенный промежуток времени.
Целью данной работы является выявление метеорологических условий оледенения проводов на территории Актюбинской области.

1 Физико-географическое описание станций

В данной работе рассматривались две станции Актюбинской области Родниковка и Иргиз. Ниже приведено их физико-географическое описание, чтобы мы могли объяснить по этим данным метеорологические условия оледенения проводов.
Физико-географическое описание поселка Родниковка: поселок расположен в районе Общего Сырта и Подуральского плато. Местность, окружающая поселок, представляет собой равнину разделенную долинами рек, балками и оврагами. Рек, озер, болот, лесов вблизи нет.
Почвы - черноземы южные, малогумусные, растительность разнотравно-злаковая с большим количеством ковыля. Большая часть удобных земель занята под посевы сельскохозяйственных культур.
Метеорологическая площадка в 1930г. находится на юго-восточной окраине поселка, в несколько пониженном месте лощине, имеющим уклон к юго-западу.
Ближайшие отдельные постройки находятся в 40 м к востоку и в 160 м к северо-западу.
В 100 м к юго-западу находится овраг, по дну которого протекает небольшая речка.
24 апреля 1947г. метеоплощадка перенесена на 600 м к западо-северо-западу и находится на западной окраине поселка.
Место ровное и открытое. К востоку в 150-200 м находятся одноэтажные дома поселка. Одиночные деревья находятся в 100-150 м к северу и северо-востоку.
Подстилающий покров - разнотравье.
Почву на площадке можно охарактеризовать следующим разрезом:
0 - 25 см - суглинистый чернозем с примесью песка,
25 - 60 см - переходный суглинистый слой,
60 - 100 см - светло-желтая плотная глина.
Глубина залегания грунтовых вод 6 - 8 м.
Иргиз Укрепление Уральское. Физико-географическое описание поселка. Поселок Иргиз расположен на юге Тургайской столовой страны, в долине р. Иргиз, на правом возвышенном ее берегу.
Окружающая местность представляет равнину с отдельными плоскими повышениями и понижениями. Местами встречаются довольно обширные пространства покрытые песками и барханами, в 2 км на восток местность переходит в ровную степь. На юге и юго-западе, в 10 км местность несколько повышается, переходя в более высокие холмы. В 200 м к северо-северо-востоку от поселка протекает р. Иргиз, временами пересыхающая в летний период. Правый берег реки более возвышен и обрывист. В 4 км к югу находится оз. Каракога, площадью около 40 км[2]. В почвенном покрове преобладают аллювиально-луговые почвы, различной степени солончаковатости. На участках, не заливаемых талыми водами, формируются комплексы бурых пустынно-степных почв с преобладанием солонцов и солончаков.
Растительность - комплекс серополынных солянковых пустынь. Посевы сельскохозяйственных культур в ближайших окрестностях поселка отсутствуют, лесов и болот нет.
При основании, в 1856г. станция находилась в Укреплении Уральском.
Метеоплощадка была расположена в крепости на правом берегу р. Иргиз, на плоской возвышенности и господствовала над окрестностью.
В октябре 1900г. метеостанция перенесена в лазарет, расположенный в 1-2 км от реки, на юго-западной окраине поселка.
В 1917 г. станция Иргиз ликвидировалась. Вновь была открыта 13 августа 1922г. в южной части поселка, против мечети.
В 1924г. метеостанция перешла в ведение мелиоративной экспедиции.
В марте 1932г. метеоплощадка находится на южной окраине поселка, на склоне холма в 250 м от старого места.
В июле 1939г. метеоплощадка перенесена в другое место, расположенное в 400-500м. от прежнего места на западной окраине поселка.
С трех сторон площадку окружают постройки высотой от 3 до 5 м, ближайшие из них на расстоянии 25м к западу.
К северу на расстоянии 100 м находится крутой обрыв к р. Иргиз.
Метеоплощадка от дома ГМС находится на расстоянии 150 м, поверхность площадки имеет очень незначительный уклон к северу.
В ноябре 1959г. площадка перенесена на 100м от прежнего места, на западную окраину поселка.
Отдельные ближайшие постройки в 50-100м к юго-востоку и востоку. Почва на площадке песчаная до глубины 1 м, без растительности.
Верхний слой рыхлый, с глубины 70 см - плотный, ниже почва глинистая, плотная.
Глубина залегания грунтовых вод ниже 10м

2 Обзор литературы

К числу наземных гидрометеоров, образующихся в зимнее время на различных предметах или на поверхности земли, кроме инея, изморози и твердого налета, относится и гололед. Как и ряд других наземных гидрометеоров, гололед представляет собой дополнительный вид атмо - сферных осадков. Однако отложения гололеда приносят и значитель - ный ущерб различным отраслям народного хозяйства. Под тяжестью гололедных образований могут нарушаться телефонная и телеграфная связь, гибнут фруктовые насаждения. Обледенение полевой раститель - ности обусловливает в условиях отгона скота пастбищную бескормицу. Как показали исследования А. С. Утешева, невыпас - ные дни с явлением гололеда в районе Казахского мелкосопочника составляют в среднем 2-8 %, а в южных районах от 9 до 29 % общего числа случаев всех невыпасных дней.
Гололедные явления в приземном слое воздуха и на поверхности земли являются результатом не только текущих, но и предшествующих атмосферных процессов. Особенно интенсивен гололед при оттепелях и жидких переохлажденных осадках (дождь, морось) после устойчивых и сильных похолоданий.
В связи с этим различают гололед фронтального и внутримассового происхождения. Первый вид гололеда наблюдается в клине холодного воздуха перед теплым фронтом или перед окклюзией по типу теплого фронта. Внутримассовые гололеды чаще бывают при адвекции теплого и влажного воздуха над переохлажденной предшествующими морозами земной поверхности. Последние наблюдаются чаще фронтальных, но менее интенсивны.
Распространение гололеда по территории Казахстана обусловлено не только его физико-географической неоднородностью, но и неустойчи - востью на его территории синоптических процессов в холодное время года, особенно в начале и конце зимы. В связи с этим среднее годовое число дней с гололедом по Казахстану колеблется в больших пределах. Благодаря этому распределение его по территории Казахстана не носит ярко выраженного зонального характера.
Наибольшей повторяемостью гололедных явлений выделяется запад, северо-запад и север Казахстана, а также район Казахской складчатой страны, где в среднем за год бывает от 2 до 9 дней с гололедом.
На вос - токе и юго-востоке гололед наблюдается значительно реже - в среднем от 1 до 3 дней. Уменьшение гололедных явлений в этих районах связано с большой повторяемостью антициклонической погоды, малоблагоприят - ной для гололедообразования.
В равнинных условиях Казахстана отмечается в среднем от 1 до 4 дней с гололедом за год. На крайнем юге Казахстана повышенным гололедообразованием выделяются подветренные склоны хребтов Кара-Тау, Киргизского и особенно Заилийского Алатау с годовой повторяе - мостью в среднем от 5 до 10 дней.
Повторяемость гололеда из года в год колеблется довольно в боль - ших пределах. По каждому климатическому району отмечаются годы как с полным отсутствием гололеда, так и со значительным их числом, превышающим годовую норму в несколько раз.
К числу существенных характеристик гололеда следует отнести про - должительность и интенсивность его отложения, которые в различных районах Казахстана колеблются в больших пределах.
Материалы наблюдений показывают, что гололед чаще всего бывает в первой половине суток, причем преимущественно между 6 и 12 часами дня.
Распределение гололедно-изморозевых явлений на СССР характеризуется крайней неравномерностью, как по повторяемости этих явлений, так и по интенсивности. Повышенная интенсивность гололеда и изморози в Южных районах ЕТС может быть объяснена частым взаимодействием в холодную половину года различных по происхождению воздушных масс: холодных, оформленных в антициклонические образования на севере или востоке района, и теплых, нередко тропического происхождения, приходящих с южными циклонами. В результате таких контрастов температуры воздуха создаются весьма благоприятные условия для интенсивного отложения льда. Пониженная гололедность на большей части северной половины ЕТС может быть объяснена тем, что здесь гололедные явления связаны с западно-восточным переносом теплого влажного воздуха морского происхождения, быстрое распространение которого к востоку приводит к кратковременному процессу обледенения и, следовательно, его слабой интенсивности. Из всех факторов сильное влияние на распределение обледенения оказывает высота местности. Это подтверждается хотя бы тем, что районы со слабой и особенно сильной гололедностью, имеющие, как правило, характер островной изоляции в виде отдельных пятен, соответствуют, в основном, первые - пониженным местам, а вторые - повышенным.
Ю.Н. Гуляев, исследуя особенности распределения гололедно-изморозевых отложений на Европейской территории СССР, приходит к выводу, что образование гололедно-изморозевых отложений происходит под влиянием метеорологических условий, связанных с циркуляционными факторами. Изучение временных особенностей режима гололедно-изморозевых отложений на Европейской территории СССР (ЕТС) может способствовать выявлению некоторых особенностей влияния циркуляции атмосферы на это явление.
В настоящей статье рассматриваются особенности временного распределения гололедно-изморозевых отложений на ЕТС под влиянием климатических условий и особенностей рельефа. Для этой цели использовались данные о датах первого осенью и последнего случая гололедно-изморозевого отложения весной на проводах гололедного станка на 320 станциях ЕТС за период с 1961 по 1975 г. По этим данным построена карта средних дат начала гололедо-опасного периода.
Сразу следует заметить, что во времени возникновения гололедных отложений наблюдается большая изменчивость под влиянием орографических особенностей районов, что приводит к трудностям при картировании этого элемента.
Выбор станций для составления таблиц и построения карты производился по типам рельефа, который определялся по описаниям станций. Для исключения влияния резко выраженных местных особенностей станций они были сгруппированы последовательно по типам рельефа и высоте местности над уровнем моря. После этого данные обработаны с помощью общепринятых методов климатологической обработки.
Составление карты средних дат первого случая гололеда для равнинных районов ЕТС не составило больших трудностей, поскольку средние многолетние даты соседних станций, расположенных на открытых ровных местах (III и IV типы рельефа), удовлетворительно согласовывались между собой. Наиболее сложным оказалось картирование средних дат первого гололедного отложения для горных районов из-за малочисленности станций. Данные отдельных станций, расположенных в глубоких долинах (I тип рельефа), не характеризуют горный район. Для выяснения вопроса о влиянии высоты местности в различных типах рельефа на даты гололедных образований рассчитывалось изменение их на каждые 100 м.
Учитывая закономерности изменения средних дат первого осенью и последнего отложения гололеда весной на проводах гололедного станка, а также данные об изменении дат под влияние широты места и типа рельефа, можно с достаточной для практических целей точностью определять время наступления и окончания гололедо-опасного периода для любого района ЕТС.
В другой статье И. М. Белоуса гололедно-изморозевые явления на территории Казахстана за сезоны 1965-1966 и 1966-1967 г говорится, что
Всесоюзным научно-исследовательским институтом электроэнергетики (ВНИИЭ) и ГГО выполнено районирование территории СССР по толщине стенки гололеда и составлена карта гололедных районов. Упомянутая карта приводится в строительных нормах (СН) и в ряде других работ и используется проектными институтами в качестве руководящего документа при проектировании линии связи (ЛС) и электропередач).
В статье проанализирован дополнительный материал над обледенением проводов за 1965-1967 гг., который, естественно, не мог быть учтен в последнем издании карты гололедных районов территории СССР. Составленная несколько позднее карта гололедных районов Казахстана по сравнению с вышеупомянутой уже претерпела некоторые изменения.
Сопоставление данных наблюдений за рассматриваемые сезоны с аналогичными материалами за весь период наблюдений в республике показало, что на территории Северного, Центрального и Восточного Казахстана обнаружены новые районы повышенной гололедности. Наблюдавшиеся в некоторых местах упомянутых районов гололедные нагрузки в 1.5 - 2 раза превысили расчетные.
Несоответствие районирования территории по гололедности наносит хозяйству республики большой ущерб. В тех случаях, когда гололедность на территории занижена, на ЛЭП наблюдаются повреждения, иногда весьма значительные, для ликвидации которых требуются большие затраты.
Районы гололедности для значительной части равнинной территории республики по всей конфигурации не изменились и подтверждаются материалами наблюдений за 1965-1967 гг.
Накопление более обширного и притом качественного материала наблюдений над обледенением проводов станциями Гидрометслужбы и ведомствами даст возможность более тщательно прорайонировать территорию СССР, в том числе и Казахстана, по толщине расчетной стенки гололеда.
В работах А. Н. Раевского, Е.П. Никифорова, Т.А. Бассарской показано, что вес и размеры отложений весьма существенно зависят от типа рельефа и высоты места, а также от защищенности местоположения гололедного станка.
Для изучения влияния рельефа местности на величину гололедно-изморозевых отложений метеорологические станции группируются по типам рельефа.
Равнина плоская или пересеченная небольшими оврагами, балками, пологими холмами, с относительным превышением не более 50 м;
Долины рек, защищенные от гололедонесущего потока возвышенностями высотою более 50 м;
Долины рек, закрытые возвышенностями, но не защищенные от гололедонесущего потока;
Подветренные склоны возвышенностей;
Наветренные склоны возвышенностей и крутых берегов больших рек;
Вершины возвышенностей, водораздельные плато с относительной высотой более 50 м;
Острова, открытые побережья.
Наветренные и подветренные, защищенные и незащищенные пункты определяются с учетом преобладающего направления ветра при гололедно-изморозевых отложениях.
В следующей статье о Весе гололедно-изморозевых отложений, говорится, что гололедные нагрузки на различные объекты определяются по наибольшим значениям веса гололедно-изморозевых отложений, имеющим заданную обеспеченность, которое возможно раз в заданное число лет. По непосредственным наблюдениям над гололедно-изморозевыми отложениями на гололедном станке рассчитывается вес гололеда на один погонный метр провода с диаметром 5 мм, подвешенного на уровне 2 метров над поверхностью земли.
По исследованию И. М. Белоуса метеорологические условия образования особо опасных гололедно-изморозевых отложений на территории Казахстана, отмечает, что к особо опасным гололедно-изморозевым явления относятся гололед, замерзший мокрый снег и смесь (сложные отложения льда без кристаллической изморози), а также зернистая изморозь, максимальный диаметр отложения которых с учетом провода 5 мм соответственно равен или больше 25, 40 и 55 мм.
Перерасчет этих отложений на толщину нормативной стенки ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.