Термические силы и их влияние на состояние атмосферы карьера

Причиной появления этих сил является неоднородность поля плотностb их атмосферы - из-за неоднородности температурного поля воздушной среды и из-за различного химического состава воздуха и его влажности. Термические силы могут оказывать определенное влияние на состояние атмосферы в карьере. В полной мере они проявляются при скорости ветра до 1 м/с. Термические силы возрастают с глубиной разработки.

Поступательное движение воздуха под действием термических сил может совершаться вверх или вниз. Направление движения зависит от общеготермического состояния движущихся масс воздуха. Если они прогреты настолько, что их температура выше температуры окружающих масс воздуха (плотность небольшая), - восходящее движение, и наоборот, если их температура окажется ниже (значительная плотность), - движение нисходящее. Вертикальные перемещения масс воздуха в карьере вызывают вторичные, зависящие от них поступательные движения воздуха в горизонтальном направлении. Причиной этих движений является вытеснение нижележащих (вышележащих) объемов воздуха воздухом, находящимся в вертикальном движении. В условиях ограниченности размеров карьера движение вытесняемых объемов воздуха отклоняется от вертикального; они растекаются по дну карьера, движутся вдоль его бортов. Вертикальные и горизонтальные движения воздушных масс в карьере под действием термических сил показаны на рис. 10 и 11. Рассмотрим условия формирования неоднородного поля температуры (плотности) в объёме карьера. Предположим, что все поверхности карьера (борта и дно) нагреты одинаково и: определим, как распределяются температура и плотность неподвижного воздуха в произвольной горизонтальной плоскости (см. рис. 13-а). Участки этой плоскости, как видно из рисунка, находятся на разном удалении от теплоизлучающих поверхностей. Больше всего тепла получают те её участки, которые расположены ближе к теплоотдающим поверхностям. Далее она убывает, достигая минимума в средней части плоскости 1-1.

Распределение же плотности обратное: у прогретых бортов она минимальная, а вдали от них она достигает максимума. Таким образом, у бортов карьера окажутся более теплые и, следовательно, более легкие массы воздуха, а в средней части карьера - более холодные и тяжелые. Последние будут опускаться, вытесняя вверх более теплые массы воздуха. При этом теплый воздух поступает вверх не вертикально, а вдоль бортов, что объясняется «прижимающим» эффектом опускающихся холодных масс. Такое движение воздуха называется конвективным.

Выше предполагалось, что поверхность карьера прогрета равномерно. В действительности инсоляция, и степень прогрева северных бортов выше, чем южных. В этом случае симметрия течения воздушных потоков нарушается: более интенсивные конвективные потоки поступают вдоль северного борта, менее интенсивные — вдоль южного (см. рис.13-6). Наконец, если один из бортов нагревает воздух, а другой его охлаждает, то возможно образование циркуляционного движения, при котором теплый воздух поднимается только вдоль нагретого борта, а холодный опускаемся вдоль охлажденного борта и в средней части карьера. На рис. 14 показано состояние атмосферы карьера, когда его поверхности охлаждают воздух. В этом случае в плоскости 1-1 температура минимальная у бортов и максимальная в центральной части карьера. Плотность меняется в обратной зависимости: максимальное её значение - у бортов и минимальное – в центральной части карьера. При этом вертикальное распределение температуры у бортов имеет инверсионный характер, направление движения воздуха также изменилось: тяжелый холодный воздух вдоль бортов поступает в карьер, вытесняя вверх более теплый воздух центральной части карьера. Такое движение называется инверсионным (т. е. обратным по сравнению с конвективным). Характерной особенностью его является нисходящее движение воздуха вдоль бортов карьера.

Дата добавления: 2014-01-20