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:

1. Дайте определение естественного режима морских или речных бассейнов.
2. Перечислите основные метеорологические факторы.
3. Какими параметрами характеризуется ветер как метеорологическое явление?
4. Дайте определение понятия "разгон ветра".
5. Какова зависимость между скоростью ветра и его разгоном?
6. Перечислите вероятностные характеристики ветрового потока.
7. Как рассчитывается повторяемость направлений и градаций скоростей ветра?
8. Как рассчитать обеспеченность скоростей ветра заданного направления?
9. Дайте определение понятия "расчетная скорость ветра"
10. Для каких целей используются сведения о температуре воды и воздуха, влажности, туманах, осадках?

Дата добавления: 2014-12-23