С.В. Комонов, Е.Н. Комонова
Ветровая эрозия и пылеподавление
Курс лекций. - Красноярск: Изд-во СФУ, 2008. - 192 с.
Глава 1. Ветровая эрозия
1.7. Измерение и прогнозирование размеров эрозии
1.7.4. Измерение и прогнозирование фактических и потенциальных размеров эрозии
Для оценки
фактических или потенциальных условий пыления, расчеты проводятся для точки в 1
см². Путем визуальной оценки скорости перемещения и частоты возникновения
процесса эрозии, установлено, что ежегодное перемещение пыли и песка составляет
слой 10 м. Также был проведен расчет для осадочного материала в зависимости от
скорости ветра получено следующее экспериментальное уравнение:
, при (87)
где
– расход осадочного материала в г/м
ширины в день.
Уравнение верно
для среднего размера частиц ≈ 0,2 мм. Область применения уравнения
ограничена и поэтому возникла необходимость универсальной зависимости:
(88)
где
С – эмпирическая постоянная принимают 0,83 ÷ 1;
– средний диаметр частиц грунта;
– стандартный размер частиц грунта 0,2 –
0,25 мм;
– плотность воздуха;
– сдвиговая скорость ветра над
эродируемой поверхностью. в системе СИ = 0,125.
Величина
эмпирическая постоянная (С) изменяется в соответствии с распределением размеров
частиц грунта, если перемещение грунта происходит через поверхностную
составляющую из большего числа твердых неподвижных элементов то принимают С =
0,83 ÷ 1.
При
использовании данного уравнения возникает несколько проблем:
·
уравнение прогнозирует скорость перемещения грунта при скоростях
ниже пороговых, поэтому необходимо независимое определение пороговых величин.
·
уравнение верно при условии, что перемещение частиц происходит
путем сальтации и поверхностного оползания. Взвешенный перенос не учитывается,
поэтому может отсутствовать описание характера перемещения очень тонкого
материала.
·
определение значения может оказаться
затруднительным, особенно если уравнение используется для прогнозирования
потока грунтовых частиц.
Аналогичное уравнение, но дающее
более низкие значения q для данных скоростей ветра имеет вид:
(89)
Приводимое ниже уравнение
учитывает пороговую скорость сдвига изучаемого материала:
(90)
Результаты исследований зависят
от точности и эффективности приборов, используемых для отбора проб
перемещаемого материала. В этой связи были проведены исследования по сравнению
различных видов пробоотборников («ловушек»).
Пробоотборники («ловушки» для грунта)
разделяются на два типа:
·
«горизонтальные» тип ловушек состоит из лотка, разделенного на
секции, который устанавливается в ложе аэродинамической трубы параллельно
направлению потока; таким образом, частицы, перемещающиеся скачкообразно или
путем качения, улавливаются одной из секций в соответствии с длиной «скачка».
·
«вертикальные» тип пробоотборника состоит из секции (отверстия)
или серии таких секций, расположенных вертикально и улавливающих частицы,
перемещающиеся по всей ширине трубы независимо от высоты. Было установлено, что
для эффективного отбора проб горизонтальные ловушки должны иметь значительную
длину; недостатком вертикальных ловушек являются в основном только помехи,
которые они вызывают, находясь в воздушном потоке. К такого рода помехам
относится, в частности, возникновение противодавления у входа в отверстия
секций пробоотборника (вследствие небольшого выходного отверстия или отсутствия
его вообще), что ведет к отражению воздушного потока и, возможно, возникновению
определенной нагрузки на корпус ловушки.
На основании
этих экспериментов был спроектирован очень эффективный вертикальный
пробоотборник с усовершенствованной системой выходных отверстий
пробо-отборочных секций.
Для эффективного
отбора проб горизонтальные ловушки имеют значительную длину, а вертикальные
значительную высоту, это является недостатком вертикальных ловушек.
Необходимо
отметить, что в рассмотренных моделях не учитывается фактор влажности грунта,
что существенно ограничивает возможность применения ее для анализа процесса
пыления например для гидрозолоотвалов.
|