вопросы к зачету климатология

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет»

"Утверждаю"

Зав. кафедрой «Автомобильные дороги»

____________ Е.В. Кашевская

"_1_" __сентября_ 2009 г.

ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ

по дисциплине “Дорожная климатология”

для специальности 1-70 03 01 “Автомобильные дороги”

Вопрос 1. Что такое Климатология? - Климатология - (от климат и ...логия), наука о климате, его типах, обусловленности, распределении по земной поверхности и изменениях во времени. Климатология входит в систему географических наук, поскольку климат является одной из географических характеристик местности, но климатообразующие процессы имеют геофизическую природу, поэтому климатология опирается на выводы геофизической науки - метеорологии, в составе которой она возникла и с которой остаётся тесно связанной. Климатологию иногда определяют как географическую часть метеорологии.

Вопрос 2. Понятие о Климатографии. - Климатография (от климат и ...графин), раздел климатологии, посвящённый описанию климата конкретных территорий или акваторий. Иногда понимается как синоним климатологии.

Вопрос 3. Что включают в себя Климатические параметры? - Климатические параметры – числовые значения метеорологических элементов, осредненные за достаточно продолжительный период времени (солнечная радиация, температура, давление, направление и скорость ветра, влажность, количество осадков и т.д.).

Вопрос 4. Что изучает Дорожная климатология? - Дорожная климатология – относительно новая отрасль науки, которая изучает влияние климата и погоды на технологию и организацию дорожных работ, транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог, инженерных сооружений и объектов дорожной службы.

Вопрос 5. Как сказывается влияние погодно-климатических факторов на состоянии эксплуатируемых дорог? - Погодно-климатические факторы заметно влияют на состояние эксплуатируемых дорог. Дождь, туман, снегопады и метели – ухудшают видимость на автомобильной дороге, снеговые отложения – повышают сопротивление качению автомобиля, а иногда приводят к весьма существенным помехам в выполнении транспортных операций. Увлажнение покрытия и образование гололеда – снижают коэффициент сцепления и создают условия, опасные для движения автомобиля. Под влиянием низких температур происходит промерзание грунта и перераспределение в нем влаги, а высокие температуры – снижают сдвигоустойчивость покрытий, построенных с использованием органических вяжущих материалов. Суточные и сезонные колебания температуры сопровождаются знакопеременными напряжениями, приводящими к образованию трещин, взбугриванию поверхности покрытий и другим негативным проявлениям.

Вопрос 6. Что такое «Роза ветров» и где она должна учитываться? - Направление и скорость ветра заметно влияют на микроклимат района и экологическую обстановку на его территории. «Роза ветров» - графическое изображение повторяемости ветров разных направлений для определенной местности и в определенный период времени, установленной на основании многолетних данных наблюдений. Повторяемость направления ветра оценивается методами математической статистики, а полученные результаты выражаются в процентах от общего количества наблюдений. «Розы ветров» строят месячные, сезонные и годовые. «Роза ветров» должна учитываться при размещении заводов и производственных баз по отношению к населенным пунктам, влиять на выбор направления дорожной трассы, расположение снегозащитных и декоративных лесонасаждений. (стр. 203 – схема).

Вопрос 7. Значение погодно-климатических факторов при выборе сроков и способов производства дорожных работ. - Погодно-климатические факторы имеют особое значение при выборе сроков и способов производства дорожных работ. Работа с органическими вяжущими (органические вяжущие - вещества органического происхождения, обладающие способностью под влиянием физических или химических процессов переходить из пластичного состояния в твёрдое или малопластичное: битумы, дёготь, поливинилацетат, фурановые смолы) эффективно проводится при устойчивых среднесуточных температурах, превышающих +5°С. Продолжительность светового дня обычно учитывается при организации работ в ДСУ, ДЭУ, ДРСУ и других подразделениях дорожной отрасли при решении вопросов о сменности на производстве, выборе режима освещения дорог и мостов.

Вопрос 8. На что надо ориентироваться, изучая современную дорожную климатологию? - Современную дорожную климатологию – как относительно новую науку - необходимо изучать, ориентируясь на общие положения науки о климате, информацию о метеорологических явлениях, а также на теоретический фундамент специальных учебных дисциплин дорожного цикла. В первую очередь необходимо учитывать научные труды профессоров А.К. Бирули, А.В. Васильева, Н.Н. Иванова, В.М. Сиденко, А.Я. Тулаева и других, где вопросам учета погодно-климатических факторов уделено особое внимание.

Вопрос 9. Какие данные должно содержать курсовое и дипломное проектирование по этой дисциплине? - Курсовое и дипломное проектирование по этой дисциплине должно содержать расчетные и климатические характеристики для рассматриваемого региона, дорожно-климатические графики, обоснования технологии и организации работ с учетом сезонных особенностей, предложения по сбережению материальных и энергетических ресурсов, охране окружающей среды.

Вопрос 10. К какой дорожно-климатической зоне и к климатической зоне для строительства относится Республика Беларусь. К какому дорожно-климатическому району относится г. Могилев? – РБ относится к 2 дорожно-климатической зоне, включающей районы, где переходные периоды длятся 40-110, а в зимний период – 40-125 суток. Для строительства – 2В климатическая зона - со средней температурой января от –4 до –14°С и средней температурой июля от +12 до +21°С, согласно СНБ 2.04.02-2000. - Могилев относится к 1 северному дорожно-климатическому району (для строительства дороги), который распространяется в пределах позерского оледенения и характеризуется холмисто-моренным рельефом, средней годовой температурой воздуха 4,4-5,3°С и годовым количеством осадков 750-860 мм – согласно новым документам.

Вопрос 11. Какие климатические элементы имеют существенное значение для проектирования автомобильной дороги? - Годовая сумма осадков и их распределение по месяцам; интенсивность, продолжительность и частота дождей; годовой режим температуры воздуха – максимальные, минимальные и средние месячные температуры; режим формирования снежного покрова, продолжительность его залегания, толщина покрова по месяцам, частота и интенсивность метелей; сила ветра и его направление, особенно зимой, когда возможны заносы дорог; глубина промерзания грунта, режим его промерзания и оттаивания; температура на поверхности покрытия и в его глубине; условия испарения влаги. Каждый из приведенных элементов имеет свое определенное проектное значение. Значения элементов берутся из нормативных актов, например из СНБ 2.04.02-2000 «Строительная климатология».

Вопрос 12. Расскажите о влиянии температуры воздуха на автомобильные дороги. – Колебания температуры воздуха в течение года влияют на условия просыхания дорог, особенно грунтовых и гравийных, на их пылимость, поэтому их следует учитывать при применении органических вяжущих, организации строительства дорог и обеспечении требуемых транспортно-эксплуатационных качеств проезжей части.

Вопрос 13. Какими климатическими характеристиками отличаются вогнутые формы рельефа и районы, лежащие высоко над уровнем моря? - В вогнутых формах рельефа или в низменностях – суточные колебания температуры больше, минимумы температур ниже и весенние заморозки заканчиваются позже, чем на холмах и на возвышенностях, а в районах, лежащих высоко над уровнем моря, где сухость воздуха выше и интенсивность солнечной радиации больше – почва прогревается сильнее, чем в нижележащей местности.

Вопрос 14. Как влияет лес на автодороги? – Уменьшаются амплитуды колебания температуры воздуха и почвы, их температура здесь обычно ниже, чем на открытой местности. Это обстоятельство оказывает заметное влияние на просыхание дорожного полотна в лесу (медленнее высыхает).

Вопрос 15. Что составляют для климатической характеристики района дислокации проектируемой дороги? – Составляют погодно-климатический график, используя для этого материалы ближайших метеорологических станций.

Вопрос 16. На сколько районов разделена территория РБ с учетом глубины залегания грунтовых вод, температуры воздуха, количества осадков и испарения, глубины и скорости промерзания грунтов? - 3 района: северный, центральный и южный. Могилев относится к 2-му, центральному теплому умеренно-влажному району (области).

Вопрос 17. Какие климатические факторы должны учитываться при проектировании земляного полотна, дорожных одежд и других дорожных сооружений? - Общие погодно-климатические характеристики района, уровень залегания грунтовых вод, высота снежного покрова, глубина промерзания грунтов и др. Проектирование дорожных одежд, особенно с использованием в качестве материалов для их устройства органо-минеральных смесей, требует знания годового режима температуры воздуха, а также показателей максимальных, минимальных и среднемесячных температур.

Вопрос 18. Что такое сила ветра? Определите силу ветра в Ньютонах, которая действует на какой-либо объект площадью 5 м² при плотности воздуха 1,293 кг/м³ , если скорость воздушного потока равна 2 м/с.

- Сила ветра – это давление, которое оказывает воздушный поток на предметы и сооружения, находящиеся на его пути. О силе ветра судят по его скорости.

• Сила ветра Q = ρ х F х v² / 2 = 1,293 х 5 х 2² / 2 = 12,93 Н. Сила ветра создает дополнительную нагрузку, поэтому многие несущие конструкции (опоры, пролетные строения мостов, павильоны) рассчитываются с учетом этой нагрузки.

Вопрос 19. Какие дорожные работы должны проводиться при температуре не ниже 5°С? - Устройство дополнительных слоев оснований и прослоек из бетонных смесей с легкими наполнителями; устройство оснований и покрытий из грунтов, укрепление их неорганическими вяжущими материалами; смешение грунтов с битумной эмульсией; устройство покрытий и оснований из горячего и холодного черного щебня на битумах нефтяных дорожных (БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130); устройство оснований (покрытий) из каменных материалов, обработанных неорганическими вяжущими.

Вопрос 20. Какая допускается длина полосы укладки горячей асфальтобетонной смеси одним асфальтоукладчиком в зависимости от температуры воздуха?

Температура, °С	На защищенном от ветра участке, м	На открытом участке, м
5-10	30-40	25-30
10-15	40-60	30-50
15-20	60-80	50-70
20-25	80-100	70-80
Более 25	100-150	80-100

Вопрос 21. Когда лучше устранять ямы, выбоины, трещины на асфальтобетонных покрытиях? - Эти работы лучше проводить при температуре воздуха более 5 °С и при высохшем покрытии.

Вопрос 22. От каких климатических факторов зависит глубина промерзания грунтов. Где больше глубина промерзания – под дорогой или в поле. Какая глубина промерзания грунтов в г. Могилеве согласно СНБ 2.04.02-2000? – Глубина промерзания зависит от устойчивости и величины температуры в первую половину зимы, толщины снежного покрова, времени его образования и свойств грунта. Под дорогой глубина промерзания больше, чем в поле, где поверхность земли покрыта слоем снега. При соответствующих грунтах и водном режиме полотна дороги образование пучин связано с глубиной промерзания.

Глубина промерзания грунтов в г. Могилеве – средняя из максимальных за год - 65 см, наибольшая из максимальных – 130 см (грунты – легкий пылеватый суглинок, подстилаемый на глубине до 1 м моренным суглинком).

Вопрос 23. От чего зависит организация зимнего содержания дорог? - От установления и схода устойчивого снежного покрова, числа дней без оттепелей, режима метелей. Эти факторы влияют на промерзание и оттаивание дорожного полотна, образование пучин, снегозависимость дороги, высоту и длительность паводка на реках. Средняя скорость промерзания грунта 3-6 см/сутки, средняя скорость оттаивания грунта снизу 0,6-0,7 см/сутки, сверху 4 см/сутки.

Вопрос 24. Что такое пучины, вследствие чего они возникают на автодорогах. От чего зависит пучение грунта? - Пучины являются одним из наиболее ощутимых проявлений водно-тепловых процессов и возникают вследствие промерзания грунта и миграции влаги из нижних слоев в зону активного охлаждения. На интенсивность пучинообразования влияет быстрота охлаждения активного слоя и поступления в почву влаги. При небольших морозах грунты промерзают медленно, имеется достаточно времени для подтока воды, поэтому интенсивно идет образование ледяных линз под проезжей частью. При сильных морозах, наоборот, происходит быстрое промерзание грунта – вода не успевает перераспределиться, и поэтому ледяные линзы не образуются (схема – стр. 332 «Дорожная климатология»).

Вопрос 25. Какие грунты промерзают без образования ледяных линз, а какие – с образованием? - Песчаные грунты обладают малой поверхностной энергией и промерзают без образования ледяных линз. Пылеватые грунты обладают значительной поверхностной энергией и небольшим сопротивлением подъему воды в порах, вследствие чего в этих грунтах происходит интенсивное вертикальное перемещение воды, а при замерзании – образуются ледяные линзы. Глинистые грунты обладают огромной поверхностной энергией и большим сопротивлением перемещению воды в порах, однако скорость перемещения воды в таких грунтах небольшая – при отрицательных температурах они не успевают промерзнуть быстрее, чем вода поднимется в активную зону.

Вопрос 26. Какие 3 схемы пучинообразования выделил профессор Н.А. Пузанков, исходя из величины и характера источника увлажнения? - Важную роль в процессе пучинообразования играют гидротехнические условия. 3 схемы пучинообразования выделил профессор Н.А. Пузанков, исходя из величины и характера источника увлажнения: 1 схема- для сухой местности с обеспеченным стоком поверхностных вод; 2 схема - для районов с достаточным количеством осадков или мест, где затруднен сток поверхностных вод; 3 схема - для мест, где имеется постоянный источник увлажнения, т.е. близок уровень грунтовых вод, длительно стоит вода в каналах или в резервах (формулы – стр.333).

Вопрос 27. К какой зоне относится г. Могилев по пучинообразованию, исходя из особенностей климата местности? – Всего по этому признаку РБ разделена на 4 зоны: северо-восточную, центральную, северо-западную и юго-западную зону. Могилев относится к северо-восточной зоне с продолжительностью зимы около 120 дней (4 месяца). Устойчивый снежный покров образуется каждую зиму и залегает в среднем 100-120 дней. Оттепелей бывает сравнительно мало, промерзание грунта начинается в конце октября – начале ноября, а оттаивание – в конце марта – начале апреля. Средняя многолетняя отрицательная температура воздуха колеблется от -7°С до -8°С. Осадков выпадает около 600 мм.

Вопрос 28. В каких районах пучинообразование наиболее ярко выражено? - На основании формул и табличных данных для каждой из климатических зон Беларуси были вычислены пучения. В результате расчета выяснилось, что пучинообразование наиболее ярко выражено на дорогах, расположенных в районах, отнесенных к 3-ей схеме по увлажнению. Именно эти участки должны быть положены в основу расчета пучиностойкости автомобильных дорог. Участки дорог, имеющие признаки, характерные для 3 расчетной схемы, должны быть в центре внимания эксплуатационников. Например, для глинистых грунтов северо-восточной зоны - величины пучений при уровне залеганий грунтовых вод 140 см составляют 16,1 см.

Вопрос 29. С помощью каких приборов на метеорологических станциях определяют температуру почвы, ход промерзания грунтов и его максимальное значение? – С помощью вытяжных термометров, которые устанавливают на расстоянии 50 см друг от друга на открытой площадке с натуральным травяным покровом. Наблюдения за температурой производят на разных глубинах от 20 до 320 см.

Вопрос 30. Чем оборудуется дорожная станция предупреждения о гололеде (ДСПГ)?

- ДСПГ оборудуется набором измерительных датчиков (объединенный дорожный датчик, измеряющий температуру покрытия на уровне 0-5 см, объединенный термогидродатчик, измеряющий температуру и влажность воздуха на высоте 4 или 2 метра, датчик температуры воздуха у поверхности грунта на высоте 20 см), присоединенных к многофункциональному регистратору (RC 10), телефонным модемом, детектором состояния атмосферных осадков. Датчики измеряют и регистрируют полученные данные и автоматически передают информацию на центральную станцию различными средствами связи (телефон, сотовый телефон). Станции должны размещаться непосредственно у дороги на опасных участках (схемы на стр. 278-281 «Дорожная климатология»).

Вопрос 31. Что такое солнечная радиация, чем она характеризуется и при решении каких задач она учитывается? – Солнечная радиация – это испускаемый солнцем интегральный поток излучения, который на границе земной атмосферы характеризуется спектром: ультрафиолетовая часть – 5%, инфракрасная - 43%, видимая - 52% (у поверхности Земли ультрафиолетовая часть - 1%, инфракрасная - 59%, видимая - 40%) . Прямая солнечная радиация – часть солнечной радиации, поступающая на поверхность в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от видимого диска Солнца. Рассеянная солнечная радиация – часть солнечной радиации, поступающей на поверхность со всего небосвода после рассеяния в атмосфере. Солнечная радиация учитывается при расчете температуры дорожного покрытия, при проектировании составов органоминеральных смесей, поскольку при высоких температурах – снижается сдвигоустойчивость покрытий, при расчете испарения, при определении альбедо для различных материалов, при расчете энергетической освещенности.

Вопрос 32. Объясните, что подразумевается под Альбедо? - Альбедо – отношение интенсивности солнечной радиации, отраженной поверхностью, - к интенсивности этой радиации, падающей на данную поверхность. Альбедо чернозема – 8-14%, альбедо снега – 75 – 90%, поэтому свежевыпавший снег так слепит глаза. Соответственно поглотительная плотность чернозема – 86 - 92%, снега 10-25%.

Вопрос 33. Что такое атмосферное давление, как оно изменяется с высотой и температурой, чем измеряется и при решении каких задач должно учитываться? Атмосферное давление – это сила, действующая на единицу горизонтальной поверхности 1 см², вызываемая весом простирающегося вверх через всю атмосферу столба воздуха. Чем больше высота этого столба и чем плотнее воздух в нем, тем больше атмосферное давление. Следовательно, значение атмосферного давления уменьшается с высотой и равно нулю на верхней границе атмосферы. Распределение атмосферного давления в приземном слое изображено на рисунке. Атмосферное давление измеряют высотой столба ртути, уравновешивающего вес столба воздуха в приборе, называемом барометром. Должно учитываться при расчете мощности двигателей внут­реннего сгорания; при прогнозировании погоды; при оценке давления в прибо­рах и установках; при проектировании мероприятий по защите людей, ра­ботающих в экстремальных услови­ях.

Вопрос 34. Назовите 3 группы климатических показателей, с помощью которых решаются различные задачи при проектировании, строительстве и эксплуатации дорог.

При проектировании, строительстве и эксплуатации дорог приходится решать различные задачи с учетом климатических показателей, которые можно разбить на три группы: - Показатели временной структуры – периодичные изменения элемента во времени, т.е. суточные, декадные, месячные и годовые изменения параметров, характеризующиеся амплитудой и моментом наступления экстремальных и других значений элементов (средними данными и повторяемостью). - Показатели непериодичных изменений элемента, связанности рядов между собой, межсуточной изменчивости, непрерывной продолжительности значений элемента выше или ниже заданного уровня – коэффициент корреляции между соседними членами ряда; среднее значение межсуточных изменений; среднее квадратичное отклонение межсуточных изменений; средняя непрерывная продолжительность значений элемента выше или ниже некоторого заданного значения (уровня); число периодов непрерывной продолжительности значений элемента выше (ниже) заданного уровня; повторяемость и накопленная повторяемость различных значений непрерывной продолжительности выше (ниже) заданного уровня. - Показатели комплексной оценки метеорологических элементов – повторяемость и накопленная повторяемость сочетаний значений комплексирующих элементов; коэффициент корреляции между значениями комплексирующих элементов; корреляционное отношение. Корреляция (от позднелат. correlatio - соотношение). Корреляция в математической статистике – это вероятностная или статистическая зависимость, не имеющая, вообще говоря, строго функционального характера. В отличие от функциональной, корреляционная зависимость возникает тогда, когда один из признаков зависит не только от данного второго, но и от ряда случайных факторов или же когда среди условий, от которых зависят и тот и другой признаки, имеются общие для них обоих условия.

Вопрос 35. Что такое туман. Назовите главные условия безопасного движения в тумане. Туман – это мельчайшие капли воды или кристаллы льда, взвешенные в воздухе у земной поверхности. Туман снижает дальность горизонтальной видимости до значения менее 1 км. Главное условие безопасного движения в тумане – правильно выбранная скорость; при этом необходимо учитывать, что все предметы в тумане кажутся находящимися в два раза дальше, чем на самом деле, а темные объекты видны гораздо лучше, чем светлые. Кроме того, в тумане рекомендуется придерживаться выбранной полосы движения, воздерживаться от обгонов и резких торможений. В связи с частыми туманами в данной местности необходимо предусматривать решение следующих задач: определение дальности метеовидимости; выбор оптимальной скорости движения автомобилей; проектирование дорог с учетом влияния рельефа, ландшафта и растительности на частоту образования тумана; устройство специального искусственного освещения и разметки. Для оперативного улучшения видимости на автодорогах используются мобильные генераторы мелкодисперсных частиц льда, работающие на жидком азоте.

Вопрос 36. Как определяются весенние и осенние периоды. Как определяется начало и окончание весенней и осенней распутиц? - Весенние и осенние периоды определяются переходом температуры воздуха через 0 °С. Весна начинается на западе Беларуси примерно в конце первой декады марта, а к его концу охватывает почти всю территорию. Весна длится от пяти недель до двух месяцев. Осень несколько продолжительнее: она начинается примерно в середине сентября и кончается во второй декаде ноября. Для обоих этих периодов очень характерны заморозки. При проведении земляных работ учитывают время распутицы. Начало осенней распутицы Z_н может быть приурочено к среднемесячной температуре воздуха плюс 3-5ºС, а окончание Z_к – к дате перехода через 0ºС.

Начало весенней распутицы Z_н и окончание Z_к определяется по формулам

Z_н = Т₁+5/;

Z_к = Z_н+0,7∙h_nр/,

где Т₁ - дата перехода среднесуточной температуры через 0ºС, равная, например, 20.03;

 - климатический коэффициент, характеризующий скорость оттаивания грунта, рав

ный для РБ - 2,5 см/сут;

h_nр - среднемаксимальная глубина промерзания, равная, например, 59 см.

Z_н = 20.03 + 5/2,5 =22.03;

Z_к = 22.03 + 0,7∙59/2,5 = 08.04.

Вопрос 37. На сколько районов разделяется территория РБ по условиям снегоборьбы и по условиям борьбы с гололедицей?. - По условиям снегоборьбы территория Республики Беларусь разделяется на четыре района. К I району по снегозаносимости относится северо-восточная часть территории Беларуси (высота снежного покрова – 0,6 м); ко II – центральная (0,5 м); к III – южная и западная (0,4); к IV – юго-западная (0,3 м).

Среднее число случаев возникновения гололедицы

Район	Территория Беларуси	Среднее число случаев зимней скользкости по причинам		Всего
		гололеда	снегопада и метелей
I	юго-западная	15	30	46
II	южная и западная	20	35	55
III	центральная	25	40	65
IV	восточная и северная	20	40	60