ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ТРАНСПОРТНОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ СССР
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ СНЕГОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ НАСАЖДЕНИЙ ВДОЛЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
МОСКВА 1964
ПРЕДИСЛОВИЕ
В связи с интенсивным развитием автомобильного транспорта с каждым годом возрастают требования к обеспечению безопасности и бесперебойности движения на автомобильных дорогах, особенно в зимний период. Большое значение в настоящее время в защите дорог от снежных заносов приобретают, в частности, снегозадерживающие насаждения.
В результате специальных исследований Союздорнии были разработаны конструкция и правила размещения снегозадерживающих насаждений, которые вошли в «Технические правила ремонта и содержания дорог» (ВСН 22-63, Минавтошосдор РСФСР). Однако многие из созданных ранее снегозадерживающих полос не обеспечивают защиты дорог от снежных заносов в условиях сильного снегопереноса. Это объясняется прежде всего слишком близким расположением снегозадерживающих насаждений к дороге и, кроме того, неудовлетворительной агротехникой выращивания насаждений.
Отдел ремонта и содержания дорог Союздорнии провел ряд экспериментальных исследований по повышению эффективности снегозадерживающих насаждений, результаты которых отражены в настоящих «Предложениях».
«Предложения» разработаны канд. с/х наук Г.И. Матякиным при участии в исследованиях и опытных работах мл. научных сотрудников В.Д. Пряхина, З.А. Прохоровой, В.Д. Казанского. В опытных работах также принимали участие работники дорожно-эксплуатационной службы.
Замечания и предложения просим присылать по адресу: г. Балашиха-3, Московской области, Союздорнии.
ЗАМЕСТИТЕЛЬ ДИРЕКТОРА СОЮЗДОРНИИ
кандидат технических наук
Н. ГОРЕЛЫШЕВ
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, даже на важнейших автомобильных дорогах, имеющих снегоочистительную технику, затруднения в движении, вызываемые снежными заносами, пока остаются систематически повторяющимся явлением.
Снежные заносы резко снижают автомобильное движение. Так, зимой 1955 - 1956 гг. во время снежных заносов на дороге Москва - Харьков и Москва - Куйбышев средняя скорость движения автомобилей составляла от 0,1 до 2,4 км/час.
На автомобильных дорогах с интенсивным движением транспортные потери от перерывов и снижения скорости движения при заносах за одни сутки могут даже превзойти годовые затраты на зимнее содержание дорог.
Правильное сочетание и соотношение мероприятий по снегозащите и снегоочистке дорог является главным условием рациональной организации зимнего содержания дорог.
Следует учитывать, что снегоочистка или постановка щитов дают временный эффект, т.е. до очередного заноса, тогда как эффективность снегозадерживающих насаждений постоянна, т.е. пока существуют эти насаждения.
Поэтому правильно созданные снегозадерживающие насаждения являются самым надежным и наиболее экономичным средством защиты дорог от снежных заносов. Тем не менее об этом проявляется пока еще мало заботы. Практика дорожного хозяйства показывает, что из денежных средств, расходуемых на зимнее содержание дорог, как правило, не более половины затрачивается на мероприятия по снегозащите, в том числе и на снегозадерживающие насаждения.
Автомобильные дороги еще плохо защищены от снегозаносов, что в значительной степени объясняется низким качеством снегозадерживающих полос, созданных по действовавшим до настоящего времени инструкциям, а также недостаточным учетом объема снегопереноса. Так, при объеме снегопереноса более 50 м3/пог. м они не могут обеспечить защиту дорог от снежных заносов, а на некоторых участках сформировавшиеся посадки даже способствуют усилению заносов.
Как выяснилось, серьезным недостатком ранее созданных снегозадерживающих полос (шириной 8 - 12 м и менее) является их слишком близкое расположение от дороги. Это расстояние редко превышает 20 м, а иногда равно всего лишь 11 - 13 м. В результате длина заветренного шлейфа снежного вала получается больше, чем расстояние от посадок до дороги, и тогда лесная полоса не только не защищает дороги от заносов, но и сама распространяет шлейф снежного вала на проезжую часть.
Например, зимой 1955 - 1956 г.г. на дороге Москва - Харьков, имеющей снегозадерживающие насаждения, на протяжений более 500 км наблюдались заносы, когда снежный вал объемом около 90 м3/пог. м выходил на дорогу вследствие того, что полосы были расположены на расстоянии 15 - 20 м от бровки земляного полотна (рис. 1).
Характерно, что в тех случаях, когда посадки с противоположной заветренной стороны дороги были небольшой высоты и не создавали подпора (см. профиль «б» и «в» на рис. 1), снежный вал объемом примерно 90 м3/пог. м заканчивался на расстоянии около 40 м. Вместе с этим на проезжей части дороги снег отложился высотой около 1,5 м.
В связи с указанными обстоятельствами на дороге Москва - Харьков, где объемы приносимого и дороге снега невелики и редко достигают 100 м3/пог. м и более, на заносимых участках за существующими полосами обычно устанавливались дополнительные линии щитов, плетней или снежных стенок.
Таким образом, в указанных условиях снегозадерживающие насаждения не предотвращают снежные заносы на дорогах, если не применять дополнительных средств снегозащиты.
Рис. 1. Снежные заносы при близком размещении снегозадерживающих полос к дороге Москва-Харьков. Стрелка показывает направление ветра
Возникает вопрос, какой объем снега могут задерживать такие снегозадерживающие лесные полосы до того момента, когда снежный вал придвинется вплотную к дороге, но еще не создаст заноса ее проезжей части.
Величина этого объема зависит прежде всего от плотности полосы. Однако плотность насаждения обычно имеет пределы, поэтому об объеме задержанного снега можно составить определенное представление на основании конкретных наблюдений.
Так, например, на дороге Москва - Куйбышев (км 593 + 700) наблюдали набольшой снежный занос, вызванный метелью северного направления. В связи с тем, что северные метели в данном районе бывают весьма редко, линии щитов за полосами с северной стороны дороги не устанавливаются и в пункте наблюдения единственной снегозащитой служила 8-рядная снегозадерживающая полоса шириной 8 м, расположенная на расстоянии 21,5 м от бровки земляного полотна.
Схема смешения пород в полосе:
1 и 2 ряды (с поля) - боярышник
3 ряд - тополь
4 ряд - береза
5 ряд - береза, тополь
6 ряд - боярышник
7 ряд - береза, тополь
8 ряд - шиповник.
Береза и тополь имели высоту около 6 м, а кустарники - около 1 м. При узких междурядьях шириной 1 м тополь и береза явно угнетали кустарники (особенно внутри насаждения - в 6-м ряду) и подавляли их рост и развитие. Тем не менее отпад в насаждений еще не наступил, и густота посадки сохранилась в основном первоначальная.
В таких условиях метель северного направления, продолжавшаяся несколько часов, создала занос. Общий объем задержанного полосой снега составлял 54 м3/пог. м, причем на самой дороге отложилось 5,7 м3/пог. м снега (рис. 2 и 3).
Таким образом, довольно типичная для автомобильных дорог полоса снегозадерживающих насаждений, причем в хорошем состоянии и сохранившая первоначальную густоту, даже при задержании незначительного количества снега (54 м3) вынесла шлейф снежного вала на дорогу. По-видимому, предел нормального снегозадержания этой полосы (без заноса) не превышает 35 - 40 м3/пог. м снега.
Небольшая высота снежного вала объясняется в данном случае плохим развитием и малой высотой кустарников, а также излишней ветропроницаемостью насаждения в приземной части. Кроме того, очевидно, и высота полосы в 6 м способствовала в данном случае отложению снега на расстоянии 20 - 30 м.
Рис. 2. Снежный занос на автомобильной дороге Москва - Куйбышев (км. 593 + 700, 10 марта 1961 г.).
Объем снежных отложений - 54 м3/пог. м
в том числе на дороге - 5,7 -"-
в лесной полосе - 4,8 -"-
заветренный шлейф - 33,0 -"-
наветренный шлейф - 16,2 -"-
Но основная причина заноса проезжей части дороги заключалась в несоответствии расстояния от посадок до дороги объему снегопереноса.
Анемометрические съемки около снегозадерживающих полос в осеннем безлистном состоянии на дороге Москва - Куйбышев показали, что скорость ветра на высоте 0,25 м и 1 м на дороге, расположенной в 15 - 21 м от полосы, уменьшается при косом направлении на 20 - 30 %, а при перпендикулярном - почти вдвое (рис. 4). Естественно, что такое сокращение скорости ветра при продвижении снежного вала способствует отложению снега на дороге.
В связи с изложенным возникает проблема, как повысить эффективность снегозадерживающих лесных полос, с тем чтобы при объеме снега, приносимого к дороге, свыше 40 - 50 м3/пог. м, не применять ежегодно дополнительные средства снегозащиты.
Рис. 3. Обрез снежного вала после расчистки заноса роторным снегоочистителем
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СНЕГОЗАДЕРЖИВАЮЩИХ НАСАЖДЕНИЙ
Способы повышения эффективности снегозадерживающих лесных полос вдоль автомобильных дорог могут быть разнообразными. Их выбор и применение должны определяться местными условиями (заносимость, отводы земли и т.п.).
Эти способы направлены на то, чтобы снегозадерживающие насаждения без ежегодного применения дополнительных средств снегозащиты задерживали большее количество снега.
К таким способам относятся:
1) создание дополнительных снегозадерживающих полос;
2) уширение существующих снегозадерживающих полос;
3) уплотнение существующих снегозадерживающих полос;
4) создание придорожных плодовых садов.
1-й способ. Создание дополнительных снегозадерживающих полос.
Наиболее экономичным и действенным способом повышения эффективности снегозадержания является создание дополнительной лесной полосы на некотором расстоянии от существующей.
Рис. 4. Скорость ветра у производственных полос в осеннем безлистном состоянии при косом (а, б) и при перпендикулярном (в) направлении ветра.
1 - скорость ветра на высоте 1 м; 2 - скорость ветра на высоте 0,25 м
Целесообразность этого способа подтверждается, во-первых, массовым опытом дорожно-эксплуатационной службы по установке дополнительных линий щитов, плетней и снежных стенок на различных расстояниях от существующих снегозадерживающих лесных полос, а, во-вторых, положительным примером дополнительных узких лесных полос, специально созданных на различных автомобильных дорогах по методическим указаниям Союздорнии.
Эти опытные полосы создавались, как правило, из крупномерного посадочного материала, что позволило в первую же зиму вести наблюдения за динамикой снегоотложения и ветрозащитным действием полос.
Материалы наблюдений за работой системы из двух полос - опытной дополнительной и производственной - послужили основой для разработки предлагаемых мероприятий. Проведенные сотрудниками Союздорнии наблюдения за распределением снежных отложений в системах железнодорожных и полезащитных полос, за работой моделей полос в условиях естественного поземка и в аэродинамической трубе имели сопутствующее, подсобное значение, поскольку эти наблюдения проводились не в производственных дорожных условиях.
Наблюдения показали, что дополнительная полоса обеспечивает достаточно полное задержание снега и предотвращает заносы на дороге при объемах приносимого снега примерно до 120 м3/пог. м. В то же время при объемах задержанного снега значительно выше 120 м3/пог. м чересчур большая нагрузка ложится на придорожную лесную полосу и шлейф снежного вала от полосы выходит на дорогу, создавая занос.
Эффективность снегозадержания дополнительной полосой, расположенной с полевой стороны, и существующей полосой, расположенной с дорожной стороны, зависит от конструкции этих полос и расстояния между ними. Наблюдения за снежными отложения показывают, что разрывы между дополнительной полосой и придорожной должны быть шириной от 25 до 35 м. Такие расстояния более снегоемки и их удобнее использовать как сельскохозяйственную площадь.
Так, на дороге Москва - Куйбышев (602 - 603 км) была заложена опытная дополнительная 3-рядная полоса насаждений высотой около 4 м на расстоянии 26 м от 12-рядной дорожной полосы. Зимой 1960 г. эта система снегозащиты (прежде всего дополнительная 3-рядная полоса) собрала 92,8 м3/пог. м снега и обеспечила защиту дороги от заносов без применения каких-либо других снегозащитных средств (рис. 5, 6). Другая дополнительная полоса была заложена в 32 м от основной, и было собрано 115,6 м3/пог. м снега.
На 974 км дороги Москва - Куйбышев ширина разрыва между дополнительной 4-рядной полосой и придорожной равнялась 42,5 м. В этом случае основная масса снега задерживалась в разрыве, причем общий объем снега достигал 115 м3/пог. м; заноса дороги не наблюдали.
На 611 км той же дороги при 3-рядной дополнительной полосе и ширине разрыва в 35 м было задержано в разные зимы 127 и 151 м3/пог. м. При этом объеме снегозадержания на дороге наблюдалось образование снежных заносов. Правда, в данном случае дополнительная полоса, созданная посадкой тополей высотой 5 - 5,5 м, была слишком ветропроницаемой, что увеличивало нагрузку на дорожную полосу. Придорожная же лесная полоса, хотя и была довольно плотной, но расположена всего лишь в 16 м от дороги, поэтому не могла уместить на этом пространстве собираемый снег.
На этом же опытном участке проводились наблюдения за снегозадержанием дополнительных полос, отстоящих от основных полос на 60 и 85 м. Такие разрывы оказались слишком широки. Снежный вал от дополнительной полосы заканчивался примерно на расстоянии 40 м, а далее образовывалась зона выдувания снега, который переносился к придорожной полосе, а затем и на дорогу (рис. 7).
