Как рассчитать плотность и вес снега
Значение плотности снега необходимо знать многим специалистам. Например, проектировщикам, рассчитывающим нагрузку на крыши строительных конструкций. Дорожникам, для оценки проходимости техники. Сотрудникам лавиноопасных служб, коммунальщикам, и, конечно, региональным операторам, чтобы рассчитать объём и плотность снега, подлежащего уборке и утилизации.
Знание плотности снежного покрова позволяет подобрать оптимальный режим работы снегоуборочной техники. Это нужно, чтобы добиться от машин максимальной производительности. Кроме того, зная плотность снега, мы можем определить время работы снегоочистителей без остановки на дозаправку, подобрать технику в зависимости от сложности задач: высоты сугробов, наличия наста и наката. Незачем, к примеру, отправлять на частный объект габаритный шнекороторный снегоуборщик, где легко справится компактный трактор.
Зная плотность снега и площадь, с которой его предстоит убрать, можно быстро подобрать оптимальный контейнер. В некоторых случаях такой способ вывоза снежных масс с отдельных территорий наиболее предпочтителен. Накопитель объёмом 8м3 подходит для частных домовладений, 20м3 – для очистки парковок, гаражных кооперативов и т.д.
Кроме планирования мероприятий по уборке улиц от снежных заносов, мы можем предусмотреть загруженность снегоплавильных пунктов и своевременно перенаправить машины на другой, более свободный ССП. Это поможет сэкономить время стояния в очередях. Дело в том, что чем меньше плотность снега, тем быстрее осуществляется его плавление.
Закажите уборку и вывоз снега в «МСК»
ООО «МСК» много лет помогает коммунальным службам Москвы и МО в очистке улиц и дворов от снега. Мы знаем, насколько это важно для столичного региона. Неочищенные дорожные магистрали приводят к многочисленным авариям и полному коллапсу. Заваленные и обледенелые тротуары – к травмам прохожих. Чтобы этого избежать, мы ежегодно обновляем автопарк, контейнеры, инвентарь и готовы в любую минуту выехать на уборку дорог и дворов от снега.
На зимний сезон 2024-2025 мы продлили договор с Мосводоканалом. Это значит, что весь собранный с улиц Москвы снег будет утилизирован по всем правилам, без ущерба экологии региона. Чтобы заказать услугу, вам достаточно позвонить по телефонам:
Какая бывает плотность снега? От каких факторов зависит?
Плотность снега – величина непостоянная. Она зависит от многих факторов:
- Температуры воздуха. При -10 ℃ падающий снег может быть липким, а при -15 ℃ – влажным. Если температура опускается ниже - 15℃, он бывает сухим и рассыпчатым.
- Длительности лежания. Чем дольше лежит снег, тем выше его плотность.
- Ветра. При сильных порывах ветра снежные кристаллы перемещаются, оледеневают и становятся более плотными и тяжёлыми.
- Влажности воздуха. Чем выше влажность окружающего воздуха, тем выше дендритность кристаллов. Иными словами снежинки больше напоминают крошечные льдинки.
- Наличия солнечной корки. При сильных порывах ветра снежные кристаллы перемеща Уплотнённый снег, долгое время пролежавший на открытой местности, часто покрывается коркой. Особенно обвалованный или окученный. Его структура намного плотнее. При механическом разрушении он разламывается на большие куски и глыбы.
- Интенсивности движения и др. Если по неочищенным от снега дорогам проезжает много машин, он становится укатанным и очень плотным.
Свежевыпавший сухой снег имеет двухфазную структуру кристаллов – снежинки ложатся одна на другую в разных плоскостях. Его плотность варьируется в диапазоне 10-20 кг/м3. Мокрый обладает трёхфазной структурой снежных кристаллов. Его плотность намного выше – 100-300 кг/м3.
Уплотнённый снег, долго пролежавший на ветру, под влиянием собственного веса теряет свою первоначальную структуру. Кристаллы при неоднократном таянии и повторном замерзании сублимируются и видоизменяются. Плотность обвалованного снега достигает 300-700 кг/м3.
Сжатие снега под действием собственной нагрузки является одной из его характеристик. При рассмотрении сугроба в разрезе, его плотность в каждом из слоёв будет неоднородной: на поверхности она ниже, в глубине – выше. Опытным путём установлено, что слежавшийся сухой снег разрушается при нагрузке около 1,5·105Па. Его прочность значительно увеличивается после добавления воды и её замерзания.
От чего зависит вес снега?
Вес снега напрямую зависит от его состояния – рыхлый, мокрый, сухой, утрамбованный и т.д., а следовательно – от плотности. Специалисты метеорологической службы на основе многолетних наблюдений и результатов снегосъёмок, определили, что вес 1м3 сухого свежевыпавшего снега в разных климатических поясах страны тоже бывает разным.
Например, в Центральной Якутии в ясную морозную погоду шестиугольные снежинки превращаются в тончайшие острые иголки. Это происходит потому, что при крайне низких температурах, стремительном полёте и вращении, они обламывают свои «лучики». Плотность такого снега ничтожно мала – менее 0,01г/см3, а удельный вес не превышает 0,105 г/см3.
В Уральском регионе, Сибири и Московской области вес 1м3 сухого снега составляет 50-110 кг. Снежинки обычно правильной шестиугольной формы. Плотность снега в этих же областях, но выпавшего в сильную метель и ураган – 120-180 кг. Масса 1 м3 снежного покрова, лежащего в тундре или степной зоне доходит до 200-400 кг.
Тяжелее всего весит заледенелый и талый снег – 350-600 кг/м3. Причём в период активного весеннего таяния его плотность меняется стремительно – от 400 кг в начале сезона, до 800 кг в конце.
Наверняка, каждому из нас зимой приходилось разгребать дорожки лопатой или откапывать из сугроба машину. Помните, как легко убирается свежевыпавший сухой снег? Как мокрый прилипает к лопате и она становится просто неподъёмной? Это свидетельствует о том, что его вес меняется в зависимости от состояния, поэтому для точного определения массы, необходимо знать его объём и плотность.
Расчёт веса и плотности снега
Вес:
Для примера попробуем рассчитать, сколько будет весить 50-сантиметровый слой свежевыпавшего чистого снега, собранного с площади 100 м2. Будем использовать формулу: m = V x p, где V – это объём; p – плотность. Сначала вычислим объём снежного покрова на площади 100 м2. V = 100 x 0,5 = 50м3. Далее, рассмотрим сводную таблицу:
По ней выберем плотность чистого свежевыпавшего снега (100-150). Возьмём усреднённое значение: 100 + 150 = 250 250 : 2=125 кг/м3. Используя приведённую выше формулу (m = V x p) произведём дальнейшие вычисления: m = 50 м3 х 125 кг/м3 = 6250 кг. Так мы рассчитали, что вес рыхлого снега, собранного с площади 100 м2 будет равен 6,25 т.
Для сравнения рассчитаем, как изменится вес снега, если он пролежит около месяца. Снова будем использовать формулу m = V x p. m = 50 м2 х ((340+420) : 2) кг/м3 = 19 000 кг (19 т.). Разница существенная – 12,65 т. (19-6,35=12,65).
Плотность:
Мы успели выяснить, что плотность снега зависит от многих факторов, а значит и расчётные формулы для её определения тоже учитывают пористость и влажность: ρ = ρл (1 - n) + knρв, где k — степень наполнения снежных пор водой, изменяющаяся от 0 до 1; n — пористость; ρв и ρл — соответственно плотность воды и льда. Пористость в свою очередь высчитывают по формуле: n = 100 (1 – ρ/ρл), где ρ и ρл — соответственно плотность снега и кристаллического льда. Влажность — это количество воды, которое снежный покров содержит в данный момент. Она является очень важной его физической характеристикой и определяется калориметрическим способом. Такие сложные вычисления используют гляциологи.
Мы будем рассчитывать плотность по упрощённой математической формуле: d = m/10 h, где d – это искомая величина, m – удельный вес 1 см3 (г) из таблицы №2, h – высота снежного покрова. В качестве примера возьмём прежние условия: толщина свежевыпавшего пушистого слоя – 50 см; площадь – 100 м2. Произведём расчёты: d = ((0,03 г + 0,06 г) : 2) : 10 х 50 см. = 0,225 г/см3. Плотность составит 225 кг/м3., что не противоречит данным из таблицы №1.
На примере произведённых расчётов мы убедились, что масса снега напрямую зависит от его плотности и состояния. Для получения более точных данных, учитывают ещё и коэффициент уплотнения при уборке. Для свежеубранного обычно принимают = 3.
Чтобы каждый раз не проводить сложные вычисления, региональные операторы и коммунальщики пользуются специальным калькулятором или берут усреднённое табличное значение. Онлайн калькулятор помогает быстро определить вес по нескольким вводимым параметрам: длине, ширине и толщине снежного покрова, температуры воздуха и плотности из предлагаемых вариантов.