Экологическая климатология и климатические ресурсы (стр. 18 )

В таблице 62 приведены значения стоимости лесохозяйственных ресурсов для каждой административно-территориальной единицы, рассчитанные по данной формуле.

Таблица 62

Стоимость лесохозяйственных климатических ресурсов

Административно-территориальная единица	Стоимость, млн. руб.
Белгородская область	198,5
Воронежская область	402,1
Курская область	229,9
Липецкая область	182,8
Тамбовская область	336,7

3.12 Нагрузочно-климатические ресурсы

Метеорологические нагрузки оказывают негативное влияние на различные объекты. Под их воздействием происходит ускоренное старение сооружений, а в некоторых случаях и их разрушение. Поэтому с точки зрения ресурсного подхо­да к климату метеорологические нагрузки являются отрицательными ресурсами. В регионах, где нагрузки невелики, создаются более благоприятные условия для эксплуатации сооружений (большие нагрузочно-климатические ресурсы). Чем больше нагрузка, тем меньше климатические ресурсы, так как возрастают затраты на строительство с учетом данной нагрузки, т. е. значения ресурсов обратно пропорциональны нагрузке. Следовательно, за 0 баллов принимается максимальное значение нагрузки, а за 10 баллов — минимальное.

Неучет нагрузок при проектировании сооружений может привести, с одной стороны, к удорожанию сооружений (когда запас прочности, а, следовательно, и его стоимость значительно выше уровня нагрузок в данном районе), а с другой стороны, к разрушению сооружения (запас прочности меньше уровня нагрузок), что в конечном счете также приводит к излишним затратам на восстановление разрушенного. Таким образом, учет нагрузочно-климатических ресурсов позво­ляет уменьшить неблагоприятное воздействие нагрузок, минимизировать затра­ты на строительство сооружений, проводить более гибкую стратегию в строи­тельстве (для регионов с различными нагрузочно-климатическими ресурсами возводить не однотипные сооружения, а приспособленные к данным климатиче­ским условиям, использовать оптимальные для данных районов строительные материалы и т. д.). Учет нагрузочно-климатических ресурсов производится на стадии проектирования сооружений, при этом для различных сооружений неко­торые виды нагрузок могут не приниматься в расчет, в то время как другие имеют решающее значение. Например, для линий связи (ЛС) и электропередачи (ЛЭП) основными являются гололедные и гололедно-ветровые нагрузки, а снего­вые в расчет не принимаются. Снеговые же нагрузки являются основными при проектировании различных покрытий.

Использование нагрузочно-климатических ресурсов — пассивное — заклю­чается в проведении мероприятий, которые позволяют снизить негативное воздействие нагрузок. Это достигается, например, при помощи такого располо­жения сооружений на местности, а также придания им такой формы, которые уменьшают воздействие нагрузок: в районах с большими ветровыми нагрузками (малыми ресурсами) — расположение сооружений таким образом, чтобы сопро­тивление ветру было минимальным; в градостроительстве — такая планировка кварталов, чтобы скорость ветра в застройке была минимальная; в районах с большими снеговыми нагрузками — сооружение покатых крыш и т. д. Большое значение приобретают разработка и учет специализированных показателей. Например, учет информации о скорости ветра по направлениям может сущест­венно снизить затраты на строительство ЛЭП и ЛС, так как для этих объектов наибольшую опасность представляет скорость ветра, направленного по нормали к проводам. По другим румбам скорость ветра может быть меньше, чем без учета направления.

В зависимости от класса сооружения и срока его эксплуатации нагрузки рас­считываются с разной обеспеченностью (периодом повторения). При расчете нагрузочно-климатических ресурсов принимаются нагрузки, возможные 1 раз в 20 лет.

Основными видами метеорологических нагрузок являются: ветровая, снего­вая, гололедная и гололедно-ветровая.

Ветровая нагрузка возникает вследствие давления ветрового потока на со­оружение, учитывается при проектировании зданий высотой более 40 м. Для таких сооружений, как телевизионные и радиомачты, башни, опоры ЛЭП и дымовые трубы, ветровая нагрузка является основной. Выделяют статическую и динамическую составляющие ветровой нагрузки.

Статическая ветровая нагрузка Q (кг/м2), нормальная к поверхности соору­жения или к его элементу, определяется по формуле

Q = Cxq,

где Сх - аэродинамический коэффициент (коэффициент лобового сопротивления сооружения); q - скоростной напор ветра (давление ветра на единицу поверхно­сти), кг/м2.

Климатическим показателем является скоростной напор ветра q. Он исполь­зовался для расчета ветровых нагрузочно-климатических ресурсов.

Динамическая составляющая ветровой нагрузки обусловлена порывистостью ветра. Она является кратковременной, однако по значению часто превосходит статическую составляющую. Динамическая составляющая в значительно большей степени, чем статическая, зависит от динамических свойств сооружения. Вопросы учета динамической составляющей ветровой нагрузки на сооружения разработаны недостаточно полно и выходят за пределы области строительной климатологии. Поэтому при расчете климатических ресурсов эта составляющая не учитывалась.

Снеговая нагрузка возникает вследствие давления снежного покрова на по­крытие сооружений, учитывается при проектировании различных типов покры­тий зданий, теплиц, наземных трубопроводов. Определяется массой снежного покрова на единицу площади покрытия:

Рн=СР0,

где Рн — нормативная снеговая нагрузка, кг/м2; Р0 — нагрузка на горизонталь­ную поверхность земли площадью 1 м2, кг/м2; С — коэффициент пересчета от поверхностной снеговой нагрузки на землю Р0 к поверхностной снеговой нагруз­ке на покрытие, зависит от угла наклона и конструкции покрытия.

Климатическим показателем является величина Р0. Она использовалась для расчета снеговых нагрузочно-климатических ресурсов.

Гололедная нагрузка возникает вследствие осаждения того или иного вида гололедного отложения, в результате чего появляется дополнительная нагрузка на сооружение. Особенно большое влияние гололедная нагрузка (так же, как и гололедно-ветровая) оказывает на работу воздушных ЛС и ЛЭП. Климатическим показателем является нагрузка на провод диаметром 10 мм и высотой подвеса 10м.

Гололедно-ветровая нагрузка. Выделяют ветровую нагрузку при гололеде и результирующую нагрузку.

Ветровая нагрузка при гололеде Qг (кг/м) возникает вследствие давления вет­рового потока на обледенелый провод, осевое сечение которого при отложении увеличивается. Определяется по формуле

Qr = CxqS,

где Сх — аэродинамический коэффициент; q — скоростной напор ветра, кг/м2; S — площадь осевого сечения 1 м обледеневшего провода, перпендикулярного направлению ветра, м2.

Климатическим показателем является нагрузка на обледеневший провод диаметром 10 мм и высотой подвеса 10 м.

Результирующая нагрузка R (кг/м) является результатом совместного воз­действия гололедного отложения и ветровой нагрузки при гололеде и равна геометрической сумме двух составляющих — вертикальной нагрузки, опреде­ляемой массой гололеда и массой провода, и горизонтальной нагрузки, возни­кающей под воздействием ветра:

R = Ö (Р + р)2 + Qr2 ,

где Р — гололедная нагрузка на провод воздушной линии, кг/м; р — масса провода, кг.

Климатическим показателем является нагрузка на провод диаметром 10 мм и высотой подвеса 10 м.

Определяющее значение для технико-экономических показателей при расче­те механической части проводов и опор воздушных линий, а также при проекти­ровании мачт и башен имеют нагрузки, создаваемые не отдельно ветром и отло­жением, а их совместным воздействием, поэтому результирующая нагрузка использована для расчета нагрузочно-климатических ресурсов.

В таблице 63 приведены данные о видах нагрузок, принятых для расчета нагру­зочно-климатических ресурсов, и диапазоне их изменения.

Таблица 63.

Диапазон изменения специализированных показателей нагрузочно-климатических ресурсов

Показатель	Единица измерения	Минимум	Максимум
Скоростной напор ветра Снеговая нагрузка Гололедно-ветровая (результирующая) нагрузка	кг/м2 » кг/м	16,0 20 0,20	74,8 422 1,75

В европейской части России максимальные ресур­сы отмечаются в регионах, расположенных в лесной зоне. Не­смотря на частое прохождение циклонов через эти регионы, ветровая нагрузка здесь уменьшается за счет облесенности местности, т. е. влияние леса на нагрузку оказывается сильнее, чем влияние атмосферной циркуляции. Средняя ветровая нагрузка в этих регионах составляет 20—25 кг/м2. По мере продвижения на север и юг ресурсы уменьшаются. На севере это происходит в регионах с лесотундровой и тундровой растительностью и активной циклонической деятельностью. На юге европейской части России в регионах, распо­ложенных в лесостепной и степной зонах, также происходит уменьшение ресур­сов. Здесь средняя ветровая нагрузка — 30— 36 кг/ м2. Особенно малыми ресурсами обладают регионы, расположенные в Пред­кавказье: Краснодарский и Ставропольский края, Карачаево-Черкесская Респуб­лика (ветровая нагрузка со­ставляет 45—50 кг/ м2).

Распределение снеговых нагрузочно-климатических ресурсов: в европейской части России эти ресурсы увели­чиваются как с востока на запад, так и более резко с севера на юг. В северных районах снеговая нагрузка составляет 220—280 кг/ м2. В западных регионах нагрузка 150— 160 кг/ м2, несмотря на значительное количество осадков, связаны с небольшой продолжительностью залегания снежного покрова и частыми оттепелями. По мере продвижения на восток количество осадков уменьшается, но увеличивается продолжительность залегания снежного покрова и уменьшается повторяемость оттепелей, что приводит к уменьшению ресурсов. Снеговая на­грузка здесь увеличивается до 200—250 кг/ м2. В Предуралье в связи с повыше­нием активности фронтов под действием рельефа происходит увеличение осад­ков. Кроме этого, зимы здесь устойчивые, повторяемость оттепелей мала. Поэто­му в европейской части России минимум данных ресурсов отмечается именно в Приуралье, в Пермской области (4,5 у. е., снеговая нагрузка 314 кг/ м2). Южные и юго-восточные районы обладают наибольшими ресурсами в европейской части России (республики Северного Кавказа, Астраханская область). В этих регионах снеговая нагрузка уменьшается до 40—60 кг/ м2, что является следствием не столько относительно короткой зимы, сколько частых оттепелей, а на юго-востоке — малого количества осадков.

Распределение гололед­но-ветровых нагрузочно-климатических ресурсов: в европейской части России минимальными ресурсами отличаются регионы, расположенные вблизи аркти­ческих морей — Ненецкий АО, север Республики Коми — и в Приуралье — Кировская и Пермская области. Гололедно-ветровая нагрузка в этих регионах превосходит 1,0 кг/м. Незначительными ресурсами обладают также регионы Центрально-Черноземной зоны, нагрузка 0,85—0,95 кг/м и юго-востока европейской части России на­грузка 0,75—0,90 кг/м. Эти регионы расположены на Среднерусской и При­волжской возвышенностях. Здесь при увеличении высоты места возрастает как масса гололедно-изморозевых отложений, так и скорость ветра при гололеде, что и приводит к увеличению гололедно-ветровой нагрузки и уменьшению ресурсов. Максимальные ресурсы, как в европейской части, так и на всей территории России имеют место в Астраханской области, расположенной на Прикаспийской низменности. Здесь нагрузка уменьшается до 0,20 кг/м.

Хотя значения различных видов нагрузок суще­ственно отличаются (снеговая нагрузка, например, в сотни раз превосходит гололедно-ветровую), для разных отраслей народного хозяйства решающую роль может иметь любой из видов нагрузок (даже с самыми низкими значениями - гололедно-ветровая нагрузка). Поэтому ветровые, снеговые и гололедно-ветровые ресурсы входят в общие ресурсы с равным весом. Наименьшие ресурсы в евро­пейской части России отмечаются в регионах, расположенных вблизи арктиче­ских морей. Здесь значительны все виды нагрузок. Невелики ресурсы и в Приуралье, где особую роль играют снего­вые и гололедно-ветровые нагрузки. Наибольшими ресурсами в европейской части России обладают южные регионы: Астраханская область, республики Калмыкия и Северная Осетия, а также Чеченская, Ингушская и Кабардино-Балкарская рес­публики . В этих регионах незначительны все виды нагрузок.

3.13 Нефтегазовые климатические ресурсы

Нефтегазовые климатические ресурсы учитываются при обеспечении развед­ки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Наибольшие запасы нефти на территории России выявлены в Среднем Приобье (в основном на территории Ханты-Мансийского АО, частично в Ямало-Ненецком АО и Томской области) и в Волго-Уральском бассейне.

Транспортировка добытого сырья осуществляется с помощью головных и промежуточных газо-нефтераспределительных станций по магистральным трубопроводам.

Основные нефтепроводы проложены из Среднего Приобья на запад через По­волжье и далее в следующих направлениях (рис. 9 а):

- на юго-запад: на Украину, Северный Кавказ и в нефтеэкспортные порты
Туапсе, Новороссийск;

- на запад: в Беларусь и далее в Западную Европу, с ответвлением на Вентспилс;

- в Центральную Россию, где образовано „кольцо" нефтепроводов в Ярославле, Москве, Рязани, Кстово (близ Нижнего Новгорода), с ответвлением в сторону Санкт-Петербурга (Кириши).

На восток нефтепровод из Приобья идет вдоль Транссибирской магистрали до Омска, Ачинска и Ангарска. Нефть Сахалина передается по нефтепроводу в Комсомольск-на-Амуре.

Основные газопроводы России (рис. 9 б) проложены из Нижнего Приобья на юго-запад в центральные районы и затем (через Украину и Беларусь) в Дальнее зарубежье.

Магистральные трубопроводы (газопроводы, нефтепроводы и нефтепродукто-проводы) прокладываются подземно (подземная прокладка). Прокладка трубо­проводов по поверхности земли в насыпи (наземная прокладка) или на опорах (надземная прокладка) допускается только как исключение на отдельных участ­ках в пустынных и горных районах, болотистых местностях, на неустойчивых грунтах, а также при переходе через естественные и искусственные препятствия.

Глубина заложения магистральных трубопроводов определяется глубиной промерзания в районах сезонного промерзания грунтов (благоприятный период для строительства — лето) или глубиной протаивания в районах на вечномерзлых грунтах (благоприятный период для строительства - зима). Основными климатическими факторами, влияющими на промерзание (протаивание) грунта, являются температура воздуха и снежный покров. Долговечность магистраль­ных трубопроводов и надежность их эксплуатации зависят от качества проведен­ных во время строительства изоляционно-укладочных работ, для которых небла­гоприятными погодными условиями являются сильный ветер, сильный мороз и непрерывные продолжительные осадки в виде дождя и снега. Изменения темпе­ратуры воздуха влияют на их эксплуатации зависят от качества проведен­ных во время строительства изоляционно-укладочных работ, для которых небла­гоприятными погодными условиями являются сильный ветер, сильный мороз и непрерывные продолжительные осадки в виде дождя и снега. Изменения темпе­ратуры воздуха влияют на регулировку подачи газа. При прогнозе длительных морозов газ заблаговременно накапливают в резервных мощностях, что приводит к временному лимитированию подачи газа на производство.

Важное место в климатологическом обеспечении нефтегазовых комплексов занимает информа­ция о грозах. Вести работы на газопроводе и нефтепроводе при грозах строго запрещено.

 

Добыча газа, млрд. м3

150-

50-100 меньше 5

 

Рис.9. Основные районы добычи, переработки нефти (а) и газа (б).

Специализированные показатели климатических ресурсов для магистраль­ных трубопроводов и диапазон их изменения приведены в таблице 64.

Таблица 64.

Диапазон изменения специализированных показателей климатических ресурсов для магистральных трубопроводов

Показатель	Единица измерения	Минимум	Максимум
Глубина сезонного промерзания грунта Глубина сезонного протаивания грунта Максимальная высота снежного покрова на конец декады	см « «	18 90 14
Число дней с температурой воздуха £ -30 °С Число дней со скоростью ветра > 10 м/с при отрицательной температуре	дни «	1 0	162 95
Число дней с дождем непрерывной продолжительностью > 4 ч	«	6	36
Число дней со снегопадом непрерывной продолжи тельностью > 4 ч	«	11	88
Число дней с грозой	«	5	50

Наиболее благоприятными для строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов являются южные районы России. Зима здесь начинается в начале декабря и заканчивается в начале марта. Высота снежного покрова не превышает 30 см. Для всей терри­тории характерна малая глубина промерзания грунта (не более 40 см), а в неко­торых местах грунты вообще не бывают в мерзлом состоянии. Число дней в году со скоростью ветра > 10 м/с не превышает 37. Грозовая деятельность усиливается с приближением к горным районам.

На севере европейской части России наблюдается значительное увеличение глубины промерзания (100—180 см), особенно на станциях, расположенных близко к береговой линии Белого моря, где снег постоянно сдувается. Отепляю­щего влияния замерзающего зимой моря недостаточно, чтобы уменьшить глуби­ну промерзания грунта из-за неравномерного залегания снежного покрова и малой его высоты (30—40 см). Самыми неблагоприятными районами для строи­тельства и эксплуатации магистральных трубопроводов в европейской части России являются север Республики Коми и Ненецкий АО, где при прочих рав­ных условиях климатический ресурсный потенциал резко снижается до 6— 9 у. е. за счет максимального для европейской части страны числа дней со снего­падом непрерывной продолжительностью > 4 ч (80—88).

В таблице 65 представлены значения основных специализированных показателей климатических ресурсов для магистральных трубопроводов на территории ЦЧО. Как видим в южных областях – Белгородской и Воронежской более благоприятные условия для эксплуатации магистральных трубопроводов за счет менее глубокого промерзания грунта.

3.14 Общероссийские (интегральные)

климатические ресурсы

(Климатический потенциал экономического развития)

Климатические ресурсы по праву могут быть включены в состав национальных богатств нашей страны и её отдельных регионов. Поэтому комплексная оценка климатических ресурсов является одним из факторов, способствующих выявлению резервов для развития экономики России, оказывающих влияние на формирование экономической структуры регионов, определение территориальной организации производства.

Учет климатических ресурсов в ближайшей перспективе при структурной перестройке и обновлении экономики должен играть более важную роль, чем в прошлом.

В самом общем виде интегральный климатический ресурсный потенциал (КРП) позволяет четко разграничить районы, благоприятные и неблагопри­ятные для развития общественного производства.

Значительную часть России (ее южную и половину западной части) занимает зона сравнительно больших климатических ресурсов. Среднее значение превы­шает повсеместно 10 у. е., а в Республике Адыгея, Калининградской области, Краснодарском крае достигает максимума (12,6—12,8 у. е.).

В северной и северо-восточной частях России климатических ресурсов значи­тельно меньше. В среднем они составляют от 7,3 у. е. на крайнем севере до 8,7 у. е. на остальной отмеченной территории.

Таблица 65

Значения основных специализированных показателей климатических ресурсов для магистральных трубопроводов

Административно-территориальная единица	Глубина сезонного промерза­ния (про-таивания) грунта, см	Максималь­ная высота снежного покрова на конец декады, см	Число дней с темпера­турой воздуха £ -30 °С	Средняя годовая температура воздуха, °С	Число дней со скоро-стью ветра >10 м/с при отрицатель­ной темпера­туре воздуха	Число дней с дождем непрерыв-ной продолжи­тельностью более 4 ч	Число дней со снегопадом непрерыв-ной продолжи­тельностью более 4 ч	Градация ресурсов, у. е
Курская область	85	63	2	5,4	23	26	12	10,05 –12,55
Липецкая область	79	47	2	5,1	23	26	26
Тамбовская область	76	64	2	4,8	23	26	26
Воронежская область	66	58	2	5,8	23	26	26	12,55 – 15,05
Белгородская область	68	52	1	6,3	23	26	26

Структура интегральных климатических ресурсов Центрально-Черноземного региона представлена в табл. 66.