Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Институт недропользования

Кафедра прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем

Допускаю к защите

Руководитель ____________Верхозин И.И.

«Наледи. Изучение, оценка наледеобразования. Инженерные мероприятия по борьбе с наледями»

Курсововая рбота

По курсу инженерное мерзлотоведение

Выполнил студент группы РГ- 17-1 __________Сыпачев Р.И.

Нормоконтроль______________ Верхозин И.И.

Курсовой проект защищен с оценкой __________________________

Иркутск 2021

Содержание

. 3

Введение 4

1.Физическая сущность наледообразования 5

2.Классификация наледей 8

3.Режим формирования наледей 10

3.1.Специфический микрорельеф наледных полян. 11

3.2.Образование наледного аллювия 12

4.Особенности развития наледей на переходах через водотоки и их классификация 15

5.Методы исследования наледей 18

5.1.Основные расчетные положения 18

6.Инженерные мероприятия по борьбе с наледями 20

6.1 Дренажно-водоотводные сооружения и устройства 23

6.2 Зарубежный опыт борьбы с неледями 25

Заключение 27

Список литературы 28

.

Введение

Цель данной курсовой работы ознакомиться с наледи образованием и определить методы борьбы с данным процессом

Наледи и наледные процессы издавна привлекали внимание исследователей. За 100 с лишним лет со дня их первого научного описания (Миддендорф, 1862) накопилась обширная литература, требующая анализа и обобщения, в гляциологии зародилось и начало стабилизироваться новое научное направление, предмет которого - изучение физики послойного намораживания воды на твердом основании.

Оформились и некоторые теоретические положения, позволившие объединить в стройную систему, до сих пор разрозненные объекты криосферы, вскрыть общие закономерности их развития и распространения. Вместе с тем в науке о наледях еще существуют серьезные противоречия, обусловленные, с одной стороны, историческими причинами, а с другой - узковедомственным подходом при оценке гляциальных явлений. В частности, нет единства в определении основных понятий и терминов, отсутствует общепринятая классификация наледей, не разработаны принцип районирования территории, нуждаются в совершенствовании методы управления наледными процессами и пр.

1.Физическая сущность наледообразования

Наледь – слоистые ледяные массивы на поверхности земли, льда или инженерных сооружений, образующиеся при замерзании периодически изливающихся (осаждающихся) природных или техногенных (хозяйственно-бытовых и промышленных) вод.

Наледь образуется в результате вытекания на твердую поверхность речных, подземных, снеговых, ледниковых или морских вод, их растекания и послойного замерзания.

Наибольшее распространение наледи имеют в районах с суровым зимним климатом, где встречается многолетняя мерзлота, также они характерны для районов глубокого сезонного промерзания. Интенсивность развития наледей зависит от запасов подземных вод и водности предшествующего лета, глубины промерзания сезонно-талого слоя.

Наледи распространены на территории азиатской части России (Сибирь, Дальний Восток) в районах с суровым климатом, неглубоким залеганием водоупоров в руслах рек и фильтрационных потоков грунтовых вод, в местах разгрузки подземных вод.

Наиболее широко наледи распространены в Магаданской области, Якутской, , Амурской и Иркутской, северных районах Красноярского края, в Тувинском автономном округе, Алтайском крае. Встречаются наледи в Западной Сибири и на Урале.

Основными критериями наледеобразования являются:

1)наличие стабильной плоскости аккумуляции в виде поверхности льда или другого твердого тела, охлажденного ниже 0°;

2)миграция жидкой или капельножидкой воды из области ее первичного состояния (жидкости) в область возможной кристаллизации; границы областей фазовых переходов совпадают для пресных вод с изолинией 0°C, для рассолов, соленых и солоноватых вод - с соответствующими эвтектическими температурами;

3)прерывистость (дискретность) в подаче воды к плоскости намерзания, обусловленная перераспределением тепла и влаги в естественных (природных) или антропогенных системах.

Отсутствие одного из перечисленных условий означает переход в качественно иную схему льдообразования и развитие других генетических типов льда.

Формирование наледи начинается с образования элементарного наледного слоя, т. е. промерзания некоторой массы воды на базисной плоскости наледеобразования (БПН). Исходной плоскостью аккумуляции твердой фазы воды может быть поверхность льда или любого другого твердого тела. Особенности наледеобразующих процессов определяются соотношением в пространстве трех основных субстанций: твердого вещества, массы наледеобразующих вод (МНВ) и фронта кристаллизации (ФК), ограничивающего зону отрицательных температур (ЗОТ). При этом возможны три главнейших позиции:

I-(МНВ на БПН→ ЗОТ (пример: обмерзание предметов, вынуты из воды);

II - ФК→(МНВ на БПН) (пример: промерзание пленок воды на поверхности твердых тел при переходе температуры воздуха через 0°);

III - БПН и ФК неподвижны, МНВ→ЗОТ (пример: намерзание брызг на береговых обнажениях).

При первых двух позициях формируются сходные и сравнительно простые по строению виды наледного льда. Третья позиция определяет исключительно большое многообразие наледных явлений и форм послойного намораживания воды. Оседание капельножидкой влаги, поднятой с земли или взвешенной в атмосфере (в том числе переохлажденной), обеспечивает брызговое наледеобразование. Продуктом его являются гололед брызговый, волнисто-образный, гребнеобразный, овалообразный, стекловидно-слоистый, стекловидный, гололедные корки, град, ледяная крупа, зернистый налет, зернистая изморозь, брызговая изморозь и др.

Оно приводит к формированию наледей поверхностных, подземных, речных, озерных, морских, ледниковых, бытовых и других вод. При возвратно-поступательном движении массы воды у охлажденных берегов и инженерных сооружений развивается волновое наледеобразование, в результате которого возникают сокуи, ледяные сосульки (сталактиты), гололедные корки и пр. Формирование элементарной наледи сопровождается отводом тепла, при этом направление теплопотоков зависит от морфологии наледного слоя , а интенсивность - от массы кристаллизующейся влаги и температуры окружающей среды. Переход воды в твердое состояние всегда сопровождается деформацией кривой распределения температуры у поверхности наледеобразования Величина (возмущения температурного поля определяется теплозапасом наледной воды и скрытой теплотой ее кристаллизации. В зависимости от температуры и времени промерзания толщина элементарной наледи изменяется от десятков микрон до нескольких метров, но не превышает критическую мощность наледеобразующего слоя.

Совокупность элементарных наледей представляет собой наледный массив (наледный покров), который имеет сложное строение (рис. 1). При всех типах наледеобразования характерной чертой наледей является их слоистость, обусловленная прерывистостью подач воды к плоскости кристаллизации.

Некоторые виды наледного льда, например гололед, изморозь, имеют скрыто слоистую или зернистую структуру. Развитие наледных процессов протекает в строго определенных интервалах времени, ограниченных в общем случае датами (моментами) перехода температуры воздуха через 0 ̊ Наледный период с некоторыми допущениями эквивалентен случаю обледенения. Он представляет собой совокупность отрезков времени замерзания наледеобразующих вод, метаморфизации и разрушения наледного льда. Длительность наледного периода может измеряться от десятков минут (изморозь, град) до сотен тысяч лет (наледи пещерные, наложенный лед, наледи многолетние).

В году выделяются 4 характерных отрезка времени:

I - период неустойчивого формирования наледей (между датой первого осеннего заморозка и моментом перехода температуры воздуха через 0°);

II - период устойчивого наледеобразования (между крайними датами с положительными температурами воздуха зимой);

III - период неустойчивого разрушения наледей (между первой и последней датами перехода температуры воздуха через 0° весной);

IV - период устойчивого разрушения наледей (от даты последнего весеннего заморозка до полного разрушения ледяного массива)

Рисунок 1-строение наледнего массива