книги из ГПНТБ / Павлов, А. В. Искусственное оттаивание мерзлых пород теплом солнечной радиации при разработке россыпей

ке (175 см) и еще глубже —на оголенной (191 см). Глубина сезонного протаивания на площадках с йленочными покрытия­ ми увеличивалась на 14—80 см по сравнению с естественными условиями (табл. 17). Даты смыкания сезонноталого слоя с многолетнемерзлой толщей были следующими: площадка 4 — 15/XII 1970 г., 7 — 17/XII 1970 г., 1 - 18/1 1971 г. п 86 - 21/11 1971 г.

3.Тепловой режим пород

под светопрозрачными пленочными покрытиями

Исследования теплового режима пород под светопрозрачным пленочным покровом выполнялись в летние сезоны 1969 — 1971 гг. Приводим результаты двух последних сезонов, посколь­ ку в 1969 г. экспериментальные площадки еще не были под­ готовлены к проведению полного комплекса наблюдений

(табл. 18).

Дерново-растительный покров на этих площадках не уда­ лялся. поэтому контролем служила площадка 1 с естественным покровом.

Полиэтиленовая и полиамидная пленки предварительно сшивали полотнищами по размерам экспериментальных пло­ щадок и после расстилки закрепляли каркасами из деревянного

Т а б л и ц а 18

Опыты, проведенные в 1970—1971 гг.

71

бруса или металлических труб. Пленки В-118 и БМА сваривали паяльной лампой и закрепляли на площадке с помощью кар­ касов из металлических труб. На площадках 8а и 86 в начале июля 1970 г. в пленочных покровах прорезали большое коли­ чество круглых отверстий диаметром 1 —2 см для етока выпада­ ющих осадков в породу.

Метеорологические условия летних сезонов 1970 и 1971 гг. резко отличались. В 1970 г. в начале и в конце лета осадков выпало в 2 —3 раза больше нормы, середина же лета была за­ сушливой. За весь сезон осадки превысили норму на 11%. В периоды обильных дождей отмечалось понижение температу­ ры воздуха. Лето 1971 г. в целом было засушливым и более теплым по сравнению со средними многолетними условиями

(рис. 10).

Площадки с пленочными покровами, расположенные по кра­ ям лесной поляны (см. рис. 2), имели в летний сезон почти оди­

Рис. 10. Метеорологические условия в Якутске в лет­ ние сезоны 1970 и 1971 гг. (декадные данные).

а — температура воздуха; б — количество осадков; 1 — сред­ ние многолетние условия; 2 — 1970 г ., в — 1971 г.

72

Т а б л и ц а 21

Результаты определений альбедо поверхности, %

Т а б л и ц а 22

Коэффициент пропускания светопрозрачных пленок (средние декадные

няется изменением светопрозрачности и цвета пленки (в начале лета она имела желтоватый оттенок, в конце — стала желто­ вато-коричневой) .

Разница между альбедо естественной поверхности и пленоч­ ных покрытий приближенно соответствует отражательной спо­ собности самих пленок, изменяясь от 12 до 16%. От отражатель­ ной и поглощательной способности пленок зависит их пропуск­ ная способность. В табл. 22 приведены результаты определений коэффициента пропускания светопрозрачных пленок, представ­ ляющего собой отношение коротковолновой радиации, про­ никшей сквозь пленку и образовавшийся на ее нижней поверх­ ности конденсат, к суммарной радиации. Самую высокую про­ пускную способность, изменяющуюся в течение лета от 72 до 86%, имеет полиэтиленовая пленка. Коэффициент пропуска­ ния той же пленки, но бывшей уже в эксплуатации предыдущий летний сезон, снижается в среднем на 8,4%. У полиамидной

7(5

был ниже, чем на естественной. Полиэтиленовая и полихлорвиниловая пленки снижали радиационный баланс поверхности в среднем за летний сезон на 14—16%. Покров из полиамидной пленки в результате значительного поглощения длинновол­ нового излучения земли уменьшил радиационный баланс всего на 5,8%.

Пленочный покров затрудняет испарение норовой влаги. Однако вследствие неполного прилегания к поверхности и на­ рушения сплошности пленки происходит заметное испарение влаги под покровом. На рис. 11 показан ход осредненной по глубине слоя сезонного протаивания влажности шсез в есте­ ственных условиях и под пленками. С 20 мая по 1 августа 1971 г. и>сез на площадке 1 снизилось на 3,8% (с 10,3 до 6,5%), а на площадке 86, имевшей примерно равное с естественной (1) исходное увлажнение, — на 1%. За этот же период снижение влажности на площадке 5 и расположенной в непосредственной близости от нее площадке 6 составило соответственно 4,5 и 3,0%. Таким образом, испарение на площадках с пленочным покровом слагается из величины выпавших осадков (основная часть) и иссушения сезонноталого слоя пород (меньшая часть). В целом за летний сезон пленочные покрытия снижали испаре­ ние на 26—33%. Турбулентный теплообмен на площадках

77

с пленками был меньше, чем на естественной площадке. При­ ведем величины отношений LEIR и P/R (в среднем за два лет­ них сезона 1970 и 1971 гг.):

с пленочным покровом несколько меньше, чем на естественной и оголенной, a P/R — больше.

Эффективность пленочных покровов принято оценивать по повышению температуры поверхности пород сравнительно с естественными условиями, но не всегда это бывает показа­ тельно, поскольку в естественных условиях температура по­ верхности значительно зависит от испаряющей способности пород, в основном обусловленной их влажностью. Более объек­ тивную оценку можно получить из определения разности между температурой пород под пленочными покровами и температурой воздуха.

В 1970 г. средние декадные значения температуры поверх­ ности пород на естественной площадке с мая по август были на 0,6—3,7° выше температуры воздуха, а в сентябре — на 0,6— 2,0° ниже (рис. 12). На площадках под пленочными покровами температуры за весь летний период были выше, чем на естест-

Рис. 12. Изменение во времени разностей между сред­ ними декадными значениями температуры воздуха и

поверхности пород.

Площадки: 1 — естественная (1) г — с пленочным покровом

40X40 м2 (5); 3 — то же, 20X20 м2 (6); 4 — то же, 10x10 м2 (86).

78

венной, однако разница между ними заметно уменьшалась к се­ редине лета и особенно к осени. В начале лета самые высокие температуры поверхности пород tu b наблюдались на площадке 5, с наибольшими размерами пленочного покрова (40x40 м2). Они на 7,0—8,6° превосходили температуру воздуха. Темпера­ тура поверхности пород на площадке 6, где размеры пле­ ночного покрова составляли 20x 20 м2, была ниже, чем на пло­ щадке 5; разница между ними 2,2°. За весь летний период ве­ личина tn<5 — £вз составила 3,8°, тогда как 2п 6 —tB3 равна 2,9°. Таким образом, увеличение пленочного покрова в 4 раза (с 20x20 м2 до 40x40 м2) повысило температуру поверхности пород на 0,9°.

На площадке 86 с пленочным покровом 10x10 м2 температу­ ра поверхности пород ta<& в начале лета была ниже, чем на пло­ щадках 5 и 6. Сток осадков в начале июня привел к возрастанию значений tn S —<вз на 1,0—1,5° по сравнению с началом лета.

Всреднем за летний период разность гп>8 —1ВЗ составила 5,5°, т. е. на 1,7° выше, чем на площадке 5, где площадь пленочного покрова была в 16 раз больше. Это свидетельствует о высокой эффективности стока выпадающих осадков при использовании пленочных покровов.

Вмае и июне слой протаивающих пород еще не иссушен и

интенсивно испаряет влагу. В этот период температура поверх-

Рис. 13. Суточный ход температуры поверхности пород в летний сезон

1970 г.

Площадки: 1 — естественная (1); 2 — с пленочным покровом 40 X 40 м1 (5); 3— то же,

79