Глава 1 описание района мостового перехода

1. Климатическая характеристика

Температура воздуха

Среднемноголетняя температура составляет +4,7°С.

В табл. 2.1 приведены нормы среднемесячных и среднегодовой температур воздуха по данным гидрометеостанции Невская-порт.

Температура воздуха достигает максимума в июле (до 37,1°С), а минимум приходится на январь-февраль (до минус 36°С).

Таблица 2.1

Среднемесячные значения температуры воздуха, °С,

ГМС Невская-порт

Месяцы

Год

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

–7,6

–7,9

–3,4

3,4

10,0

15,2

17,5

16,4

11,4

5,6

0,0

–4,2

4,7

В табл. 2.2 приведены сведения о датах перехода средней суточной температуры воздуха через заданные значения. Даты перехода средней суточной температуры воздуха через заданные значения и продолжительность периодов с температурой выше задан­ных значений представлены по данным метеостанции Санкт-Петербург.

Таблица 2.2

Даты наступления средних суточных температур воздуха выше определенных пре­делов и число дней с температурой, превышающей эти пределы

Температура, °С
-5	0	5	10	15
Даты
12.03	03.04	23.04	18.05	16.06
15.12	12.11	14.10	19.09	23.08
Число дней
277	232	173	123	67

Минимальная температура самой холодной пятидневки минус 30 °С, повторяемость этого явления 1 раз в 50 лет.

В период погодных аномалий конца 2006 — начала 2007 годов были установлены но­вые абсолютные рекорды температуры. Так, 6 декабря 2006 года температура воздуха поднялась до +10,9 C, что стало абсолютным максимумом температур в зимний период.

Температура почвы

Термический режим почвенного покрова зависит от прихода солнечной радиации, циркуляции атмосферы, влажности, а также от механического состава и типа почвы, характера растительности, формы рельефа и экспозиции склонов.

Средняя годовая температура поверхности почвы положительная и равна плюс 5,0°С. В годовом ходе максимальное значение приходится на июль, а минимум - на февраль.

Средние месячные температуры поверхности почвы, как и температуры воздуха, могут существенно изменяться от года к году. Отрицательные значения температуры поверхности почвы отмечаются с ноября по март.

Средние месячные, годовые и экстремальные значения температуры поверхности почвы за многолетний период по данным метеостанции Санкт-Петербург представлены в табл. 2.4, а внутригодовое распределение температуры по глубине – в табл. 2.5.

Таблица 2.4

Внутригодовое распределение температуры поверхности почвы, °С

Характеристика	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Средняя	-8	-9	-5	3	12	18	21	18	11	4	-1	-6	5
Средн. максимум	-5	-4	1	12	26	33	35	30	21	9	1	-3	13
Средн. минимум	-13	-15	-11	-2	4	9	12	11	6	1	-4	-9	-1
Абс. минимум	-42	-41	-36	-25	-8	-2	3	0	-5	-15	-32	-38	-42
Абс. максимум	5	5	16	34	46	50	52	50	39	25	11	10,9	52

Таблица 2.5

Внутригодовое распределение температуры почвы по глубинам

Глубина, м	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
0,2	-1,7	-2,0	-1,5	1,8	9,4	14,7	18,0	16,8	11,9	6,5	2,3	-0,2	6,3
0,4	-0,1	-0,9	-0,8	1,0	7,9	13,2	16,0	15,8	12,4	7,4	3,4	1,2	6,4
0,8	2,2	1,3	0,9	1,5	6,2	10,8	13,7	14,5	12,5	8,9	5,6	3,5	6,8
1,6	5,1	4,2	3,6	3,4	4,8	7,7	10,1	11,5	11,5	10,0	8,0	6,4	7,3

Первые заморозки на поверхности почвы появляются 25 сентября (средняя дата), прекращаются заморозки в среднем 20 мая. Безморозный период на поверхности почвы в среднем длится 127 дней (таблица 2.6).

Таблица 2.6

Даты первого и последнего заморозка и продолжительность безморозного периода на поверхности почвы

Станция	Средние даты заморозка		Средняя продолжитель­ность безморозного пе­риода, дни
	последнего весной	первого осенью
Санкт-Петербург	20.05	25.09	127

Значения средней и нормативной (по грунтам) глубины промерзания приведены в табл. 2.7 и 2.8 соответственно.

Таблица 2.7

Средняя глубина промерзания почвы (см), по данным метеостанции Санкт-Петербург

XI	XII	I	II	III
7	19	38	47	51

Таблица 2.8

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов, Санкт-Петербург

Грунты	Нормативная глубина сезонного промерзания, м
суглинки и глины	1,34
супеси, пески мелкие и пылеватые	1,63
пески гравелистые, крупные и средней крупности	1,75
крупнообломочные грунты	1,98

Атмосферное давление

Норма среднегодового значения атмосферного давления равна 1012,6 гПа.

Размах колебаний норм среднемесячных значений давления составляет 4,6 гПа.

Среднемесячные значения атмосферного давления приведены в табл.

Таблица 2.9

Среднемесячные значения атмосферного давления, гПа, ГМС Невская-порт

Месяцы												Год
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
1012,8	1015,0	1014,5	1012,8	1015,1	1011,8	1010,5	1011,6	1011,4	1012,6	1012,1	1010,9	1012,6

Наибольшие значения среднего месячного давления отмечаются в феврале, марте и мае, причем наивысшие значения наблюдаются в мае.

Наименьшие значения среднего месячного давления приурочены к июлю, сентябрю и декабрю.

Относительная влажность воздуха

Средняя годовая относительная влажность воздуха составляет 78% (см. табл. 2.10).

Диапазон изменений среднемесячных значений относительной влажности составляет от 66 до 86%, т.е. размах колебаний составляет 20%.

Минимальные значения средней месячной относительной влажности воздуха отмечаются в мае-июне, а максимальные – в ноябре-декабре.

Таблица 2.10

Среднемесячные значения относительной влажности воздуха, %, ГМС Невская-порт

Месяцы												Год
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
85	83	79	73	66	68	72	76	80	82	86	86	78

Атмосферные явления и осадки

Район проектирования по своему географическому местоположению находится  в зоне избыточного увлажнения. Выпадение осадков здесь определяется главным образом интенсивностью циклонической деятельности. В течение года осадки выпадают неравномерно: большая их часть (67%) приходится на теплый период и только 33% - на холодный. В среднем за год выпадает 648 мм осадков.

Максимум осадков в районе проектирования приходится обычно на август (83 мм), а минимум - на март (34 мм). Сведения о годовом ходе осадков приведены в табл. 2.11.

Таблица 2.11

Годовой ход количества осадков, мм, ГМС Невская-порт

Месяцы												Год
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
47	41	34	40	50	62	72	83	63	55	54	47	648

В отдельные годы, однако, такая закономерность нарушается, и как максимум осадков, так и минимум могут наблюдаться в разные месяцы.

Самая большая за всю историю инструментальных наблюдений за погодой месячная сумма осадков была отмечена в августе 1933 года и составила 190,8 мм. Но так как август на Приневской низменности - самый дождливый месяц в году, это количество осадков составило относительно нормы 230%, тогда как 127,2 мм осадков, выпавших в  мае 2003 года, составили 254% от майской нормы. Минимальное количество осадков, выпавшее за месяц, было отмечено в марте 1923 года, когда за два дня с осадками выпало всего 0,7 мм, что составило 2% от месячной нормы.

Максимальное количество осадков, выпадавшее за сутки, или суточный максимум, также заметно выше в летние месяцы (45-76 мм), чем в зимние (13-28 мм).

Самое большое количество осадков, выпадавшее в Ленинграде за одни сутки, составляет 75,7 мм. Такое количество воды обрушилось на город во время  ливня 8 августа 1947 года. Пространственное распределение осадков, особенно ливневых, отличаются большой изменчивостью. О крайне неравномерном распределении осадков даже в пределах города говорит, например, тот факт, что во время ливня 8 августа 1947 года, когда в центральных районах был зафиксирован абсолютный  максимум, в восточной части города количество выпавших осадков составило всего от 14 до 23 мм.  

Наибольшее количество осадков отмечается в летний период (июль-сентябрь), иногда выделяется второй дождливый период – в октябре-ноябре.

Наименьшее количество осадков выпадает в зимний период (февраль-март).

Наиболее часто годовой максимум месячных сумм осадков приходится на август, а минимум – на март (см. табл. 2.12).

Одной из основных характеристик осадков является их интенсивность. В холодный период года, когда в Санкт-Петербурге преобладают продолжительные обложные осадки, интенсивность их невелика, в среднем 0,2 - 0,4 мм/ч. В летние месяцы интенсивность возрастает до 1,1 - 1,3 мм/ч за счет ливневых осадков. По данным м.ст. Санкт-Петербург максимальная интенсивность осадков за интервал 5 мин равна 2,1 мм/мин.

Показательной характеристикой режима увлажнения является число дней с осадками. За день с осадками принято считать сутки, в течение которых выпадает 0,1 мм и более осадков. Больше половины дней в году (191 день) в Санкт-Петербурге отмечаются осадки.  Максимальное число дней с осадками приходится на осенне-зимний период (17-21 день), минимальное – на весенне-летние месяцы (12-15 дней). Средняя продолжительность выпадения осадков в день с осадками уменьшается от зимы (10 - 11 ч) к лету (около 4 ч).

Непрерывные периоды, когда осадки не выпадают совсем или их суточное количество не превышает 0,1 мм, могут длиться до 25-30 дней.  Последний раз  столь длительный период без осадков отмечался с 22 апреля по 18 мая 2006 года.

Сведения об атмосферных явлениях, наблюдаемых в районе проектирования, и об их продолжительности приведены в табл. 2.12.

Таблица 2.12

Число дней с атмосферными явлениями (среднее/максимальное), ГМС Невская-порт

Явления	Месяц												Год
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
туман	4 10	5 9	5 12	4 9	2 7	0,8 6	0,9 5	2 6	3 7	3 8	4 11	5 11	39 57
метель	7 15	7 15	4 11	0,8 6						0,2 3	2 6	5 14	26 45
гроза			0,03 1	0,5 3	1 8	3 11	5 12	3 7	0,8 3	0,1 1			13 24
град				0,03 1	0,3 2	0,7 3	0,3 2	0,1 1	0,3 1	0,2 1			1,9 7

В соответствии с рекомендациями СНиП 2.01.07-85 (карта 4 обязательного приложе­ния 5) трасса ЗСД расположена в гололедном районе II; максимальная толщина стенки гололеда принята равной 5 мм.

Снежный покров

Первый снег выпадает обычно в первой половине октября. Но он, как правило, быстро тает. Снежный покров появляется в среднем в конце октября. Устойчивый снежный покров по данным метеостанции Санкт-Петербург образуется в начале декабря, разрушается в начале апреля. Полностью снежный покров сходит к середине апреля. Снежный покров держится в среднем 133 дня.

Зимы 2009-2010 и 2010-2011 были холоднее нормы, но установили новые рекорды по количеству осадков в виде снега. Так, например, за период 21-26 декабря 2009 года в виде снега выпало 69 мм осадков, что составляет более 1,5 месячных норм. А к началу марта 2011 года снежный покров достиг 73 см, побив рекорд 1966 года (68 см).

Весеннее снеготаяние начинается в третьей декаде марта или начале апреля. Таяние снежного покрова идет интенсивнее, чем его нарастание. Окончательный сход снежного покрова наблюдается в первой половине апреля.

Данные по высоте снега и числу дней со снежным покровом приведены в табл. 2.13 и 2.14.

Таблица 2.13

Высота снежного покрова (1890-2010)

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Средняя

24

31

30

10

∙

∙

∙

∙

∙

3

11

18

Макс.

63

73

64

53

1

∙

∙

∙

∙

16

38

56

Таблица 2.14

Число дней со снежным покровом, даты появления и схода снежного покрова, образования и разрушения устойчивого снежного покрова, по данным метеостанции Санкт-Петербург

Число дней со снежным покровом

Дата появления снежного покрова

Дата образования устойчивого снежного покрова

Дата разрушения устойчивого снежного покрова

Дата схода снежного покрова

сред- няя

ран- няя

позд- няя

сред няя

ран- няя

позд- няя

сред няя

ран- няя

позд- няя

сред- няя

ран- няя

позд- няя

133

1.XI

3.X

27.XI

6.XII

27.X

∙

31.III

∙

21.IV

15.IV

25.III

9.V

Скорость и направление ветра

Статистическая обработка данных о ветре

Статистическая обработка данных о ветре серьезно осложняется неоднородностью рядов по скорости ветра, что обусловлено несколькими причинами, а именно – разной частотой метеорологических наблюдений (до 1966 г. наблюдения производились 4 раза в сутки, затем – в два раза чаще), разными способами наблюдения и неодинаковой длиной рядов по средней скорости ветра и по порывам.

Первоначально наблюдения за ветром проводились по флюгеру с легкой доской, конструктивные особенности которого позволяли надежно определять скорости ветра только до 20 м/с. Для большинства станций возможность измерения скоростей ветра, превышающих это значение, появилось лишь в начале 50-х годов прошлого столетия после установки флюгера с тяжелой доской.

С середины 60-х годов наблюдения проводятся в основном электромеханическими анеморумбометрами.

Как следует из исследований д.г.н. М.М. Борисенко (ГГО им. А.И. Воейково), за счет различий в периоде осреднения скорости ветра по флюгеру (2 мин) и анеморумбометру (10 мин) расхождения в показаниях флюгера и анеморумбометра М63М особенно существенны при больших скоростях ветра (4-6 м/с).

Кроме максимальных скоростей, осредненных по двухминутным (десятиминутным) интервалам, при расчете скоростных напоров ветра нередко возникает необходимость в учете воздействия на сооружения и конструкции порывов ветра. Динамическая нагрузка, определяемая порывами ветра, хотя и является кратковременной, по значению превосходит статическую нагрузку.

На сети метеорологических станций порывы ветра стали отмечать, начиная с 1959 г. Возможность учесть порыв не только в срок наблюдений, но и между сроками, появилась значительно позже, только после установки на метеорологических станциях анеморумбометров М63М.

Для расчета статистических характеристик ветра за 20-летний период наблюдений по данным наблюдений метеостанции Невская-порт были выбраны ряды наблюдений 1980-1986 гг. и 1993-2005 гг., характеризующиеся однородными условиями производства наблюдений. В этом временном интервале лишь только с 1.01.1980 г. по 28.02.1981 г. наблюдения выполнялись на метеоплощадке по флюгерам с легкой и тяжелой досками. Высота флюгера с легкой доской над поверхностью земли составляла 12,5 м, с тяжелой доской – 12,4 м.

Все остальные наблюдения производились по анеморумбометру М63М-1, установленному на крыше башни здания ГМС Невская-порт.

Материалами для статистической обработки послужили таблицы наблюдений ТММ-1 за период с 1980 по 1986 гг., хранящиеся в Гидрометфондах Северо-Западного УГМС. С марта 1993 г. по декабрь 2005 г. для статистической обработки использовались книжки наблюдений КМ-1, хранящиеся на метеостанции Невская-порт.

Протяженность Финского залива с запада на восток создает своеобразие ветрового режима в направлении ветра.

В вершине Финского залива в течение года преобладают ветры западного и юго-западного направлений – 13,72% и 11,62% соответственно. Ветры восточного и юго-восточного направлений имеют повторяемость 7,88% и 7,79% соответственно. Средняя многолетняя повторяемость штилей составляет 2,52%.

В табл. 2.15 приведены средние месячные многолетние скорости ветра для оценки степени влияния здания БМП на уменьшение скоростей ветра. Сопоставление приведено для двух периодов: 1936-1963 гг. – здание БМП отсутствовало, и 1980-1986 гг., 1993-2005 гг. – здание 42-метровой высоты существовало (с начала 1970-х годов).

Таблица 2.15

Средняя месячная и годовая скорость ветра (м/с),

максимальная скорость (порывы), м/с, ГМС Невская-порт

Месяц	Средняя скорость, м/с (1936-1963 гг.) [2]	Средняя скорость, м/с (1980-1986, 1993-2005 гг.)	Максимальная (порыв) 1966-1986, 1993-2005 гг.		Дата	Год
			Скорость, м/с	Направление, румб
1	4,7	4,1	30	ЮЗ	1	1984
2	4,4	3,9	21	З	3	1973
3	4,1	3,8	27	ЗСЗ	12	1993
4	3,9	3,7	28	З	3	1985
5	4,1	3,8	24	З	27	1986
6	4,3	3,8	26	ВЮВ	15	1998
7	3,9	3,5	29	З	25	1999
8	3,7	3,5	22	З	16	1982
9	4,1	3,7	26	З	28	1983
10	4,6	4,2	32	ЗСЗ	2	1994
11	4,7	4,2	24	З	29	1986
12	4,6	4,1	24	З	16	1995
Год	4,3	3,8	32	ЗСЗ	02.10	1994

В большей степени уменьшение сказалось в январе, когда средняя скорость уменьшилась на 0,6 м/с, и в меньшей степени в апреле и августе, когда средние скорости уменьшились на 0,2 м/с.

За период наблюдений с 1966 по 2005 гг. максимальная скорость ветра (порыв) 32 м/с в порту была зафиксирована 02.10.1994 г. при ЗСЗ ветре.

В научной литературе, посвященной невским наводнениям, приводятся сведения о зарегистрированных скоростях ветра (порывах) в устьевой области р. Невы, которые превосходили измеренные 02.10.1994 г. (32 м/с) на метеостанции Невская-порт.

Б.П. Мультановский [22], анализируя синоптическую обстановку наводнения 23.09.1924 г. в Ленинграде, приводит диаграмму, на которой изображены: ход воды в Кронштадте и Ленинграде, ход барометра в миллиметрах. Нижняя часть диаграммы изображает силу толчков ветра. На этой части диаграммы показана запись прибора в Главной геофизической обсерватории, регистрирующего силу толчков ветра и позволяющая выделить из средней часовой силы ветра отдельные его порывы. В 1924 г. здание Главной геофизической обсерватории располагалось на 23 линии Васильевского острова, д. 2. В настоящее время там находится Северо-Западное УГМС.

Описывая наводнение 1924 г., Б.П. Мультановский сообщает: «При первых же колебаниях барометра (около 9 ½ ч) скорость ветра достигла 23 м/с и затем она систематически увеличивалась до 13 ½ ч, достигнув 31,5 м/с, а уровень воды систематически повышался до 5 ½ - 6 футов к 15 ч, после чего наступило резкое ослабление ветра и вода как будто начала спускаться. Таким образом, закончилась первая фаза наводнения.

Вслед за этим при слабевшем ветре вода стремительно пошла вверх, а с 16 ½ ч налетел ураган силою до 33,6 м/с и даже 40 м/с, гладкий ход барометра заменился снова колебаниями (зазубринами) и кругом обсерватории начались поломки, вода стала заливать улицы и тротуары. Вода была прозрачною, пока тротуары не были покрыты больше, чем на ½ фута, затем она окрасилась в черный цвет от взбаламученного ила Масляного протока и перестала быть прозрачною. Вслед за тем по Неве вверх против обычного течения стала подниматься вода песочного цвета (размыв отмелей на взморье) и определилась очень резкая граница между черною водою и водою песочного цвета.

В 19 ½ ч вода достигла наивысшего уровня 12 футов 2 дюйма над ординаром и после этого стала стремительно падать, несмотря на то, что продолжался западный ветер порывами до 30 м/с».