ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯГидравлический расчет системы отопления сводится к определению диаметров всех трубопроводов, при которых, используя располагаемое давление, можно обеспечить затекание на каждый участок, в стояк и прибор необходимого количества теплоносителя. Вычертим схему систему отопления с установкой всей необходимой арматуры (вентелей, кранов и т.д.) и стояка с приборами расчетного циркуляционного кольца. Систему отопления разделим на участки с неизменным расходом теплоносителя и постоянным диаметром и прономеруем их. Расчет будем проводить по методу характеристик сопротивления. При этом расчет сводиться к суммированию гидравлических потерь на всех участках системы. Метод характеристик сопротивления определяет гидравлические потери (∆р, кг/м2) на участке трубопровода из соотношения: ∆р = Si * Gi2, (8.1) где Si – характеристика сопротивления участка трубопровода, (кг/м2)/(кг/ч)2, равная потери давления в нем при расходе теплоносителя 1 кг/ч. Определяется по формуле: Si = Sn.m. * li + ∑SMi, (8.2) где Sn.m. – удельная характеристика сопротивления, учитывающая потери давления на трение на 1 погонный метр трубопровода, (кг/м2)/(кг/ч)2; li – длина отдельного участка; ∑SMi – суммарная характеристика сопротивления, учитывающая все местные сопротивление на участке, (кг/м2)/(кг/ч)2; Gi – расход теплоносителя на участке; Gi = Qi / с * (tr – t0), (8.3) Расчет стояка производится, как одного участка, включающего в себя этажи стояка, узлы присоединения, подводящие и отводящие трубопроводы, арматуру. По условиям гидравлической устойчивости вертикального стояка однотрубных систем требуемые потери давления в стояке ∆рСТТР должны составлять 80-90 % от величины располагаемой разности давления ∆рр на входе в систему отопления (от элеватора): ∆рСТТР = (0,8 ÷0,9)* ∆рр, (8.4) Если величина ∆рСТ отличается от ∆рСТТР, необходимо изменить сопротивление стояка, увеличивая или уменьшая диаметр участков стояка. В расчете для зданий с числом этажей 3-5 принимаем: ∆рр = 800÷900 кг/м2. После расчета стояка приступаем к расчету магистральных трубопроводов. Определим полные потери давления: ∆р = ∆рМТ + ∆рСТ Расчет считается законченным, если выполняется условие: ∆р ≤∆рр Если это условие не выполняется, надо изменить ∆рМТ , изменяя диаметр трубопроводов на отдельных участках. Результаты гидравлического расчета сводятся в таблицу 8.
Таблица 8- Гидравлический расчет системы отопления
Т.к. ∆р = 1090кг/м2 ≈ ∆рр = 800÷1200, то можно считать, что гидравлический расчет системы отопления выполнен правильно. Список используемой литературы
1. СНиП 23-01-99 Строительная климатология и геофизика, М.,1999. 2. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита, М., 2003. 3. СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М, 2003. 4. «Ограждающие конструкции и теплотехническое оборудование жилого здания». Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Теплотехника, газоснабжение и вентиляция». Чебоксары – 1983 г.
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ Горные породы образуют в земной коре различные геометрические тела, на основании этого геолог делает выводы о причинах, которые привели к образованию этих тел. Различные формы геологических тел возникли в результате перемещений материала земной коры. Вот такие перемещения материала коры, приводящие к изменению его строения, и называются тектоническими движениями (от лат. tectonics– строение). Движения земной коры служат поверхностным выражением деформаций слагающих ее толщ горных пород. Под деформацией понимается изменение формы и размеров тела под действием напряжения. Напряжением называется внешняя сила, действующая на единицу площади тела. Способность материала противостоять деформирующим силам называется прочностью. Таким образом, величина деформации зависит не только от величины напряжения, но и от прочности горных пород на сжатие или растяжение. Прочность на сжатие, как правило, намного (не менее, чем на порядок) превосходит прочность горных пород на растяжение. Деформация горных пород, как и любого другого материала, может быть: 1) упругой, 2) хрупкой, 3) пластической. Упругость (модуль упругости) – мера сопротивления вещества непрерывной деформации. Если предел упругости не превзойден, деформация является упругой, и форма тела восстанавливается после снятия напряжения. При сильном и резком повышении напряжения горная порода быстро достигает предела упругости и после этого испытывает хрупкое разрушение. Если же напряжение возрастает медленно, но достигает достаточно большой величины, порода переходит в текучее, пластичное состояние, испытывая пластическую деформацию. В верхней части земной коры большая часть горных пород претерпевает хрупкое разрушение, и только некоторые из них – глины, соли – способны к пластической деформации. Но на глубине с повышением температуры и всестороннего давления, способность пород к пластической деформации значительно повышается. Например, хрупкие на поверхности мраморы, на глубине оказываются способными к течению. Медленная и непрерывная пластическая деформация под влиянием постоянной нагрузки или напряжения называется ползучестью или крипом. Деформации приводят к нарушениям первичного залегания пород, которое для осадочных толщ водного происхождения и для вулканических покровов является горизонтальным или близким к горизонтальному. Породы сминаются в складки, раскалываются трещинами и разрывами со смещением разделенных ими блоков. Все эти складки, трещины, разломы, разрывы называются дислокациями (от лат «дислокатио» – нарушаю) горных пород. Такие дислокации лучше всего можно наблюдать вдоль морских побережий (например, Черное море между Анапой и Сочи), в речных берегах, в железнодорожных и шоссейных выемках. Эти особенности размещения и залегания горных пород образуют структуру, т.е. строение того или иного участка земной коры или всей коры в целом. Структура в решающей мере контролирует и размещение залежей различных полезных ископаемых, которые, как правило, связаны с определенными типами пород и определенными формами их залегания (например, залежи нефти и газа связаны с выпуклыми вверх складками – антиклиналями). Движения, деформации и дислокации земной коры изучаются разделом геологии, который называется тектоникой (от греч «тектоникс» -строение). Тектоника является, таким образом, в известной мере синонимом термина «структура». Но нередко говорят «тектоническая структура», ибо понятие структура применяется более широко, например, к внутреннему строению горных пород или формам залегания осадочных пород (например, рифовые массивы). Движения земной коры, вызванные глубинными процессами, именуются тектоническими движениями, деформации коры – тектоническими деформациями, дислокации коры – тектоническими дислокациями или тектоническими нарушениями. Деформации – это процесс, дислокации – результат этого процесса, движения – причина и одновременно следствие деформаций, а их общей причиной являются тектонические напряжения. Напряжения выражаются в трех основных формах: растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб и кручение. Все это мы рассмотрим на следующих лекциях.
Классификации тектонических движений
Различают классификации по направлению, кинематике (геометрические свойства движения тел без учета их массы и действующих на них сил) и возрасту.
1. По направлению тектонические движения разделяются на вертикальные и горизонтальные относительно поверхности Земли, или радиальные и тангенциальные, т.к. первые ориентированы перпендикулярно, по радиусу, а вторые касательно к поверхности Земли. Это разделение во многом условно, т.к., во-первых, направление движения может быть не строго перпендикулярно или параллельно, и, во-вторых, в природе происходит неоднократный переход горизонтальных движений в вертикальные и наоборот.
2. По кинематике выделяются три основных типа тектонических движений: - колебательные, выражающиеся в медленных поднятиях и опусканиях земной коры, их еще называют эпейрогенические (от лат. «эпейрос» – континент, т.е. создающие континент); - складчатые движения (или складкообразующие), выражающиеся в смятии слоев земной коры в складки, их еще называют орогенические (орогенез – горообразование); - разрывные движения (разрывообразующие), приводящие к образованию тектонических разрывов, их еще называют дизъюнктивные ( дизъюнкт – разрыв). Особое положение занимают явления магматизма и метаморфизма, ибо образование магматических тел представляет собой перемещение материала. Этого мы немного коснулись в предыдущих лекциях.
Главными из этих трех тектонических движений являются колебательные движения. Еще в античные времена было подмечено, что земная кора не неподвижна, а испытывает определенные движения и перемещения. Так, более 2,5 тыс. лет назад Пифагор писал о том, что «твердая земля превращалась в море. Море изменялось в сушу. Морские раковины лежат на далеких расстояниях от океана, а якорь встречался на вершине горы… Суша вследствие землетрясений подтоплялась… Равнины приподнимались в горы». Подобным выводам способствовало то обстоятельство, что культурные народы древности – греки, римляне – жили в Средиземноморье, где активно проявлялись процессы вулканизма и землетрясения. Древние греки были свидетелями катастрофического извержения вулкана Санторин в 1626 году до н.э., приведшего к гибели о. Тера и его население с высокой культурой. Многие ученые полагают, что именно эта катастрофа дала повод для создания мифа об Атлантиде. Другим свидетельством высокой подвижности Средиземноморья является судьба римского храма в г. Поццуоли, около Неаполя. На мраморных колоннах этого храма, основание которого находится ниже уровня моря, моллюски-камнеточцы запечатлели прежнее положение этого уровня, испытавшего здесь неоднократные колебания. Но наряду с такими быстрыми, скачкообразными смещениями поверхности Земли, связанными с землетрясениями, наблюдаются и гораздо более медленные, но проявляющиеся постоянно движения земной коры, часто называемыми вековыми движениями. Эти движения привлекли к себе внимание на севере Европы, где происходит обмеление гаваней, где причалы, сооруженные несколько веков назад поморами, оказывались на значительном удалении и намного выше современного уровня моря. Разумеется колебания уровня моря не обязательно связано с тектоническими движениями, а может объясняться изменением объема воды. Такие колебания мирового океана называются эвстатическими колебаниями. Наиболее крупные и резкие эвстатические колебания происходят вследствии возникновения или исчезновения материковых оледенений. Например, во время максимума последнего, четвертичного, оледенения уровень океана понижался более чем на 100 м. Особенно резкие эвстатические колебания испытывают замкнутые водоемы, например, Каспийское море, где уровень воды зависит от количества воды, приносимой реками, и прежде всего Волгой, и от испарения воды в заливе Кара-Богаз-Гол. Уровень воды в Каспии в последние десятилетия понизился более, чем на 2 м, но в самые последние годы снова начал медленно повышаться.. Систематические наблюдения за положением уровня океанов и морей, связанных с океанами, начали проводиться, начиная с 1731 года на побережье Финляндии, но во многих портах мира лишь с 80-х годов прошлого столетия, сначала с помощью засечек на гранитных скалах, затем металлических реек, и, наконец, самопишущих приборов – мареографов. Суммирование результатов этих наблюдений показало, что за последнее столетие (60 лет) уровень мирового океана постепенно повышался в среднем на 1,3 мм в год. Но только эвстатическими колебаниями уровня океана нельзя объяснить тот факт, что, например, в Балтийском море одновременно отмечается понижение уровня на севере и относительно стабильное или повышение на юге. Поднятия и опускания наблюдаются и на удалении от морских берегов. Со второй половины прошлого столетия они фиксируются высокоточными нивелировками вдоль линий железных дорог, проводимых для безопасности движения поездов. Гораздо раньше они были обнаружены в Средней Азии, где населению приходилось систематически углублять оросительные каналы (арыки). Скорость поднятия здесь превышает 1 см/год. Проявление медленных поднятий или опусканий в течение млн. лет геологической истории приводит к огромным изменениям земной поверхности. Например, Эверест – высочайшая вершина Земли,- сложена морскими известняками раннепалеозойского возраста (около 450 млн. лет), причем во времени около 40 млн. лет назад Гималайского хребта еще не существовало, и подъем от уровня моря до высоты почти 9 км произошел позднее, наиболее быстро в последние несколько млн. лет; для этого достаточно было скорости порядка несколько мм. в год. В послевоенное время в нашей стране в разных ее районах организован ряд специальных полигонов для изучения с помощью высокоточной аппаратуры не только вертикальных, но и горизонтальных движений. Горизонтальные движения также отмечались и ранее, прежде всего в связи с крупными землетрясениями, когда горизонтальные смещения почвы достигали нескольких метров (Сан-Францисское землетрясение 1906 года, Гоби-Алтайское 1953 и др.), а также при повторных триангуляциях. Изучение современных вертикальных и горизонтальных движений земной коры показывает, что их скорость в среднем не превышает 1-2 см в год. На первый взгляд эта величина может показаться ничтожной. Но эти движения идут непрерывно на протяжении сотен тыс. и млн. лет. Например, при скорости 1 см/год за 1 млн. лет может вырасти горных хребет высотой в 10 км (выше Гималаев). Между тем, продолжительность одного геологического периода, кроме последнего четвертичного, составляет несколько десятков млн. лет. И если бы движения земной коры сохраняли свой знак на протяжении столь продолжительного отрезка времени, и если бы росту гор не препятствовали процессы денудации, а опускания не компенсировались бы накоплением осадков в образующихся впадинах, рельеф Земли был бы еще более расчлененным. Далее колебательные тектонические движения классифицируются по возрасту, выделяют: 1) современные тектонические движения, т.е. происходящие на наших глазах, которые мы можем изучить и измерить с помощью инструментальных наблюдений; к ним относят: а) движения, происшедшие за последние 5 тысяч лет, т.е. те движения, которые каким-либо образом фиксировались человеком (литературные данные, старые карты, описания путешествий и т.д.); б) движения, происшедшие за последние 200 лет, т.е. те движения, которые каким-либо образом измерялись человеком с помощью приборов; 2) новейшие тектонические движения, происходившие в последние 30-40 млн. лет; эти движения сформировали современный рельеф: поднятиями созданы горы, опусканиями – низменности, впадины морей и океанов (необходимо однако учитывать тот факт, что тектонические движения проявляются во взаимодействии с экзогенными процессами – денудация, эрозия противодействуют росту гор, а возрастанию глубины препятствует накопление осадков, снесенных с суши и отложенных на дне моря; поэтому, для того, чтобы восходящие движения получили отражение в рельефе, их скорость должна заметно превышать скорость денудации); новейшие тектонические движения изучает наука неотектоника, поэтому эти движения также называются неотектоническими; 3) древние тектонические движения, происходившие в более отдаленные, чем 30-40 млн. лет.
Каждая группа тектонических движений изучаются набором методов.
Методы изучения современных колебательных тектонических движений Под современными тектоническими движениями понимают движения последних 5 тыс. лет. Некоторые ученые относят к современным движениям движения голоцена (10-13 тыс. лет). Из всех методов изучения выделяются два главных метода. 1. Водомерный или гидрологический. Начиная с 80-х годов 19 столетия во многих портах мира были установлены водомерные приборы – сначала рейки, а потом мареографы с записывающими приборами для наблюдения за изменением положения уровня моря (в Кронштадте). Эти изменения обусловлены двумя причинами: - собственные (эвстатические) колебания уровня мирового океана, связанные с изменением объема его водной массы - поднятие и опускание берегов. Было замечено, что в последнее столетие происходит систематическое повышение уровня мирового океана со скоростью 1,2 мм в год – это эвстатическое поднятие, которое вызвано, скорее всего, таянием ледников Антарктиды и Гренландии в связи с потеплением климата Земли. Между тем, регистрируемые изменения уровня имеют, как правило, более высокие значения и различный знак, что указывает на решающее значение второго фактора – движений береговой линии. Очевидно, для того, чтобы получить полное представление об амплитуде и скорости последних движений, надо вычесть (в случае поднятия) или сложить с замеренной величиной эвстатическую компоненту – 1,2 мм/год. Например, поднятие 3 мм (1,2 +1,8); опускание 3 мм (1,2 – 4,2)
2. Метод повторного нивелирования (геодезический метод). Особенно ценные данные о современных вертикальных движениях земной коры дает сравнение результатов нивелирования высокой точности, периодически проводимых вдоль линий железных дорог для безопасности движения. Обработка материалов такого повторного нивелирования показало систематическое повышение отметок одних реперов и понижение других. Наблюдается и другая картина, когда меняется знак движения на обратный (территория сначала поднималась в течение ряда лет, а потом опускалась). Горизонтальные же колебания изучены гораздо слабее по 2-м причинам: - относительное несовершенство приборов, - сравнительно недавнее начало применения этих приборов. 3. Геофизический метод – сейсмический, изучение землетрясений, как показателя интенсивных тектонических движений. 4. Астрономический метод – определение географических координат точки на поверхности Земли. Сейчас используется прибор GPS – джи пи эс. 5. Историко-археологический метод – изучение старинных карт и описаний.
|
