Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Вплив зелених насаджень на режим вітру




 

Вітер – це повітряний потік в атмосфері, який рухається майже паралельно землі й являє собою типову латераль. Виділяють і радіаль – вертикальну складову вітру, котра, як правило, в сотні разів менша за горизонтальну складову і досягає найбільших величин лише в особливих випадках. Наприклад, у хмарах в умовах сильно розвиненої конвекції – вертикального переміщення теплих і холодних мас повітря з одних висот на інші або ж у горах, коли повітря опускається схилом.

Позитивний вплив вітру на зелені насадження проявляється в постачанні свіжих порцій повітря з більшим вмістом СО2 у крони; переміщенні транспіраційної вологи; запилюванні дерев; перенесенні насіння багатьох порід на значні віддалі.

Проте корисні властивості вітру обмежені певною швидкістю. Потужні латеральні потоки можуть не лише нашкодити позитивним процесам, але й призвести до вітролому та загибелі деревостану. Вітер посилює інтенсивність низових пожеж і переводить їх у верхові.

У помірних широтах середні швидкості вітру невеликі – 5–8 м/с, однак тут частіше панують сильні вітри і бурі, коли швидкість повітряного потоку сягає 20–35 м/с. Проте на європейському континенті зафіксовані й швидкості 202 км/год. Такої швидкості вітер сягнув 27 грудня 1999 р. на південному заході Франції, коли у знаменитому Версальському парку було вирвано з коренем понад 10 тис. дерев, у тому числі 200-річні кедри, посаджені ще за наказом Наполеона.

Швидкість та напрямок вітру має добре виражений добовий хід. Уночі швидкість поблизу земної поверхні досягає мінімуму, а в післяобідню пору – максимуму. Річний рух швидкості вітру суттєво залежить від особливостей загальної циркуляції атмосфери, а також від місцевих особливостей. Для класифікації вітрів за силою (швидкістю) існує 17-бальна шкала Бофорта (табл. 65).

Таблиця 65 – Класифікація вітрів за шкалою Бофорта

Шкала Бофорта, бали Швидкість вітру Назва вітру Наслідки
V, м/с V, км/год
0,9 3,24 Дуже слабкий Шкідливих наслідків немає
2,4 8,64 Слабкий Шкідливих наслідків немає
4,4 15,84 Слабкий Шкідливих наслідків немає
6,7 24,12 Середній Шкідливих наслідків немає
9,3 33,48 Середній Шкідливих наслідків немає
12,3 43,30 Середній Шкідливих наслідків немає
15,5 55,80 Сильний Дерева сильно хитаються і гнуться
18,9 68,40 Сильний Дерева сильно хитаються і гнуться
22,6 79,41 Буря   Ламаються гілки дерев
26,4 95,00 Сильна буря Дерева вивертаються с корінням
30,5 109,80 Шторм Дерева вивертаються з корінням
34,8 122,30 Ураган Дерева ламаються і вивертаються з корінням, зриває дахи
39,2 144,60 Сильний ураган Дерева ламаються і вивертаються з корінням, зриває дахи
43,8 157,70 Сильний ураган Дерева ламаються і вивертаються з коріння, зриває дахи
48,6 175,00 Сильний ураган Дерева ламаються і вивертаються з коріння, зриває дахи
53,5 192,60 Жорсткий ураган Руйнуються кам’яні споруди й металеві мости
58,6 210,96 Жорсткий ураган Руйнуються кам’яні споруди й металеві мости

Вплив зелених насаджень на перетворення латерального потоку в радіальний.Латеральний повітряний потік, зустрівши на своєму шляху зелені насадження, змінює швидкість, переходячи у спрямовану догори радіаль. Водночас перед стіною зелених насаджень створюється зона підвищеного, а за ними – зниженого тиску, що посилює турбулентність (лат. turbulentus – бурхливий, невпорядкований) потоку.

Латеральні повітряні потоки, зустрічаючи перепони перетворюються в стаціональні (рис. 6). Швидкість латералей за масивом зелених насаджень залежить від проникності деревостану, зокрема його породного складу, густоти та будови фітоценозу. По-різному, наприклад, будуть стримувати латеральний потік одноярусне насадження з підліском і без нього або ж триярусне насадження.

Сповільнення латерального потоку перед системою зелених насаджень починається на віддалі 10 висот деревостану. Чим вища швидкість вітру (20–30 м/с), тим більша турбулентність і сильніший вплив неослабленого вітру на крони. Різновисотність дерев у наметі також сприяє формуванню радіальних стаціоналей. Зовнішня поверхня намету є нерівною, часто над нею виступають крони дерев, які завдяки своїй життєвій силі випереджують своїх однолітків у рості, й саме вони є збурювачами турбулентного повітря.

 

 

 


Рис. 6. Діаграми вітрового потоку (Grey, Deneke, Frederik, 1986):

а – пояси дахоподібної форми (поперечний переріз); б – пояси з вертикальними краями

 

Розподіл швидкостей вітру за висотою всередині деревостану можна розрахувати за формулою

V = [2,22 ×h/2 – 0,83(h/2)² + 0,10(h/2)² - 0,0029(h/2)4] × (0,076 V0 + 0,063) ,

де V – швидкість вітру над поверхнею ґрунту всередині деревостану, м/с;h – висота над рівнем ґрунту, м; V0 – швидкість вітру на відкритому просторі на висоті 10 м над землею, м/с.

Розрахунки розподілу швидкості вітру в лісопарках, парках, скверах міста, зроблені за цією формулою, нададуть змогу правильно проектувати системи вітрорегулювальних насаджень.

Вітер є головним фактором, який визначає форму стовбура, його міцність і надійність, що потрібно враховувати створюючи неширокі смуги й узлісся зелених насаджень. Під дією вітру на кронах дерев виникають сили опору, момент згину і відхилення осі стовбурів від вертикального положення (рис. 7).

Висота стовбура обумовлює напругу в механічних тканинах. Як відповідна реакція на даний чинник, дерева так розподіляють вироблений будівельний матеріал, щоб закріпитися коренем у ґрунті і сформувати стовбур у вигляді балки рівного опору. Такий стовбур буде мати найраціональнішу форму і однакову міцність у всіх перерізах за висотою.

Рис 7. Сила дії вітру на дерево: згин стовбура і виникнення моменту згину (В.П.Кучерявий, 2003):

V – швидкість вітру; G – маса частин дерева; L – плече сили

 

Дерева, які ростуть у насадженні – лісопарках, парках, – знаходяться в умовах взаємної вітрозахищеності. Тому в лісопарках та парках вітер проявляє себе на повну силу лише у верхній частині крон. Середні та нижні шари крон перебувають під дією послабленого вітру. Крона дерева, яке росте не в системі насаджень – окремо, повністю піддається впливу повітряного потоку. Дерева, що виросли в насадженнях, мають малий збіг стовбура до початку крони, а в кроні збіжність різко збільшується. Форма стовбура в цьому випадку має форму параболоїда (рис. 8).

Рис. 8. Схеми визначення сили вітру для дерева, яке:

а – росте в системі зелених насаджень; б – виросло окремо(В.П.Кучерявий, 2003)

 

Дерева, які виросли окремо, мають збіжистий стовбур, майже конічної форми. Стовбури дерев, що зростають в умовах насаджень, та тих, що виросли відокремлено, являють собою балки з однаковим опором, але характер розподілу вітрового навантаження й епюри моментів згину в них зовсім різні. Для дерева у деревостані зменшення моменту згину з висотою відбувається згідно з лінійним законом до початку крони, а далі – за параболою. У дерева, що росте окремо, момент згину вже від землі змінюється за параболою, тобто зменшується з висотою значно різкіше.

У старшому віці, коли стовбур разом з кроною набирають потужної маси, яка може не встояти під натиском вітру, в місцях з’єднань стовбура з коренем, тобто в місцях появи концентрації напруги від вітрового навантаження, утворюються прикореневі напливи. До появи напливів тут виникають максимальні деформації. Зворотною реакцією дерев є спрямування в цю зону великої кількості поживних речовин, за рахунок яких наростають річні кільця, а западини вирівнюються. Місце з’єднання стовбура й кореня набуває плавної стовщеної форми.

Вітер зі швидкістю 26,4 м/с (95 км/год), створює моменти згину і перевертання і не лише ламає дерева, а вивертає їх з коренями. Дуже часто спостерігається закономірність: якщо закріплення міцне, що властиве для глибоко дренованих ґрунтів, то сильний вітер ламає стовбур; якщо ж воно нетривке, а це характерно для дерев, які зростають на торфах, то дерева вивалюються з коренями. Аналогічне явище спостерігається й деревами, що мають поверхневу кореневу систему і ростуть на перезволожених або ж малопотужних ґрунтах, які підстелені глинами чи скельними породами.

Часто зламуванню та вивертанню з коренями піддаються дерева, які мають незадовільний санітарний стан: наявність внутрішньостовбурової гнилі. Таку картину нерідко можна спостерігати в старовинних парках та алейних посадках великих міст.







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1061. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия