Расчет коэффициента теплопроводности снежного покрова

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель работы – получение обобщенных простых формул для расчета коэффициента теплопроводности снежного покрова при расчетах его термического сопротивления. Для достижения цели было проведено сравнение формулы Н. И. Осокина, полученной на основе обобщения и корреляционного анализа существующих зависимостей для расчета коэффициента теплопроводности, имеющей дробные коэффициенты, с ее упрощенным вариантом с целыми коэффициентами. На основе линеаризации базовой функциональной зависимости были также получены простые линейные формулы для определения коэффициента теплопроводности в зависимости от плотности снега для двух характерных диапазонов плотности (200-300) и (300-400) кг/м3. Определены процентные ошибки в расчетах коэффициента теплопроводности снега, которые возможны при упрощении коэффициентов и линеаризации базовой параболической зависимости коэффициента теплопроводности от плотности снежного покрова. Установлено, что возникающие при линеаризации базовой функции ошибки не превышают 4,5%, что является вполне допустимым в инженерных расчетах. Расхождение результатов расчетов по базовой и упрощенной формуле (с округленными до целых значений первого порядка коэффициентами) не превышают 2,3% во всем рассмотренном диапазоне изменения плотности снега. Результаты численных расчетов представлены в виде графиков, которые позволяют наглядно оценить влияние упрощения расчетной формулы и ее линеаризации на точность определения коэффициента теплопроводности снежного покрова.

Об авторах

Александр Фёдорович Галкин

Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН

Email: afgalkin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5924-876X
Главный научный сотрудник;

Николай Афанасьевич Плотников

Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова СО РАН

Email: plotnikov-nikolay96@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6013-931X
аспирант; кафедра ;

Список литературы

  1. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Влияние термического сопротивления снежного покрова на устойчивость многолетнемерзлых пород // Криосфера Земли, 2016, т. XX, № 3, с. 105–112. doi: 10.21782/KZ1560-7496-2016-3(105-112)
  2. Шульгин, А. М. Климат почвы и его регулирование. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 300 с.
  3. Балобаев В.Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы севера Азии. Новосибирск: Наука, 1991. 193 с.
  4. Павлов А.В. Расчет и регулирование температурного режима почвы.­Новосибирск: Наука, 1980. 240с.
  5. Хабибуллин И. Л., Солдаткин М. В. Динамика промерзания сезонно-талого слоя криолитозоныс учетом наличия снежного покрова // Вестник Башкирского университета. 2012. Т. 17. №2. С. 843-846.
  6. Шульгин, А. М. Снежная мелиорация и климат почвы. Л. :Гидрометеоиздат, 1986. 70 с.
  7. Железняк И. И., Сакисян Р. М. Методы управления сезонным промерзанием грунтов в Забайкалье. Новосибирск: Наука. 1987. 128 с.
  8. Galkin A.F., Pankov V.Yu. Thermal Protection of Roads in The Permafrost Zone // Journal of Applied Engineering Science. 2022. Vol. 20, №2, Р. 395-399. doi: 10.5937/jaes0-34379
  9. Zhirkov, A., Sivtsev, M., Lytkin, V., Séjourné, A., Wen, Z. An Assessment of the Possibility of Restoration and Protection of Territories Disturbed by Thermokarst in Central Yakutia, Eastern Siberia // Land, 2023, 12(1), 197
  10. Park H., Fedorov A.N., Zheleznyak M.N., Konstantinov P.N., Walsh J.E. Effect of snow cover on pan-Arctic permafrost thermal regimes // Climate Dynamics, 2015, vol. 44, p. 2873–2895, doi: 10.1007/ s00382-014-2356-5
  11. Жирков А.Ф., Сивцев М.А.Оценка возможности восстановления защитного слоя в условиях Центральной Якутии//В сб.: Мониторинг в криолитозоне. Сборник докладов Шестой конференции геокриологов России с участием российских и зарубежных ученых, инженеров и специалистов. М., 2022. С. 444-450.
  12. Galkin A.F. Controlling The Thermal Regime of the Road Surface in the Cryolithic Zone // Transportation Research Procedia. 2022. V.63, pp. 1224-1228. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.06.128
  13. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны.-Новосибирск: «Гео», 2008. 229 с.
  14. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Накалов П.Р., Ненашев С.В. Термическое сопротивление снежного покрова и его влияние на промерзание грунта // Лед и снег. 2013, т. 53, № 1. С. 93–103.
  15. Сосновский А.В. Математическое моделирование влияния толщины снежного покрова на деградацию мерзлоты при потеплении климата// Криосфера Земли. 2006, Т. X. №3. С. 83-88.
  16. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А., Накалов П.Р. Термическое сопротивление снежного покрова и его изменчивость // Криосфера Земли, 2014, т. XVIII, № 4, с. 70–77.
  17. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Коэффициент теплопроводности снега и его изменчивость // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 3. С. 60–68.
  18. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Влияние стратиграфии снежного покрова на его термическое сопротивление // Лёд и Снег. 2013. Т. 53. № 3. С. 63–70. doi: 10.15356/2076-6734-2013-3-63-70 .
  19. Котляков В.М., Сосновский А.В., Осокин Н.И. Оценка коэффициента теплопроводности снега по его плотности и твёрдости на Западном Шпицбергене // Лёд и Снег. 2018. Т. 58. № 3. С. 343–352. doi: 10.15356/2076-6734-2018-3-343-352.
  20. Галкин А.Ф., Панков В.Ю., Фёдоров Я.В. Расчетный коэффициент теплопроводности бинарной смеси //Арктика и Антарктика. 2022, №4. С. 11-19. doi: 10.7256/2453-8922.2022.4.39349
  21. Galkin A.F., Pankov V. Yu., Zhirkova E.O. Thermal Conductivity of a Gravel Layer of a Road // E3S Web of Conferences 371, 03042 (2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202337103042

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).