Введение к работе
g~lf-Сf
Актуальность работы
Большая часть территории России значительное время в году находится под снежным покровом. Поскольку развитая транспортная сеть расположена в Южных и Западных районах Европейской части страны, можно сказать, что основная часть внедорожной техники работает в качестве снего-ходной.
Сегодня важнейшим направлением развития транспортных систем стало повышение их экологической безопасности. Однако, при прохождении снегоходных машин, за счет снежного покрова и большой прочности мерзлого грунта, зимующие растения не подвергаются механическим повреждениям, поэтоигу экологические аспекты использования техники в зимний период оставались до сегодняшнего дня за пределами внимания.
Однако опыт эксплуатации транспортно-технологических машин в зимний период показывает, что растительность в зонах воздействия их движителей на снежный покров находится в угнетенном состоянии, а некоторые виды вообще отсутствуют.
В настоящей работе под экологией заснеженного опорного основания понимаются процессы жизнедеятельности многолетних травянистых растений, зтгующих в мерзлом грунте.
При строительстве автозимников снег искусственно уплотняется с тем, чтобы получился прочный плотный слой, который выдерживал бы транспортные средства. В результате увеличивается теплопроводность снега и уменьшается его воздухопроницаемость - взаимосвязь воздушных полостей в снежном покрове прекращается, когда плотность достигает 0,6 г/см3. Уменьшение пористости, воздухопроницаемости, снижение активности газообмена с подстилающими почвами отрицательно влияет на деятельность бактерий, которая важна для круговорота питательных веществ и формирования гумуса. Весной почва под колеей получает тепло позже, что, в частно-
ста, обусловлено более высоким альбедо обледеневшей колеи. Поскольку автозимники часто прокладывают по местам, закрытым от прямой солнечной радиации, с целью уменьшения влияния зимних оттепелей, они стаивают позже, чем окружающий снежный покров, так что вегетационный период под ними укорачивается. Если отсутствие в следах снегоходной техники деревьев и кустарников можно объяснить механическими повреждениями и длительным периодом восстановления, то отсутствие ряда многолетних трав подобным образом не может быть объяснено.
Согласно исследованиям биологов, гибель зимующих растений происходит главным образом вследствие вымерзания, т.е. процессов, происходящих в их тканях при воздействии отрицательных температур ниже некоторого критического предела. На наш взгляд, в результате деформации снежного покрова движителями транспортных средств происходит изменение характеристик тепло- и массопереноса в системе «заснеженное опорное основание - мерзлый грунт». Это изменение является определяющим при рассмотрении температурного режима мерзлого грунта и, следовательно, жизнедеятельности растений.
Следовательно, изучение влияния различных типов движителей на экологию заснеженного опорного основания является актуальной задачей.
Цель работы
Оценка влияния различных типов движителей транспортно-техноло-гических средств на снижение биологической массы зимующих растений.
Методы исследований
В теоретической части работы применены методы теории вероятности, методы нелинейного программирования и математического моделирования на ЭВМ. Экспериментальные исследования проведены в полевых условиях на натурных образцах элементов движителей. Все теоретические исследования и обработка экспериментальных данных выполнены с применением ЭВМ.
Основные положения, выносимые на защиту
Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению параметров снежного покрова в колеях транспортных средств;
Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению параметров теплопереноса в системе «заснеженное опорное основание - мерзлый грунт» после воздействия на снежный покров движителей транспортных средств;
Методика оценки экологических последствий использования техники в зимний период.
Научная новизна
-
Впервые рассмотрены процессы тепломассопереноса в системе «заснеженное опорное основание - мерзлый грунт», происходящие после воздействия движителей транспортных средств на снежный покров и влияющие на изменение биологической массы растений.
-
Разработана и обоснована математическая модель теплопереноса в системе «заснеженное опорное основание - мерзлый грунт».
-
Дано обоснование уменьшения биологической массы растений после воздействия движителей транспортных средств на снежный покров, за счет изменения температурного режима на глубине зимовки.
-
Создана методика оценки экологических последствий применения различных типов внедорожных транспортных средств в зимний период.
-
Выработаны рекомендации по определению рациональных конструктивных параметров движителей и оптимальных режимов движения по заснеженному опорному основанию с точки зрения минимизации экологических последствий.
Практическая ценность
Практическая ценность данной работы заключается в выработке рекомендаций для проектіфования, модернизации и эксплуатации внедорожных
машин, предназначенных для выполнения транспортно-технологических операций в зимний период.
Реализация работы
Результаты экспериментально-теоретических исследований внедрены для использования в НИЛ «РАЛСНЕМГ», НИЛ ССДМ, комитет по экологии Волго-Вятского региона.
Методики, алгоритмы и комплекс программ для ЭВМ используются в учебном процессе на кафедрах «Строительные и дорожные машины» и «Автомобили и тракторы» Нижегородского государственного технического университета.
Апробация работы
Отдельные этапы и основное содержание работы докладывались на международной конференции «Повышение эффективности работы колесных и гусеничных машин в суровых условиях эксплуатации» г. Тюмень 1996 г.; на международной научно-практической конференции «Развитие транспортно-технологических систем в современных условиях» г. Н. Новгород 1997 г.; на международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОИМЕХ - 98» г. Воронеж 1998 г.; на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы автомобильного транспорта в России» г. Н. Новгород 1998 г.
Публикации
Основное содержание диссертации опубликовано в 16 печатных работах и 3 научно-исследовательских отчетах.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и четырех приложений. Содержит 115 стр. основного машинописного текста, 35 рисунков, библиографию из 100 наименований и приложений на 34 страницах.
