一探究竟| 雪到底有多重?為何能壓垮臨時搭建物?
12月13日,我國中東(dong) 部地區大範圍雨雪天氣來襲。中央氣象台發布暴雪黃色預警,預計陝南、華北、黃淮北部、東(dong) 北地區南部和東(dong) 部等地有大到暴雪、局地大暴雪。
每年冬季,都有積雪壓垮臨(lin) 時搭建物的事故發生。那麽(me) 雪究竟有多重?為(wei) 何能壓垮臨(lin) 時搭建物?
雪也很危險?
雪這麽(me) 美麗(li) ,怎麽(me) 可能會(hui) 有危險呢?
您可別被TA軟綿綿的外表給騙了!
雪花本身並不重,5000到10000片雪花的總重量僅(jin) 為(wei) 1克。但遇到持續降雪天氣,雪花會(hui) 不斷聚集,1立方米的新雪,是由高達60億(yi) 到80億(yi) 片雪組成的,其具體(ti) 的重量已經很難用克計算了,所產(chan) 生巨大重量,足以壓垮樹木,以及臨(lin) 時搭建物。
那我們(men) 所住的建築是否有危險?
首先,我們(men) 先學習(xi) 一個(ge) 概念——
雪荷載
雪荷載是建築上的專(zhuan) 業(ye) 術語,指作用在建築物或構築物頂麵上的雪壓,即積雪作用於(yu) 建築物上的重力,它取決(jue) 於(yu) 雪的深度和積雪的單位體(ti) 積重量。雪荷載的數值直接關(guan) 係著我們(men) 的房子能承受多少積雪。
我們(men) 國家的建築物的抗雪壓能力,通常按照近50年出現過的最大雪壓來設計。但在實際統計過程中,由於(yu) 積雪的密度數據不齊全,隻能以平均密度來估算雪壓值,這就導致了基本雪壓值比實際雪壓值偏小的情況,但實際中,不少地方的雪壓可以達0.4至0.5千牛每平方米(0.1千牛相當於(yu) 10公斤的重量),甚至更高。
雪荷載實際上是一個(ge) 概率分析,地域不同,雪荷載也不一樣。東(dong) 北地區就要考慮得多一些。另外,建築物平麵屋頂、斜麵屋頂、角落等外形和位置不同,需要考慮的雪荷載也不一樣,容易積雪的地方,荷載量需要考慮得相對高些。
對雪荷載敏感的結構主要包括大跨度、輕質屋蓋結構,以及臨(lin) 時搭建物,極端雪荷載作用下容易造成結構整體(ti) 破壞,後果特別嚴(yan) 重。
雪有多重?
雪有多重?我們(men) 得先了解一下降雪量和積雪深度的概念。
降雪量 是指氣象觀測人員用標準容器將12小時或24小時內(nei) 采集到的雪化成水後,測量得到的數值,以毫米或厘米為(wei) 單位。
積雪深度 就是通常我們(men) 看到的雪的厚度,是積雪表麵到地麵的垂直距離,以毫米為(wei) 單位,它會(hui) 隨著降雪增加不斷累計。
通常情況下,一毫米降雪能積多少雪,與(yu) 地麵溫度和雪中的含水量等因素有關(guan) 。如果地麵溫度較高,雪落到地麵就立馬會(hui) 融化,也就不能形成積雪;如果雪中含水量大,積雪就相對薄一些;而含水量少,積雪深度就相對深一些。
數據顯示,在通常情況下,1毫米的降雪量,在北方相當於(yu) 下了8至10毫米厚的雪,在南方則相當於(yu) 下了6至8毫米厚的雪,主要是因為(wei) 北方雪的含水量比南方低。
如果房子的雪荷載為(wei) 0.7千牛每平方米,那麽(me) ,就相當於(yu) 房頂能承受每平方米70公斤的雪。如果按水的體(ti) 積算,每平方米能承受約0.7米高的水,而水的質量一定比雪大得多。所以,房屋可以承受每平方米大於(yu) 0.7米的積雪,至於(yu) 大多少還要看雪的密度。
雪可以分為(wei) 幹雪、濕雪。他們(men) 的密度不同,同體(ti) 積下的重量自然也不一樣。
幹雪:雪花在降落的途中,各氣層的溫度始終在0℃以下,這就使得它們(men) 能夠以雪花的姿態,降落到地麵,這就形成了“幹雪“。幹雪的水分含量少,雪中的空隙被空氣充滿,同體(ti) 積下重量相對較輕,但幹雪不易融化,很容易形成積雪,在我國北方的一些地區,積雪甚至能達到60至70厘米。在連續降雪的天氣下,下層積雪受重力的不斷擠壓,密度越來越高,重量也不斷增高。
濕雪:凍結的雪片,在降落過程中,通過一段溫暖層後,雪片趨於(yu) 潮濕、融化,這樣就形成了濕雪。顧名思義(yi) 濕雪的水分含量相對較高,用手一攥就能結團。所以在同等體(ti) 積下,濕雪的重量相對較重。濕雪的附著力較小,不易形成積雪,但如果雪下得夠大,濕雪就會(hui) 凍結在物體(ti) 上,冰體(ti) 呈白色堆積狀,融化而成的水將雪中的空隙填滿,迅速積累重量。
當氣層的溫度高於(yu) 0℃時,雪便融為(wei) 水滴而降落,這就是雨。
在監測降水量時,考慮到降落至地麵上的雪花大小、形狀以及積雪的疏密程度不同,所以雪是以融化後的水來度量來的。即用直徑為(wei) 20厘米的雨量桶收集雪花,待雪融化後讀數。
如果新雪的密度約為(wei) 每立方厘米0.05至0.1克,那麽(me) 100平方米的平麵屋頂積雪厚度為(wei) 20厘米,屋頂就會(hui) 承受1至2噸的重壓。房子確實“壓力山大”呀!
由此可見,大家需提前關(guan) 注氣象預報預警信息。遇上大雪或者暴雪天氣時,相關(guan) 部門或個(ge) 人需及時處理建築物、電線杆、樹木等的積雪和積冰,加固和檢修大跨度建築、臨(lin) 時搭建物,避免在臨(lin) 時搭建物中停留,防範災害風險。你學會(hui) 了嗎?
參考資料:中央氣象台 北京科技報 中國氣象報
專(zhuan) 家顧問:中央氣象台首席氣象服務專(zhuan) 家、決(jue) 策氣象服務首席 王維國
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