Способ определения влажности снега
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К ° АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских Социалистических Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.01.80 (21) 2876409/18-25 с присоединением заявки № (53}М. Кл. G 01 " 1/11 Геоудеретееииьй комитет СССР (23) П риоритет t. Опубликовано 15.10.81. Бюллетень ¹ 38 {53) УДК 551.508. .7 (088.8) аа делам изооретеиий и открытий Дата опубликования описания 15.10.81 (22) Автор изобретения М. М. Багов I 1 Высокогорный геофизический институо (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ СНЕГА Изобретение относится к измерительной -технике, а именно к способам определения влажности снега. Известен механический способ определения влажности снега. Он основан на разделении при 5 помощи цен-рифути воды и снега в жидкости (например диэтиленанилине), плотность которой выше плотности снега, но ниже плотности воды. При вращении пробирки с пробой в центрифуге вода опускается на дно, а кристаллы льда всплывают. Количество воды определяют по мерным делениям пробирки. Затем определяют общий вес образца путем растапливания снега и аналогичного измерения.обьема. Влажность вычисляют как отношение первого отсчета объема воды ко второму (1). Этот способ является трудоемким, занимает много времени и имеет невысокую точность определения влажности снега. Известен также способ определения параметров диэлектрических веществ, основанный иа различии диэлектрической проницаемости снега и воды. Для определения влажности диэлектрический датчик (конденсатор) вводят в снежный покров, при этом происходит изменение частоты резонансной измерительной системы с которой он связан. Затем производят перестройку управляемого реактивного элемента (переменного конденсатора) до тех пор, пока частота резонансной системы не восстановится. По емкости 1теременного конденсатора с помощью градуировочной кривой определяют влажность снега (2). Этот способ определения влажности снега прост, занимает мало времени, позволяет производить дистанционные измерения влажности, однако не обеспечивает требуемой точности, так как диэлектрическая проницаемость снега зависит от его плотности, температуры и структуры, что необходимо учитывать при тарировке измерительных приборов и измерениях. Кроме того данный способ позволяет определить только абсолютную влажность - водосодержаиие снежного покрова. тогда как для прогноза лавинной опасности необходимо знать величину относительной влажности снега. Наиболее близким по технической сущности . к предлагаемому способу является калоримет87319 50 55 рический способ определения влажности снега, заключающийся в отборе образца снега, измерении его температуры, плавлении снега и определении влажности расчетным путем (3J Однако данный способ является сложным и трудоемким, так как он связан с многократным взвешиванием и многократным измерением.. температуры. Кроме того, определение необходимых параметров для вычисления влажности занимает много времени, в течение которого должно обеспечиваться хорошее термостатирование исследуемой пробы. Цель изобретения - снижение трудоемкости определения влажности. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения влажности снега, включающем отбор образца снега, измерение его температуры, плавление снега и определение влажности расчетным путем, измеряют плотность образца, затем выполняют плавление снега по сечению образца нагретой нитью, при этом измеряют время плавления и объем расплавленного снега, а влажность находят по формуле »» -У (804 0,Л ) А00оУ ЯМ (0,5t -80) 25 где 9 - мощность источника тока; Т - время плавления; Я - плотность снега; ч - объем расплавленного снега; t - температура снега. Предлагаемый способ определения относительной влажности снега заключается в том, что вырезают образец снега, измеряют его-температуру t и плотность Я, затем с помощью закрепленной в рамке металлической нити, .:нагретой электрическим током и перемещаю; щейся при нагревании вместе с рамкой под, действием собственной тяжести, расплавляют снег по сечению образца. При этом измеряют время плавления ь . Объем расплавленного снега определяется размерами нити (длиной, диаметром) и высотой образца. Уравнение теплового баланса для одного акта измерения имеет вид Q».= с m t + с mgt + mphil+ с milt» (1)» 45 где g - мощность источника тока, фт.; Ъ - время плавления снега нагретой нитью, сек.; с 0,5кайг.» Рад - удельная теплоемкость сухого снега; m 1l ч — m ь- масса сухого снега; р ч - масса расплавленного влажного снега; my - масса жидкой воды, содержащейся в объеме снега; 1 80maalq. - удельная скрытая теплота плавления льда1 с > 1кал/ - r pap -удельная теплоемкость воды; с,, m - соответственно удельная теплоемкость и масса нити. 1 4 Если высота образца h p> d (днаметра нити), то последним членом в уравнении можно пренебречь, тогда 9 Г = с (pv — m ) t + cllmllt + (уч— — m ), (2) относительная влажность снега LN = — ° 100 %. уч (3) Определяя иэ (2) m н подставляя ее значение в (3), находим а Ч7-РМ(ХФСС ) 0 Ъ ЯЧ (СбХ "Cg%- k Подставляя в (4) численные значения с а, с и ), получим Для удобства ширина образца снега взята равной длине нити 1 . При измеренным величинам р - плотность снега и - времени плавления объема ч снега вычисляют величину относительной влажности снега Е по формуле (5). Измерение основных параметров у и С в предлагаемом способе вместо определения массы жидкой воды в образца m и общей ..4ассы влажного снега m о в способе - известном позволяет исключить операции многократного взвешивания и измерения температуры и, тем самым, значительно упростить способ определения влажности снега и снизить его трудоемкость. Измерение плотности может быть выполнено любым известным способом, а время плавления снега может быть измерено секундомером. Предлагаемый способ осуществляется беэ применения термостата, что также упрощает способ и снижает его трудоемкость особенно в полевых условиях. Функцию термостата выполняет снег, температура которого не успевает измениться за время Г - время перерезания образца нагретой нитью, так как оно исчисляется секундами. На чертеже представлена блдк-схема устройства, реализующего способ определения влажности. На полке 1 в шурфе 2 консольно укреплена вырезанная из снежного покрова снежная балка 3, на свободный конец которой надета легкая рамка 4, состоящая из двух токонесущих стержней 5, нижние концы которых соединены изолятором расноской 6, а между верхними концами натянута металлическая нить 7. С помощью гибких проводников 8 нить 7 подсоединена через прерыватель 9 к источнику тока 10. » Для измерения величины перемещения рамки 4 на снежной балке 3 укреплена рейка 11.Ьф ч 873191 где 5 с делениями, указатель 12 который укреплен на одном из токонесущих стержней 5. Определение влажности снежного образца производ..т следующим образом. Обычными стандартными приборами измеояют плотность Р и температуру t снежной балки 3. Затем замыкают прерыватель 9, при этом нить 7, нагреваясь проходящим по ней электрическим током от источника 10, начинает оплавлять лежащий под ней снег, застав- 1р ляя рамку 4 под действием собственной тяжести перемещаться вниз, перерезая снежную балку 3. Как только рамка 4 переместится на определенное визуально с помощью рейки 11 и указателя 12 расстояние h, прерыватель 9 отключает и секундомером измеряют время ь перерезания образца.. Объем раснлавлениого нитью снега при этом v=h, где ло h - высота ооразца при его полном перерезании; - длина нити; о - диаметр нити; чч - влажность снега. q,Т-р ИОа = р, g op< -во Снежная балка шириной Ь = 30 мм и высотой h = 10 см перерезается нихромовой нитью диаметром d = 1,8 см, длиной 1 = Ь = 30 см I с целью определения влажности. При этом измеряются 9. плотность снега P = 0,28 г/см о темпеРатуРа снега т = - 3 С; объем расплавленного снега ч = h I.d = = 5,4 смЗ время плавления снега. = 53 сек. При мощности источника тока g 7,71 Вт относительная влажность снега, вычисленная по формуле (6), составляет W 12 %+ +%. Предлагаемый способ являетса дешевым, так как его осуществление .не связано с боль-, шими энергетическими затратами, что в условиях автономного питания играет большое значение. Формула изобретения Способ определения влажи снега, заключающийся.в отборе образца снега, измерении его температуры, плавлении сне.а и определении влажности расчетным путем, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения трудоемкости, измеряют плотность образца, затем выполняют плавление снега по сечению образца нагретой нитью, при этом измеряют время плавления и объем расплавленного снега, а влажность находят по форм- ëå ° 100 9Ь, gv (од -во> д - мощность источника тока; С - время плавления; р — плотность снега; ч - объем расплавленного снега; t - температура снега. Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Руководство по снеголавинный работам. Гидрометиоизда-, Л. 1965, с. 102. 2. Авторское свидетельство СССР У 421968, кл. G 01 W 1/11, 1974. 3: Руководство по снеголавинным работам, Гидрометеоиздат, Л., 1965, с. 97 (прототип). 873191 Составитель А. Платова Техрвд С.Мигунова Редактор Н. Воловик Корректор Н. Стел Заказ 9043/74 Филиал OlIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 735 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
