Embed Size (px)
Citation preview
14.5.2013
1
Priprava podnebnih podlagza EUROCODE:
snežne in vetrne obtežbe
mag. Mojca DolinarARSO
Podnebje v Sloveniji
Alpsko in subalpsko podnebje Celinsko podnebje
Submediteransko podnebje
14.5.2013
2
Zahteve standarda za snežne obtežbe
• Snežne obtežbe s povratno dobo 50 let za celotno
območje Slovenije
• območja (cone) enotnega porasta snežne obtežbe (s
50-letno povratno dobo) z višino po standardu EN
1991-1-3
• evropska klasifikacija regij (alpska regija, mediteranska
regija)
Meritve snežne odeje
• snežna obtežba: teža snega na
enoto površine (kN/m2)
• vodnatost snežne odeje: vodni
ekvivalent, višina staljene vode v
snežni odeji (mm)
• meritve višine snežne odeje ob 7. uri
zjutraj na opazovalnih meteoroloških
postajah (185), vsakih pet dni na
nekaterih postajah meritve vodnatosti
snežne odeje (46)
• Reprezentativnost merilnega mesta!
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
15-19 20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55
dolžina meritev (sezona)
šte
vil
o p
os
taj
14.5.2013
3
Izračun snežne obtežbe na merilnih postajah
• najpogostejši model je empirično določena gostota snega pri maksimalni višini:
– enostaven izračun
– ne upošteva preobrazbe snežne odeje, podnebnih značilnosti, sesedanja snega
– možnost velike napake pri posameznih sezonah
• preverili smo odvisnost maksimalne snežne obtežbe (mase) od različnih spremenljivk
• najprimernejša pojasnjevalna spremenljivka je koren vsote kvadratov dnevnih višin skupnega snega (korelacija ~0,95), zajet vpliv kopičenja novozapadlega snega in stiskanja zaradi teže
snegavišinadnevna
sezonienivsnegavišin
dnevnihkvadratovvsotekoren
2
−
−
= ∑
d
d
d
h
K
hK
R2 = 0.8152
0
50
100
150
200
250
300
0 30 60 90 120 150
višina v cm
plo
sko
vn
a g
osto
ta (
kg
/m^
3)
Odvisnost ocenjene maksimalne snežne obtežbe oz.
ploskovne gostote od višine snega (zgoraj) in korena vsote
kvadratov višin snega (spodaj)
R2 = 0.9146
0
50
100
150
200
250
300
0 100 200 300 400 500 600
koren vsote kvadratov višin (cm)p
losko
vn
a g
osto
ta (
kg
/m^
3)
Izračun povratnih dob snežne obtežbe na merilnih postajah
• vhodni podatki: sezonske vrednosti največje snežne obtežbe (višine snega) na meteoroloških postajah
• razvrstitev podatkov po velikosti
• prireditev vrednosti empirične porazdelitvene funkcije Fe (Čegodajeva formula)
• parametra α in β sta regresijska koeficienta na grafu z abscisno osjo –ln(ln(1/F))
• točnost izračuna je odvisna od števila meritev in položaja na grafu (velika netočnost daleč stran od meritev)
• Prirejena Gumbelova metoda 0
50
100
150
200
250
300
-2 -1 0 1 2 3 4 5
-ln(ln(1/F))
najv
eč
ja v
išin
a s
neg
a (
cm
)
Porazdelitev izmerjenih največjih sezonskih višin
snega v Kranjski Gori (96 sezon).
letih)(vdobapovratna
funkcijeveneporazdelitparametra
1lnln
−
−
+
−−=
T
,
T
T)T(y
βα
αβ
0
50
100
150
200
250
300
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
F
najv
ečja
viš
ina s
neg
a (
cm
)
(izmerkov)podatkovštevilo
velikostipopodatkašt. zaporedno
40
30
−
−
+
−=
N
m
,N
,m)y(F
me
14.5.2013
4
Prostorska porazdelitev snežne obtežbe
• približno kvadratno naraščanje z višino, upoštevan vpliv preobrazbe (snežna območja)
• kartiranje maksimalne snežne obtežbe s povratno dobo 50 let:
– determinističen del modela: f(x,y,z,x2,y2,z2,xy), pojasni 93 % prostorske variabilnosti
– ostanki interpolirani s splošnim krigingom (korelacija med izmerjenimi in modelsko izračunanimi vrednostmi je 0,98 pri vplivnem radiju 60 km)
– Reprezentativnos vrednosti na karti: povprečje na 1 km2
Opredelitev snežnih območij po EUROKODU
• območja (cone) enotnega porasta snežne obtežbe (s 50-letno povratno dobo) z višino po standardu EN 1991-1-3
• evropska klasifikacija regij (alpska regija, mediteranska regija)
• izračun indeksa cone (necelo število) za vsako postajo na podlagi enačb
• kartiranje z univerzalnim krigingom, razmejitev con Z (0,5/1,5/2,5/3,5)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 200 400 600 800 1000
nadmorska višina (m)
snež
na
ob
težb
a (k
N/m
2)
.
CONA 1 CONA 2 CONA 3 CONA 4
regijeododvisenparameter,
(m)višinanadmorska
regijein coneododvisen,koeficient
)(kN/mobtežbasnežnatičičkarakteris
1
2
2
−
−
−
−
+=
reg
reg
A
A
k
s
A
Aks
( )
( )
−−+=
−−+=
5
04053250040
5
33054350330
,,,Z,.)reg.mediter(k
,,,Z,.)regalpska(k
14.5.2013
5
Končni rezultat:
4 alpske in 1 mediteranska cona
( ) [ ]( )
+⋅−∗−+=
2
72815/33,054,35,033,0
AZs ALPSKA REGIJA
( ) [ ]( )
+⋅−∗−+=
2
45215/04,053,25,004,0
AZs MEDITERANSKA REGIJA
Trajanje snežne odeje
LJUBLJANA
0
20
40
60
80
100
120
19
47
/19
48
19
52
/19
53
19
57
/19
58
19
62
/19
63
19
67
/19
68
19
72
/19
73
19
77
/19
78
19
82
/19
83
19
87
/19
88
19
92
/19
93
19
97
/19
98
20
02
/20
03
20
06
/20
08
20
12
/20
13
RATEČE
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
19
47
/194
8
19
52
/195
3
19
57
/195
8
19
62
/196
3
19
67
/196
8
19
72
/197
3
19
77
/197
8
19
82
/198
3
19
87
/198
8
19
92
/199
3
19
97
/199
8
20
02
/200
3
20
06
/200
8
20
12
/201
3
NOVO MESTO
0
20
40
60
80
100
120
1950
/19
51
1955
/19
56
1960
/19
61
1965
/19
66
1970
/19
71
1975
/19
76
1980
/19
81
1985
/19
86
1990
/19
91
1995
/19
96
2000
/20
01
2005
/20
06
2010
/20
11
MURSKA SOBOTA
0
20
40
60
80
100
120
1949
/19
50
1954
/19
55
1959
/19
60
1964
/19
65
1969
/19
70
1974
/19
75
1979
/19
80
1984
/19
85
1989
/19
90
1994
/19
95
1999
/20
00
2004
/20
05
2009
/20
10
14.5.2013
6
Maksimalna višina snežne odeje v sezoni
LJUBLJANA
0
30
60
90
120
150
19
47/1
94
8
19
52/1
95
3
19
57/1
95
8
19
62/1
96
3
19
67/1
96
8
19
72/1
97
3
19
77/1
97
8
19
82/1
98
3
19
87/1
98
8
19
92/1
99
3
19
97/1
99
8
20
02/2
00
3
20
06/2
00
8
20
12/2
01
3
RATEČE
0
30
60
90
120
150
180
210
240
19
47/1
948
19
52/1
953
19
57/1
958
19
62/1
963
19
67/1
968
19
72/1
973
19
77/1
978
19
82/1
983
19
87/1
988
19
92/1
993
19
97/1
998
20
02/2
003
20
06/2
008
20
12/2
013
NOVO MESTO
0
20
40
60
80
100
120
19
50/1
95
1
19
55/1
95
6
19
60/1
96
1
19
65/1
96
6
19
70/1
97
1
19
75/1
97
6
19
80/1
98
1
19
85/1
98
6
19
90/1
99
1
19
95/1
99
6
20
00/2
00
1
20
05/2
00
6
20
10/2
01
1MURSKA SOBOTA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
19
49/1
95
0
19
54/1
95
5
19
59/1
96
0
19
64/1
96
5
19
69/1
97
0
19
74/1
97
5
19
79/1
98
0
19
84/1
98
5
19
89/1
99
0
19
94/1
99
5
19
99/2
00
0
20
04/2
00
5
20
09/2
01
0
Vsota novozapadlegasnega v sezoni
LJUBLJANA
0
50
100
150
200
250
300
19
47/1
948
19
52/1
953
19
57/1
958
19
62/1
963
19
67/1
968
19
72/1
973
19
77/1
978
19
82/1
983
19
87/1
988
19
92/1
993
19
97/1
998
20
02/2
003
20
06/2
008
20
12/2
013
RATEČE
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
19
47/1
948
19
52/1
953
19
57/1
958
19
62/1
963
19
67/1
968
19
72/1
973
19
77/1
978
19
82/1
983
19
87/1
988
19
92/1
993
19
97/1
998
20
02/2
003
20
06/2
008
20
12/2
013
NOVO MESTO
0
50
100
150
200
250
300
350
400
19
50/1
95
1
19
55/1
95
6
19
60/1
96
1
19
65/1
96
6
19
70/1
97
1
19
75/1
97
6
19
80/1
98
1
19
85/1
98
6
19
90/1
99
1
19
95/1
99
6
20
00/2
00
1
20
05/2
00
6
20
10/2
01
1
MURSKA SOBOTA
0
30
60
90
120
150
180
19
49/1
950
19
54/1
955
19
59/1
960
19
64/1
965
19
69/1
970
19
74/1
975
19
79/1
980
19
84/1
985
19
89/1
990
19
94/1
995
19
99/2
000
20
04/2
005
20
09/2
010
14.5.2013
7
Najslabši scenarij snežne obtežbe v sezoni 2012/2013
januar februar
0
10
20
30
40
50
60
70
80
14 17 20 23 26 29 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28
viš
ina
sn
ežn
e o
de
je (
cm
)
0
40
80
120
160
200
240
280
320
viš
ina
pad
av
in (m
m)
višina snežne odeje padavine
65 cm 108,5 kg/m2
Skupna višina
snežne odeje
Snežna obtežba
65 cm (12 let)
108,5 kg/m2 (18 let) 136,0 kg/m2147,0 kg/m2
89 cm103 cm (1968/69)
290,0 kg/m2
Sezona 2012/2013 Rekord postaje Povratna doba 50 let Vse padavine v
snežni odeji
Zahteve standarda za vetrne obtežbe
• vetrne obtežbe s povratno dobo 50 let za celotno območje Slovenije
• območja (cone) enotnega porasta vetrne obtežbe s 50-letno povratno dobo)
Projektna hitrost (angl. the fundamental value of the basic
wind velocity vb,0): 10-minutna povprečna hitrost vetra s povratno dobo 50 let na višini 10 m nad površino nad ravnim odprtim terenom z nizkim rastjem, dovolj daleč od vetrnih ovir, neodvisna od smeri in letne dobe.
14.5.2013
8
Meritve hitrosti vetra
• Merilno mesto: odprta lega, travnata, gladka podlaga
• Meritve do leta 1990: klimatološki termini (7, 14, 21. uri)
• Opazovanje učinkov vetra (Boufortova skala)
• Zvezno merjenje hitrosti in smeri vetra (1990)
• Naraščanje hitrosti vetra z višino
Hitrost vetra: značilnosti v Sloveniji
Ekstremi:
• burja
• Karavanški fen
• neurja
Ekstremni sunki vetra:
• Kredarica 178 km/h
• Bovec 178 km/h
• Ajdovščina 170 km/h
• Podčetrtek 180 km/h
REPREZENTATIVNOST!
14.5.2013
9
Projektna hitrost vetra
• Izbor meritev (kontrola podatkov)
• Popravki meritev zaradi vplivov
okolice in višine meritev
• Analiza ekstremnih vrednosti
• Ocena napake: 0,5 – 4,6 m/s
• Prostorska (subjektivna) analiza
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
-2 0 2 4 6
-ln(-ln F)
najv
ečja
mesečn
a 1
0-m
inu
tna h
itro
st (m
/s)
Porazdelitev ekstremov:
Gumbelova ali Weibullova porazdelitev
Projektna hitrost vetra
Cona 1: projektna hitrost 20 m/s do
nadmorske višine 800 m, 25 m/s za
nadmorsko višino med 800 in 1600 m,
30 m/s za nadmorsko višino med 1600 m
in 2000 m ter nad 30 m/s (npr. 40 m/s) za
nadmorsko višino nad 2000 m.
Cona 2: projektna hitrost 25 m/s.
Zaobjema območje fena pod Kamniško-
Savinjskimi Alpami in območje
Trnovskega gozda ter Notranjske. Za
nadmorske višine med 1600 m in 2000 m
velja vrednost projektne hitrosti 30 m/s,
nad 2000 m pa nad 30 m/s (npr. 40 m/s)
Cona 3: projektna hitrost 30 m/s.
Zaobjema Primorje, Kras in del Vipavske
doline.
