雪到底有多重?为何能压垮临时搭建物?

2023-12-13 16:34来源: 中国气象局

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  12月13日

  我国中东部地区大范围雨雪天气来袭

  中央气象台发布暴雪黄色预警

  预计陕南、华北、黄淮北部

  东北地区南部和东部等地

  有大到暴雪、局地大暴雪

  每年冬季

  都有积雪压垮临时搭建物的事故发生

  那么雪究竟有多重?

  为何能压垮临时搭建物?

  雪也很危险?

  雪这么美丽,怎么可能会有危险呢?

  您可别被TA软绵绵的外表给骗了!

  雪花本身并不重,5000到10000片雪花的总重量仅为1克。但遇到持续降雪天气,雪花会不断聚集,1立方米的新雪,是由高达60亿到80亿片雪组成的,其具体的重量已经很难用克计算了,所产生巨大重量,足以压垮树木,以及临时搭建物。

  那我们所住的建筑是否有危险?

  首先,我们先学习一个概念——

  雪荷载

  雪荷载是建筑上的专业术语,指作用在建筑物或构筑物顶面上的雪压,即积雪作用于建筑物上的重力,它取决于雪的深度和积雪的单位体积重量。雪荷载的数值直接关系着我们的房子能承受多少积雪。

  我们国家的建筑物的抗雪压能力,通常按照近50年出现过的最大雪压来设计。但在实际统计过程中,由于积雪的密度数据不齐全,只能以平均密度来估算雪压值,这就导致了基本雪压值比实际雪压值偏小的情况,但实际中,不少地方的雪压可以达0.4至0.5千牛每平方米(0.1千牛相当于10公斤的重量),甚至更高。

  雪荷载实际上是一个概率分析,地域不同,雪荷载也不一样。东北地区就要考虑得多一些。另外,建筑物平面屋顶、斜面屋顶、角落等外形和位置不同,需要考虑的雪荷载也不一样,容易积雪的地方,荷载量需要考虑得相对高些。

  对雪荷载敏感的结构主要包括大跨度、轻质屋盖结构,以及临时搭建物,极端雪荷载作用下容易造成结构整体破坏,后果特别严重。

  雪有多重?

  雪有多重?我们得先了解一下降雪量和积雪深度的概念。

  降雪量 是指气象观测人员用标准容器将12小时或24小时内采集到的雪化成水后,测量得到的数值,以毫米或厘米为单位。

  积雪深度 就是通常我们看到的雪的厚度,是积雪表面到地面的垂直距离,以厘米为单位,它会随着降雪增加不断累计。

  通常情况下,一毫米降雪能积多少雪,与地面温度和雪中的含水量等因素有关。如果地面温度较高,雪落到地面就立马会融化,也就不能形成积雪;如果雪中含水量大,积雪就相对薄一些;而含水量少,积雪深度就相对深一些。

  数据显示,在通常情况下,1毫米的降雪量,在北方相当于下了8至10毫米厚的雪,在南方则相当于下了6至8毫米厚的雪,主要是因为北方雪的含水量比南方低。

雪到底有多重?为何能压垮临时搭建物?

  1毫米降雪积雪量南北方差异对照

  如果房子的雪荷载为0.7千牛每平方米,那么,就相当于房顶能承受每平方米70公斤的雪。如果按水的体积算,每平方米能承受约0.7米高的水,而水的质量一定比雪大得多。所以,房屋可以承受每平方米大于0.7米的积雪,至于大多少还要看雪的密度。

  雪可以分为干雪、湿雪。他们的密度不同,同体积下的重量自然也不一样。

  干雪:雪花在降落的途中,各气层的温度始终在0℃以下,这就使得它们能够以雪花的姿态,降落到地面,这就形成了“干雪“。干雪的水分含量少,雪中的空隙被空气充满,同体积下重量相对较轻,但干雪不易融化,很容易形成积雪,在我国北方的一些地区,积雪甚至能达到60至70厘米。在连续降雪的天气下,下层积雪受重力的不断挤压,密度越来越高,重量也不断增高。

  湿雪:冻结的雪片,在降落过程中,通过一段温暖层后,雪片趋于潮湿、融化,这样就形成了湿雪。顾名思义湿雪的水分含量相对较高,用手一攥就能结团。所以在同等体积下,湿雪的重量相对较重。湿雪的附着力较小,不易形成积雪,但如果雪下得够大,湿雪就会冻结在物体上,冰体呈白色堆积状,融化而成的水将雪中的空隙填满,迅速积累重量。

  当气层的温度高于0℃时,雪便融为水滴而降落,这就是雨。

雪到底有多重?为何能压垮临时搭建物?

  图片来源:新华网

  在监测降水量时,考虑到降落至地面上的雪花大小、形状以及积雪的疏密程度不同,所以雪是以融化后的水来度量来的。即用直径为20厘米的雨量桶收集雪花,待雪融化后读数。

  如果新雪的密度约为每立方厘米0.05至0.1克,那么100平方米的平面屋顶积雪厚度为20厘米,屋顶就会承受1至2吨的重压。房子确实“压力山大”呀!

  由此可见,大家需提前关注气象预报预警信息。遇上大雪或者暴雪天气时,相关部门或个人需及时处理建筑物、电线杆、树木等的积雪和积冰,加固和检修大跨度建筑、临时搭建物,避免在临时搭建物中停留,防范灾害风险。你学会了吗?

  参考资料:中央气象台 北京科技报 中国气象报

  专家顾问:中央气象台首席气象服务专家、决策气象服务首席 王维国

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