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Geometry and Density of Drifts Formed by Snow Fences

Published online by Cambridge University Press:  20 January 2017

Ronald D. Tabler*
Affiliation:
Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station, U.S. Department of Agriculture Forest Service, Laramie, Wyoming 82070, U.S.A.
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Abstract

This paper presents results from studies of snow-drifts formed by vertical-slat “Canadian” and horizontal-slat “Wyoming” snow fences having 50% porosity and heights H from 0.8 to 3.8 m, on nearly level terrain. Characteristics of equilibrium lee drifts behind the Wyoming fence include cross-sectional area 19.3H 2, length 30H, maximum depth 1.20H. and water-equivalent volume 6.8H2.18. Up-wind drift dimensions include maximum depth 0.5H and length 12H. Drifts behind Canadian fences are about 25% smaller than for the Wyoming design. Polynomial regression equations are fitted to drift profiles for both fence types. Relationships are presented for the effects of wind orientation and curvature of drifts near fence ends, as well as empirical equations describing pre-equilibrium geometry relative to degree of saturation. Mean density ρ (kg/m3) of drifted snow having depth y (m), is given by ρ = 376+158 log y.

Résumé

Résumé

Ce papier présente les résultats d’études des congères formées par des barrières à neige à éléments verticaux (“Canadiennes”) ou horizontaux (“Wyoming”) ayant une porosité de 50% et des hauteurs H de 0,80 à 3,80 m sur un terrain presque horizontal. Les caractéristiques de la congère en équilibre derrière une barrière “Wyoming” sont une surface de section transversale de 19,3H2, une longeur de 30H une épaisseur maximum de 1,20H et un volume d’équivalent en eau de 6,8H2.18.La congère côté au vent a une épaisseur maximum de 0,5H et une longueur de 12 m. Les congères formées par les barrières “Canadiennes” sont environ 25% plus petites que celles de géométrie “Wyoming”. On a construit des équations de regression polynomiales pour les profils des congères pour les deux types de barrières. Des relations sont proposées pour caractériser les effets de la direction du vent et pour la courbure de la congère près de l’extrémité de la barrière ainsi que des équations empiriques pour décrire la géométrie du pré-équilibre relatif au degré de saturation. La densité moyenne ρ (kg/m3) de la neige soufflée de profondeur y (m) est donnée par Géométrie et densité des congères formées par les barrières á neige. Ce papier présente les résultats d’études des congères formées par des barrières à neige à éléments verticaux (“Canadiennes”) ou horizontaux (“Wyoming”) ayant une porosité de 50% et des hauteurs H de 0,80 à 3,80 m sur un terrain presque horizontal. Les caractéristiques de la congère en équilibre derrière une barrière “Wyoming” sont une surface de section transversale de 19,3H2, une longeur de 30H, une épaisseur maximum de 1,20H et un volume d’équivalent en eau de 6,8H2,18 congère côté au vent a une épaisseur maximum de 0,5H et une longueur de 12 m. Les congères formées par les barrières “Canadiennes” sont environ 25% plus petites que celles de géométrie “Wyoming”. On a construit des équations de regression polynomiales pour les profils des congères pour les deux types de barrières. Des relations sont proposées pour caractériser les effets de la direction du vent et pour la courbure de la congère près de l'extrémité de la barrière ainsi que des équations empiriques pour décrire la géométrie du pré-équilibre relatif au degré de saturation. La densité moyenne ρ (kg/m3) de la neige soufflée de profondeur y(m) est donnée par ρ = 376+158 log y.

Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Arbeit legt Ergebnisse aus Studien der Driftablagerungen vor, die an Schneezäunen mit vertikalen (“Kanadischer” Typ) und horizontalen (“Wyoming”-Typ) Stäben bei 50% Durchlässigkeit und Höhen H zwischen 0,8 und 3,8 m auf nahezu ebenem Gelände entstanden. Zu den Charakteristiken der Gleiehgewiehtsdrift im Lee der “Wyoming”-Zäune gehören eine Quersehnittsfläche von 19,3H2, eine Länge von 30H, eine Tiefe von 1,20H und ein Volumen von 6,8H2.18 Wassergehalt. Die maximalen Driftdimensionen im Luv sind 0,5H an Tiefe und 12H an Länge, Driftablagerungen hinter “Kanadischen” Zäunen sind etwa 25% kleiner als beim “Wyoming”-Typ. Für die Driftprofile beider Zauntypen werden polynomiale Regressionsgleichungen angesetzt. Für den Einfluss der Windrichtung und für die Krümmung der Driftablagerung nahe den Zaunenden werden Beziehungen abgeleitet, ebenso empirische Gleichungen zur Beschreibung der Geometrie vor der Gleichgewichtslage in Abhängigkeit vom Grad der Sättigung. Die mittlere Dichte ρ (kg/m3) des Driftschnees von der Tiefe y (m) folgt der Beziehung ρ=376+158 log y.

Information

Type
Research Article
Copyright
Copyright © The Author(s) 1980 
Figure 0

Fig. 1.Profiles of equilibrium drifts formed by horizontal-slat, 50% porous snow fences on level terrain.

Figure 1

Fig. 2.Profiles of equilibrium lee drifts formed by vertical-slat, 60% porous snow fences on level terrain.

Figure 2

Table I.Mean measured dimensions for equilibrium drifts (with 95% confidence intervals)

Figure 3

Table II.Summary of empirical expressions describing dimensions of equilibrium drifts

Figure 4

Fig. 3.Cross-sectional area of equilibrium drifts as a function of fence height,for data in Table I

Figure 5

Table III.Summary of lee-drift dimensions reported in literature for 50%porous fences with height H

Figure 6

Fig. 4.Maximum depth of lee drifts formed by horizontal-slat fences as a function of cross-sectional area relative to that at equilibrium.

Figure 7

Fig. 5.Location of maximum depth of lee drifts formed by horizontal-slat fences as a function of cross-sectional area relative to that at equilibrium.

Figure 8

Fig. 6.Length of lee drift formed by horizontal-slat fences as a function of cross-sectional area relative to that at equilibrium.

Figure 9

Fig. 7.Cross-sectional area of up-wind drift AuP as a function of lee drift area Alee, for horizontal-slat fences. Areas are made dimensionless by dividing by the square of fence height H2.

Figure 10

Fig. 8.Maximum depth of up-wind drift as a function of lee-drift depth for horizontal-slat fences.

Figure 11

Fig. 9.Relative cross-sectional area of lee drift as a function of distance from end of horizontal-slat fences.

Figure 12

Fig. 10.Relative length of lee drift as a function of distance from end of horizontal-slat fences.

Figure 13

Fig. 11.Relative area of lee drift as a function of wind-departure angle. Drift area parallel to wind Aw was measured behind fences oriented perpendicular to the prevailing wind.

Figure 14

Fig. 12.Average (vertical) snow density as a function of snow depth for drifts before melt. Density was measured with a Federal sampler and corrected for overestimation.