Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Рефераты и статьи по географии

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка Подписчиков 236 RSS
←   Июль 2014   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://rusloved.ru
Открыта: 21-01-2006
Адрес автора: job.student.triz-owner@subscribe.ru

Автор
Rusloved

Статистика

236 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Рефераты и статьи по географии


''Рефераты и статьи по географии''
Электронная рассылка
http://subscribe.ru/catalog/job.student.triz 

Выпуск № 38. – 23 июля 2014 г. -- Сайт ''Русловые процессы'' http://rusloved.ru -- rusloved2009@yandex.ru

Приветствую Вас, дорогие географы!!!

Неравномерность плановых деформаций русел рек

 

В предлагаемой вашему вниманию работе будут рассматриваться плановые деформации речных русел.

Плановыми (горизонтальными, береговыми) деформациями рек называются поперечные смещения русел рек. Главным образом, рассматриваются размывы бровок подмываемых берегов.

Предлагаемая работа является актуальной и необходимой для прикладной гидрологии, так как в ней привлекается внимание к проблемам в области русловых процессов и предлагается метод определения интенсивности деформаций с использованием статистической обработки данных и последующего их анализа.

Для практики важно знать не среднемноголетнюю скорость размыва берегов, а максимальную. Это нужно для размещения на берегах зданий и сооружений. Для них требуется обеспечить безопасность при любых условиях размыва берега.

Уже более 100 лет на многих судоходных реках России проводятся периодические наблюдения за сложными для судоходства перекатами. Частота наблюдений лежит в диапазоне от одного раза в несколько лет до нескольких раз в навигацию; мониторинг деформаций самих русел осуществляется только на крупных судоходных реках при сравнении разновозрастных съемок русел, интервал между которыми может превышать 10 лет. При совмещенном анализе таких съемок можно получить только очень осредненные данные об интенсивности размывов и намывов речных берегов и местах их проявления, что при выборе участков для реализации тех или иных хозяйственных проектов может привести к серьезным ошибкам и непоправимым последствиям.

Вместе с тем, если гидрологический мониторинг стока воды и наносов ведется уже давно (более 150 лет), то геоморфологический мониторинг речных русел и пойм еще очень ограничен во времени и масштабах.

В настоящее время прогноз плановых смещений речных русел выполняется в соответствии с гидролого-морфологической теорией Государственного гидрологического института.

Основные положения этой теории изложены в книге Н.Е. Кондратьев, И.В. Попов, Б.Ф. Снищенко «Основы гидролого-морфологической теории русловых процессов» и других, а также во всех отечественных нормативных документах. Среди них можно выделить ВСН 163-83 «Учёт деформаций речных русел и берегов водоёмов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (нефтегазопроводов)».

Анализ нормативных документов по русловым процессам приводит к выводу, что существует только один метод прогноза плановых деформаций русла реки – путём прямой экстраполяции прежних скоростей смещения берега на будущий период.

Оценка смещения русел рек выполняется путём наложения друг на друга разновременных картографических и других материалов, на которых опознаются берега рек (карты, лоцманские карты, космические снимки, топографические съёмки и т.п.).

В соответствии с современными нормативными документами, экстраполируя смещение характерных точек русла по направлению и скорости, получают положение русла на прогнозируемый срок.

Таким образом, очевидно, что прогноз русловых деформаций по такому методу происходит по схеме:

1) Прямой ход: Определение фактической скорости.

L – деформации русла в метрах.

t = 1984 – 2014 = 30 лет – разность времени.

V ф = L / t – фактическая скорость.

2) Обратный ход: Определение прогнозного смещения.

t прогноз – срок эксплуатации.

L прогноз = t прогноз * V ф.

В результате получаем одно число, причем, нет гарантии, что оно характеризует максимальный размыв. А поскольку статистическая обработка вовсе не производилась, найти обеспеченность такого результата не возможно, она может оказаться в долгосрочной перспективе как 5%, так и 95%, т.е. вовсе не максимальной, а, наоборот, минимальной.

Таким образом, основным недостатком метода прогноза плановых деформаций, который предлагается в нормативных документах, является предположение, что полученные фактические значение размывов берегов являются верными.

При этом не учитывается, что полученное значение скорости смещения берега на основе наложения двух карт, по сути, является случайным и не отражает среднемноголетнего значения скорости размыва берега. В реальности размывы рек происходят крайне неравномерно, как во времени, так и по длине участка реки. Следовательно, требуется найти метод, хотя бы частично учитывающий многообразие природных процессов.

В представленной работе исходные данные по большим рекам были получены в результате наложения спутниковых снимков, взятых из интернета.

Было интересно посмотреть изменения деформаций русел рек по всему миру, однако, получить исходные материалы не удалось по рекам Южной Америки и Китая, а русла рек Европейской территории и Северной Америки оказались укреплены на всем своем протяжении. По этим причинам были взяты в основном реки Евразийского континента – Дунай, Волга, Кама, Иртыш, Обь, Селенга, Амударья, Вятка и Падма. Также были взяты именно большие реки, по той причине, что со снимков хорошо заметны границы их бровок, а значит, достаточно легко определять плановые смещения.

Стоит отметить, что, несмотря на то, что снимки можно было найти, их было очень мало, поэтому полученные ряды данных нельзя считать репрезентативными. Примеры исходных данных представлены в табл.

Участок на реке Дунай, протяженностью 1,1 км взят на границе Украины с Румынией недалеко от города Тулча (Тульчинское гирло (рукав, протока)), где среднегодовой расход составляет около 6400 , годовой сток Дуная равен 210 воды.

На примере излучины р. Иртыша наглядно видно, как поэтапно получались скорости размыва берегов. Плановые материалы наложены друг на друга.

Совмещение выполнено по хорошо опознаваемым контурам: здания, причалы, дороги, малые врезанные водотоки и т.п. На каждом космическом снимке были обрисованы бровки правого размываемого берега.

По намеченным створам измерены фактические расстояния отступания берега (м) и по периодам между датами космических снимков (∆t1 = 2009 – 2005 = 4 года; ∆t2 = 2012 – 2009 = 3 года) вычислены скорости размыва берега (м/год). Таким же образом были получены ряды исходных данных и по остальным большим рекам.

По малым рекам взяты материалы экспедиционных исследований на реках Удмуртии, проведенных Удмуртским университетом и на реке Керженец, проведенных МГУ по заказу Керженского государственно природного заповедника.

Ко всем имеющимся исходным рядам данных была применена статистическая обработка: рассчитано среднее значение скорости деформации за рассматриваемый период, коэффициент вариации и асимметрии, среднее квадратическое отклонение и дисперсия, были построены кривые распределения, проведена оценка рядов на однородность.

Таким образом, взяв совершенно разные реки, не привязанные к одной территории или относящиеся к одному типу руслового процесса, мы получили совершенно разные основные статистические параметры. Так Cv изменяется на больших реках в диапазоне от 0,42 до 1,1, и от 0,3 до 1,1 – на малых. Средний размыв колеблется на малых реках от 0,16 м в год до 0,39 м/год, а на больших разброс, конечно, гораздо шире – от 1,27 м в год до 219 м/год (на р. Падме).

Исходные ряды данных слишком коротки, что бы по ним можно было делать достаточно достоверный прогноз, поэтому, получив статистические параметры ряда, предпринималось его удлинение с помощью метода Монте-Карло.

В данном расчете в качестве используемой кривой обеспеченностей принята кривая трехпараметрического гамма-распределения, для построения которой необходимы Сv и Cs/Cv. Коэффициент автокорреляции принимается равным нулю.

Сначала по случайным числам в диапазоне от 0 до 1 получался ряд обеспеченностей, по которым пересчитывались значения распределения. В результате получены погодичные скорости размыва. Расчеты выполнены 100 раз (100 реализаций).

Получены результаты моделирования размывов берега реки Иртыш – семейство интегральных кривых.

По предложенной схеме нами по каждой реке (11 участков на больших реках и 20 участков на маленьких) было произведено по 100 реализаций и таким образом получено по 100 рядов данных, смоделированных на 30 лет. По полученному большому количеству 30-ти летних рядов построены зависимости размыва от времени, по ним четко виден диапазон разброса значений деформаций русла.

Полученные в результате моделирования ряды были также статистически обработаны. Сравнение параметров рек с разным типом руслового процесса не выявило закономерности. Анализ параметров больших и малых рек показал, что значительный или небольшой разброс значений деформации от размера реки не зависит.

Таким образом, было получено, что в целом на всех реках диапазон изменения Cv довольно небольшой – от 0,08 до 0,29. А сравнив его с разбросом коэффициента вариации, посчитанного по исходным рядам, удалось построить интересную зависимость.

Как уже упоминалось в предыдущем разделе, статистическая обработка смоделированных рядов выявила, что, с одной стороны, какую-либо зависимость пока найти трудно, а с другой некоторые закономерности все же выявить удалось – вариация у исходного ряда больше, чем у полученного.

Желая удостовериться, действительно ли существует такая закономерность, были произведены расчеты уже не на 30 лет, а на 100 лет, и получены интересные результаты.

Согласно представленным графикам, получается, что, чем больше лет выборка, тем стабильнее разброс – он практически оказывается постоянным, а, следовательно, и точнее прогноз. И напротив – чем короче исходный ряд – тем разброс неадекватно больше.

Таким образом, получается, что на данный момент, из-за отсутствия достаточного количества исходным материалов, а по русловым деформациям 10-15летнего (который мог бы дать более-менее адекватные результаты) ряда данных практически найти невозможно, мы сталкиваемся с ситуацией, когда приходится давать очевидно некорректный прогноз.

Также выяснено, что максимальные размывы больше средних в 1,15 – 2,05 раза, как следствие рекомендовано ввести повышающий коэффициент при расчете плановой составляющей профиля предельного размыва.

 

 

''Рефераты и статьи по географии''
Электронная рассылка
http://subscribe.ru/catalog/job.student.triz 

 

 
В избранное