авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Методика оценки состояния железнодорожной природно-технической системы в условиях эрозионной опасности с использованием аэрокосмического зондирования

-- [ Страница 3 ] --

Картографирование состояния ПТС определяется её двухкомпонентностью. С одной стороны, необходимо отразить воздействие природного окружения на инженерные объекты, с другой стороны – воздействие инженерных сооружений на окружающую среду. Для решения этой задачи, данные, полученные в результате дешифрирования, натурных исследований и расчетов, положены в основу для составления серии карт, имеющих единую форму отображения информации, представленную двумя блоками. Первый блок отражает природно-техногенные характеристики территории и представлен в традиционной двумерной манере, а второй выполнен в виде линейной диаграммы вдоль трассы железной дороги. Содержательная часть всех карт опирается на комплексный ландшафтно-геоэкологический подход, позволяющий интегрально анализировать природно-техногенные условия и процессы. Однако, задача оценки состояния ПТС с анализом, в первую очередь, воздействия природно-техногенных процессов, а среди них – овражной эрозии, на инженерные сооружения, определяет предпочтение для экзогеодинамической составляющей в индицируемых свойствах ландшафта. Таким образом, для создания карт применен принцип дифференциации территории по ведущему экзогенному геологическому процессу с переносом акцентов с потенциальной экзогеодинамичности (1:100000) на современную (фактическую) (1:25000 - 1:2500).

В качестве контурной основы карты оценки состояния ПТС выделены территории, обладающие определенным сочетанием состава приповерхностных горизонтов горных пород и облекающих их форм рельефа (стабилизирующий компонент ландшафта), обеспечивающие потенциальную динамику экзогенных геологических процессов. Реализация природного потенциала определяется состоянием верхних ярусов ландшафта – почвенно-растительного покрова, а при тотальной техногенной нарушенности территории – хозяйственным освоением.

Рис.2 Фрагмент карты-схемы оценки состояния ПТС

На основе анализа карты состояния ПТС выделены относительно опасные и опасные участки ПТС. Критериями выделения явились типовые инженерно-геодинамические ситуации, при которых в первом случае развитие процессов может способствовать критическим ситуациям, а во втором – приводит к ним.

При составлении карты устойчивости ПТС, территория дифференцирована по реализованному потенциалу каждого из ведущих процессов с оценкой интенсивности протекания процесса по площадным показателям, полученным на основании физиономических ландшафтных признаков, и по дискретным показателям, определенным в результате сравнительного анализа разновременных дистанционных и картографических материалов. Отдельные проявления природно-техногенных процессов отражены специальными знаками. При этом особое внимание уделено развитию овражной эрозии, как процесса, лимитирующего функционирование ПТС. Формы овражной эрозии подразделены по стадиям развития, для растущих оврагов показаны границы регрессивной эрозии на основании расчетных данных по максимальному линейному приращению с учетом естественных ограничений в виде зон отсутствия стока. Укрупнение масштабов и «приближение» к инженерным сооружениям ПТС изменяет информационную нагрузку карт от преимущественно природной к природно-техногенной и техногенной.

Рис.3 Фрагмент карты-схемы устойчивости ПТС.

В соответствии с этим принципом, карта прогноза критических ситуаций отражает фактическое и прогнозируемое состояние природных и технических компонентов ПТС в их взаимосвязи. Отличием данной карты от предыдущей является то, что в структуре её легенды находит отражение прогноз возможных критических ситуаций в состоянии ПТС (возможные деформации сооружений и их масштаб) и рекомендации по инженерной защите ПТС с использованием количественных характеристик (время взозможной деформации, протяженность деформируемого участка и др.).

Рис.4 Фрагмент карты-схемы прогноза критических ситуаций

Глава 3. Локальная геоинформационная система предупреждения природно-техногенных аварий ПТС дистанции пути Барнаул-Бийск как элемент структуры многоцелевого космического мониторинга

Специализированная база данных (СБД) локальной геоинформационной системы (ГИС) предупреждения природно-техногенных аварий ПТС дистанции пути Барнаул-Бийск структурно и тематически взаимосвязана с разрабатываемой межведомственной системой космического многоцелевого мониторинга (СКММ).

Методологической базой системы космического многоцелевого мониторинга является ландшафтно-картографическая основа (ЛКО), как совокупность карт, интегрированных в геоинформационную систему.

Содержание ЛКО определяют дифференцированный (компонентный) и комплексный (синтетический) принципы изучения геосистем: составляющие структуры ландшафта отражены в аналитических компонентных картографических моделях территории (картах): 1) геолого-геоморфологического строения; 2) почвенно-растительного покрова; 3) техногенных и природно-техногенных объектов; а интегральная оценка представлена в комплексной синтетической 4) ландшафтной карте (карте ландшафтного строения).

Многоцелевой характер мониторинга и большое количество потенциальных специализированных пользователей СКММ определяет дифференциацию ЛКО на две основных части: унифицированную базовую (регулярно обновляемую) и специализированную (формируемую по мере необходимости). Базовая часть ЛКО состоит из упомянутых выше четырех картографических моделей. На основе и в сопряжении с базовой частью ЛКО формируется специализированная часть ЛКО в зависимости от конкретных целей и задач космического мониторинга (Рис5).

Рис.5 Структура ЛКО СКММ

ЛКО включает картографические модели регионального (1:1000000-1:500000): локального (1:200000-1:100000) и детального (1:50000-1:25000) уровней. Структура СКММ определяет место специализированной базы данных и локальной ГИС предупреждения природно-техногенных аварий ж.д. Барнаул-Бийск как составляющей специального блока ЛКО в сопряжении с локальным и детальным информационными уровнями СКММ.

В основу формирования СБД положена реляционная модель. Информация, представляемая в базе, структурирована по тематическим, пространственно-временным и иерархическим признакам и подразделена на четыре группы: 1) Исходные (архивные) данные; 2) Пространственно-временные параметры; 3) Тематическое содержание; 4) Моделируемые (оперативные) данные (Рис.6).

Рис.6. Структура базы данных

На основе базы данных формируются картографические модели в виде набора информационных слоев, содержащих графические примитивы и объекты точечного, линейного или площадного характера, к которым приурочена атрибутивная информация о типах и параметрах объектов.

Рис.7 Структура локальной ГИС предупреждения природно-техногенных аварий

Глава 4. Обоснование рациональной инженерной защиты геотехнической системы железной дороги Барнаул-Бийск на участках эрозионной опасности. Детальное изучение геотехнической обстановки на критических участках показало, что во всех случаях причинами активизации оврагов явились непосредственные воздействия сооружений железной дороги – водопропускных труб и водоотводных канав. Материалы аэрокосмических съемок отчетливо отражают причинно-следственные связи в системе процесс-сооружение и этапы мероприятий по инженерной защите. Стратегия защиты подразумевала использование двух направлений – отвод стока непосредственно от вершины угрожающего вреза и совершенствование водоприемных конструкций в его пределах. В результате работ выяснено, что защитные сооружения оказывали как положительное, так и побочное отрицательное воздействие. При этом все применяемые методы можно свести к двум категориям по целям и последствиям: А - диссипирующие сооружения; Б - перераспределяющие сооружения.

Рис.8 Схема взаимодействия овражных форм с существующей системой инженерной защиты одного из участков ПТС.

Эффективность сооружений, перераспределяющих водные потоки, снижается за счет того, что, приостанавливая рост одних овражных врезов они стимулируют развитие других. Эффективность устройств, рассеивающих энергию, снижается за счет собственного неустойчивого состояния: кольматации дренирующих грунтов, деформации и разрушения защитных конструкций. Наблюдается прямая зависимость состояния защитного сооружения от объема избыточного стока. Неустойчивость защитных сооружений связана с не устраненной первоначальной причиной оврагообразования под влиянием железной дороги – превышение допустимых величин стока для равновесного состояния в эрозионных системах. Основной причиной разрушения защитных конструкций являются вертикальные деформации, связанные с продолжающимся глубинным врезом оврагов. Используя формулу равновесного продольного профиля (Маккавеев,1971) и характеристики наибольшей глубины оврага (Зорина,1979), устанавливается необходимая глубина заложения оснований быстротоков и водобойных колодцев для обеспечения устойчивого состояния (с применением эмпирической формулы для расчета предельной длины оврага).

Оврагообразование, угрожающее функционированию железной дороги Барнаул-Бийск представляет собой частный случай взаимодействия опасных природных процессов и инженерных сооружений. Комплексность и иерархичность предложенного подхода обеспечивает объективность оценок, опирающуюся как на установление общих причин и закономерностей опасных процессов, так и конкретных источников опасности. Это в свою очередь, дает возможность обеспечения взаимоувязанных решений на всех уровнях управления геотехнической системой и в целом территориального планирования.

Заключение. Представленная работа содержит результаты исследований и разработок автора, направленных на решение научно-практической проблемы предупреждения природно-техногенных аварий при эксплуатации железных дорог в равнинных условиях с интенсивным оврагообразованием. В результате проведенных исследований разработаны: 1) Методика оценки и картографирования геотехнического состояния железных дорог в условиях эрозионной опасности по данным аэрокосмического зондирования с использованием материалов аэрокосмического зондирования, базирующаяся на: а) составлении разномасштабного комплекса карт оценки состояния, динамики и прогноза критических ситуаций с рекомендациями по инженерной защите ПТС; б) оценке потенциальной и фактической природной опасности применительно к разноуровневому геотехническому картографированию; 2) Структура и состав специализированной базы данных локальной ГИС предупреждения аварийных ситуаций в системе управления функционированием железной дороги. Проведены комплексные обследования ПТС дистанции пути Барнаул-Бийск Алтайского отделения Западно-Сибирской железной дороги, определены опасные участки, проанализированы причинно-следственные связи, выработаны рекомендации по рациональной инженерной защите от овражной опасности и схемы инженерной защиты конкретных участков.

Перспективы использования разработанной методики определяются с одной строны потребностями эффективного управления ПТС, а с другой - включением её как специальной части в СКММ При этом, использование новых технических средств позволит перейти к виртуальным трехмерным динамическим моделям, структурированным на основе представленной тематической интерпретации состояния ПТС.

СПИСОК РАБОТ,

опубликованных по теме диссертации:

В том числе в периодических изданиях, рекомендованных ВАК:

  1. Шварев С.В. Инженерные аспекты морфоструктурно-неотектонического анализа юга Средней Сибири // География и природные ресурсы, 1992, №2, с.161-164
  2. Шварев С.В. Развитие мерзлотных и карстовых процессов на трассе Усть-Кут - Киренск - Непа // Транспортное строительство, 1993, №4, с.7-10.
  3. Шварев С.В. Овраги на трассе Барнаул - Бийск.// Путь и путевое хозяйство, 1994, №1, с.14-16.
  4. Шварев С.В. Оценка потенциальной овражной опасности с использованием рангового корреляционного анализа // География и природные ресурсы,1999, №1,с.123-127
  5. Шварев С.В. Оценка и картографирование потенциальной экзогеодинамической опасности территории при планировании линейных сооружений (на примере магистрального газопровода в Западной Сибири) - География и природные ресурсы, 2003, №3, с.151-155
  6. Ревзон А.Л., Шварев С.В. ГИС-технологии в системе предупреждения аварий на железных дорогах в условиях интенсивной эрозионной опасности // Экология и промышленность России, 2005, №12, с.27-31

В других изданиях:

  1. Носарев А.В., Рогаткина А.В., Шварев С.В. Предложения по унификации картографического обеспечения космического мониторинга зоны геотехнического риска, экологического влияния и социально-экономического воздействия магистральных железных дорог.//Научно-практическая конференция «Экологическая безопасность транспортных магистралей и ее правовое регулирование», Москва, МИИТ, 3-4 декабря 1996, тезисы докладов, М., МИИТ, 1996, с.5
  2. Асмус В.В., Григорьева О.Н., Кровотынцев В.А., Шварев С.В. Космический мониторинг зоны влияния проектируемой железной дороги на севере России: фрагмент ландшафтно-картографической основы.//Второе всероссийское совещание «Аэрокосмические методы и геоинформационные системы в лесоведении и лесном хозяйстве». Москва, Россия, 18-19 ноября 1998 г., тезисы докладов, М., 1998, с.51-56
  3. Asmus V.V., Grigorieva O.N., Krovotyntsev V.A., Shvarev S.V. The «Landscape-cartography base» fragment for space monitoring of Oulu-Archangelsk-Komi perspective transportal direction.//Proceeding 27th International Symposium on Remote Sensing of Environment, 8-12 June 1998, Scandic Hotel, Tromso, Norway, 488-491
  4. Шварев С.В. Экзогенная геодинамика Енисей-Путоранского региона: картографирование по дистанционным данным и анализ закономерностей.// «Геодинамика и геоэкология», Материалы международной конференции, Архангельск, Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 1999, с.408-410
  5. Суворов В.Б., Шварев С.В. Комплексный геосистемный принцип и специальное применение космического мониторинга для геотехнических и природоохранных целей // Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения. Материалы международной конференции. - Архангельск, Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 2002, с.800-803.
  6. Шварев С.В. Рангово-корреляционная оценка потенциальной опасности экзогенных геологических процессов для газопровода Заполярное - Уренгой.// Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения. Материалы международной конференции. - Архангельск, Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 2002, с.118-121.
  7. Беляев А.В., Галкина Г.С., Глазовский Н.Ф., Дражнюк А.А., Григорьева О.Н., Милехин О.Н., Печенкин И.Г., Рогожин Е.А., Шварев С.В. Перспективы создания ландшафтно-картографической основы (ЛКО) системы космического мониторинга северных регионов (СКМ «Север»): основные положения создания, рабочий образец и проект карты-схемы методических объектов ЛКО //Александр фон Гумбольдт и проблемы устойчивого развития Урало-Сибирского региона. Материалы российско-германской конференции, Тюмень, Тобольск, 20-22 сентября 2004 г., Тюмень, 2004, с.12-13.
  8. Асмус В.В., Беляев А.В., Вылеток А.В., Галкина Г.С., Долгих Н.А., Конюхов А.П., Лаженцев В.Н., Носарев А.В., Потапова О.А., Спиридонов Э.С., Хованский Б.Н., Шварев С.В. Научно-методические принципы, инновационная технология, пример и первоочередные объекты создания и использования ландшафтно-картографической основы (ЛКО) Единой системы космического мониторинга северных регионов (СКМ «Север») в целях решения актуальных проблем геоэкологической и геотехнической безопасности северных железных дорог. // Пятая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» - Материалы, МИИТ, 18-19 ноября 2004 г., с.40-41
  9. Шварев С.В. Принципы и первый опыт создания геолого-геоморфологического каркаса ландшафтно-картографической основы Системы космического мониторинга северных регионов (СКМ «Север») // Вторая Открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, ИКИ РАН, 16-18 ноября 2004 г.
  10. Shvarev S. Landscape-Cartography Basis for the Polygon “Kenozero” of the Geosystem Satellite Monitoring // PROCEEDINGS of the 31st International Symposium on Remote Sensing of Environment (ISRSE), 20-24 June 2005, Saint Petersburg
  11. Асмус В.В., Глазовский Н.Ф., Григорьева О.Н., Кровотынцев В.А., Кузнецов О.Л., Носарев А.В., Суворов В.Б., Фролов К.В., Шварев В.В., Шварев С.В. Первые научно-практические результаты ландшафтного подхода к созданию системы космического мониторинга северных регионов (СКМ «Север») // Вопросы обработки и интерпретации данных дистанционного зондирования Земли. СПб, Гидрометеоиздат, 2005, с.158-165


Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.