Анализ русловых деформаций р. Амур на участке Хабаровского водного узла
Обследование участков рек с применением инструментов информационной системы. Анализ деформаций русла реки Амур в окрестности города Хабаровска. Использование информации о деформации русла в процессе строительства объектов инженерной защиты левого берега.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.09.2021 |
| Размер файла | 465,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Вычислительный центр ДВО РАН
Анализ русловых деформаций р. Амур на участке Хабаровского водного узла
Д.И. Потапов
И.И. Потапов, д. ф.-мат. н.
Хабаровск, Российская Федерация
Аннотация
Разработана информационная система, позволяющая хранить и обрабатывать натурные экспериментальные данные для обследуемых участков рек.
С использованием инструментов информационной системы, выполнен анализ деформаций русла реки Амур в окрестности города Хабаровска, показавший, что на исследуемом участке реки происходят значительные деформации русла, информацию о которых можно использовать для верификации новых математических моделей, описывающих деформацию русла.
Ключевые слова: русловой процесс, береговая эрозия, цифровая модель местности, ретроспективный анализ, р. Амур.
Введение
Данная публикация является развитием работы [1]. В анонсированную ранее информационную систему добавлены инструменты, позволяющие выполнять анализ русловых процессов по имеющимся данным натурных наблюдений. За период 2018-2019 гг. в информационную систему добавлены более 16000 новых записей в базу данных, полученных в процессе проведения экспедиций по гидрологическому мониторингу реки Амур на участке Хабаровского водного узла (рис. 1). Целью натурных измерений является получение объективной информации о динамике изменения поверхности русла во времени. В экспедициях, проводимых лабораторией вычислительной механики ВЦ ДВО РАН, выполнялись промеры глубин р. Амур. Проходы судна, с которого производились промеры глубин, выполнялись через 150-200 м, примерно перпендикулярно динамической оси потока реки.
Рис. 1. Изолинии несрезанных глубин р. Амур между островами Большой Уссурийский и Кабельный, построенные по наблюдениям за 12.08.2018
Для контроля прибрежной донной поверхности выполнялись 4-6 проходов судна вдоль берегов реки, через 20-40 м. Во время промеров глубин велись наблюдения за уровнями воды по гидропосту «Хабаровск».
Инструментарий информационной системы позволяет на основе данных натурных измерений создавать цифровые модели донного рельефа за различные годы. В настоящий момент информационная система предоставляет возможность проводить анализ русловых деформаций для участка реки между островами Кабельный и Большой Уссурийский за 2005 -2008, 2018 и 2019 гг.
Одной из основных возможностей построенной информационной системы является создание на основе данных о промерах глубин цифровых моделей с различной степенью сглаживания донного рельефа, с последующей возможностью выполнения анализа изменений донного рельефа за периоды наблюдения.
Для построения цифровой модели русла применялся метод триангуляционного покрытия с определением уровней дна русла в вершинах триангуляционной сетки с последующим ее сгущением.
информационный деформация русло амур инженерный защита
Анализ русловых изменений
В качестве примера, позволяющего продемонстрировать возможности разработанной информационной системы, в данной работе выполнен анализ деформаций дна русла и берега острова Большой Уссурийский в окрестности слияния реки Амур и протоки Амурская.
На рис. 1 приведен оцифрованный фрагмент Хабаровского водного узла в окрестностях острова Большой Уссурийский. Изолиниями показана несрезанная глубина р. Амур между островами Большой Уссурийский и Кабельный на 12.08.2018 (Reef Master 2.0). Для анализа русловых деформаций на рассматриваемом участке реки были определены три поперечных створа (рис.1) с координатами вершин створов, приведенных в табл. 1.
Таблица 1
|
Створ |
Первая точка створа |
Вторая точка створа |
|||
|
Долгота |
Широта |
Долгота |
Широта |
||
|
№ 1 |
135.061713065567 |
48.4400746026278 |
135.019475318964 |
48.4496534457969 |
|
|
№ 2 |
135.051198948387 |
48.4331168359478 |
135.019475318964 |
48.4496534457969 |
|
|
№ 3 |
135.036968634617 |
48.4294473288631 |
135.019475318964 |
48.4496534457969 |
На рис. 2 приведен пример окна информационной системы «Амур», используемого для задания створов, в которых проводится анализ изменений донной поверхности. В окне отображается триангуляция цифровой модели местности для исследуемого участка реки за 2018 г. и показан створ №1.
Перейдем к более детальному рассмотрению процессов деформации донной поверхности и правого берега реки Амур в створах реки, определенных в табл. 1.
На рис. 3 для створа №1 приведены восстановленные профили срезанных глубин за периоды 2005-2008 и 2018-2019 гг.
Рис. 2. Окно анализа донного рельефа
Рис. 3. Профили срезанных глубин H в створе №1, как функции от натуральной координаты створа S
Отступление берега за весь период наблюдения с 2005 г. по 2019 г. в створе №1 составляет 144.1 м. Из графиков видно, что в период с 2005 г. по 2007 г. глубина потока меняется слабо, при этом имеются значительные береговые деформации, достигающие 23.8 м за 2007, 2008 гг. В табл. 2 представлены данные о скорости размыва правого берега в створе №1.
Таблица 2
|
Размыв, |
Годы наблюдений |
|||||
|
м/год |
2005-2006 |
2006-2007 |
2007-2008 |
2008-2018 |
2018-2019 |
|
|
Берег |
13.5 |
10.3 |
23.8 |
4.8 |
4.4 |
|
|
Дн° |
0.2 |
0.4 |
3.2 |
0.27 |
0.2 |
Однако после 2008 г. скорость размыва уменьшается, и в период с 2008 г. по 2018 г. отступление берега составляет всего 48.1 м за 10 лет, т.е. 4.81 м в год, что согласуется с измерениями за 2018, 2019 гг., когда отступление берега было определено в 4.4 м в год.
Замедление берегового размыва привело к тому, что усилился размыв глубоководной части русла. Усиление активного размыва глубоководной части русла, возможно, связано [2, 3] с перераспределением расхода речного потока после строительства в 2005 г. переливных запруд в протоках Пемзен- ская и Бешеная, что привело к возрастанию расхода, реализующегося через основное русло реки Амур до 2-9%. Косвенно на это указывает увеличение площади поперечного сечения реки.
Отметим, что за период наблюдения глубоководная часть русла из формы, близкой к параболической, со средним уклоном берега в 3 градуса, претерпела сильный перекос в сторону правого берега, в результате средний уклон берега за 2018 - 2019 гг. достиг 8.5 градуса. При этом максимальная глубина русла увеличилась почти в два раза - от 7.3 м в 2005 г. до 14.0 м в 2019 г.
На рис. 4 для створа №2 приведены восстановленные профили срезанных глубин за периоды 2005-2006, 2008 и 2018-2019 гг. Измерения глубин для участка реки, через который проведен створ №2, в 2007 г. не проводилось.
Рис. 4. Профили срезанных глубин H в створе №2, как функции от натуральной координаты створа S
Из анализа глубин на рис. 4 видно, что в створе №2 происходит максимальное отступление берега острова Большой Уссурийский, составляющее 161.3 м за весь период наблюдения с 2005 г. по 2019 г., что объясняется, наряду с наибольшей кривизной русла на данном участке реки, отсутствием бронирования берега в отличие от створа №1.
На рис. 4 из графиков срезанных глубин видно, что отступление берега в створе №2 согласуется с основными тенденциями, характерными для створа №1. Характеристики скорости размыва правого берега в створе №2 представлены в табл. 3.
Таблица 3
|
Размыв, |
Годы наблюдений |
||||
|
м/год |
2005-2006 |
2006-2008 |
2008-2018 |
2018-2019 |
|
|
Берег |
16 |
47.7 |
8.86 |
9.1 |
|
|
Дно |
-0.24 |
0.71 |
0.07 |
0.33 |
На рис. 5 приведены восстановленные профили срезанных глубин в 2005-2006, 2018-2019 гг. Измерения глубин для участка реки, через который проведен створ №3, в 2007 и 2008 гг. не проводилось.
Рис. 5. Профили срезанных глубин H в створе №3 как функции от натуральной координаты створа S.
В створе №3 происходит наименее активное отступление берега острова Большой Уссурийский, составляющее 47.3 м за весь период наблюдения с 2005 г. по 2019 г. Малая скорость отступления правого берега реки Амур и слабое изменение глубин русла обусловлены прохождением створа №3 через область подхода основного гидродинамического потока к правому берегу реки.
Однако необходимо отметить, что за период наблюдения практически в два раза увеличилась глубина русла, что согласуется с данными для других створов. Параметры скорости размыва даны в табл. 4.
Таблица 4
|
Размыв, |
Годы наблюдений |
|||
|
м/год |
2005-2006 |
2008-2018 |
2018-2019 |
|
|
Берег |
19.5 |
1.58 |
3.8 |
|
|
Дно |
0.85 |
0.18 |
0.75 |
Обсуждение
Анализ русловых и береговых деформаций выполнен посредством сопоставления срезанных профилей глубин (дна), полученных для заданных створов 1-3. Профили глубин построены с использованием цифровых моделей глубин, полученных по гидрографическим съемкам за 2005-2008 гг. и 2018-2019 гг.
Отметим, что характер русловых деформаций существенно зависит от участка русла. Так, в створе №1 отступление берега в районе уреза воды составило менее 5 м в год. В створе №2 имеет место максимальная на рассматриваемом участке береговая эрозия, достигающая 10 м за год. Береговая эрозия правобережной части русла №3 проявляется слабо.
Заключение
Разработана информационная система, позволяющая хранить большой объем натурных экспериментальных данных, делать выборки данных для построения цифровых моделей речного русла за разные временные периоды, обрабатывать цифровые модели для анализа русловых процессов.
Из анализа русловых деформаций рассматриваемого участка р. Амур можно сделать вывод, что на рассматриваемом участке реки происходят значительные изменения донного и берегового рельефа русла. Информацию о величинах и направлении развития этих изменений можно использовать для верификации различных новых русловых моделей.
Литература
1. Потапов И.И., Потапов Д.И. Анализ русловых процессов участка р. Амур в окрестности Хабаровска за 2005-2007 гг. // Информатика и системы управления. - 2018. - №4(58). - С. 150-156.
2. Отчет о научно-исследовательской работе. Государственный мониторинг р. Амур в районе строительства объектов инженерной защиты левого берега в Хабаровске. - СПб.: ЗАО "Ленгипроречтранс", 2005.
3. Отчет о научно-исследовательской работе. Государственный мониторинг р. Амур в районе строительства объектов инженерной защиты левого берега в Хабаровске. - СПб.: ЗАО "Ленгипроречтранс", 2006.
Размещено на allbest.ru
Подобные документы
Будівництво грандіозного двох'ярусного мосту через Амур – знизу залізничного, зверху автомобільного. Пошук оптимальних технічних рішень під час будівництва. Організація реконструкції мосту через Амур. Необхідність будівництва другої черги мосту.
реферат [34,7 K], добавлен 18.03.2011Сооружение "Царского" Амурского моста и его значимость. Реконструкция моста через Амур. Амурский мост как единственный однопутный участок железнодорожного пути на всем протяжении от Москвы до Владивостока. Строительство второй очереди моста через Амур.
контрольная работа [25,0 K], добавлен 14.07.2010Виды и причины деформаций земной поверхности. Нарушение требований инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий. Последствия деформаций на застроенной территории. Экстренные и плановые методы усиления карстозащищенности зданий (сооружений).
реферат [1,9 M], добавлен 22.01.2014Характеристика конструкции системы пересекающихся балок. Расчет несущего настила. Условия прочности для пластической стадии деформаций. Коэффициенты условий работы. Требуемый момент сопротивления балки. Учет развития ограниченных пластических деформаций.
курсовая работа [422,9 K], добавлен 23.11.2010Историческое планировочное развитие г. Хабаровска. Преобразование линейной структуры города в радиально-кольцевую структуру и развитие ее в шести направлениях. Основные градостроительные проблемы. Анализ проектных предложений по развитию г. Хабаровска.
реферат [1,5 M], добавлен 15.03.2015История создания Хабаровского моста. Однопутный железнодорожный мост через реку Амур. Торжественная закладка моста. Максимальная площадь кессона. Музей истории Амурского моста, этапы его реконструкции, экономические затраты. Проект подводного тоннеля.
реферат [512,6 K], добавлен 05.06.2011Принципы и значение установления возможных причин деформаций и их величин для правильного проектирования и производства геодезических измерений. Процесс реставрации памятников архитектуры, его основные этапы и основные критерии оценки эффективности.
реферат [14,9 K], добавлен 09.12.2015Планировка района теплоснабжения, определение тепловых нагрузок. Тепловая схема котельной, подбор оборудования. Построение графика отпуска теплоты. Гидравлический расчет магистральных трубопроводов и ответвлений, компенсаторов температурных деформаций.
курсовая работа [421,6 K], добавлен 09.05.2012Оценка места строительства. Объемно–планировочное решение жилого дома, конструктивное решение. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, расчет нагрузок и деформаций. Технология строительного производства. Работы основного периода строительства.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 17.09.2011Изучение инженерно-геологических условий площадки под строительство сварочного цеха. Определение физико-механических свойств грунтов и их послойное описание. Построение инженерно-геологического разреза и расчёт допустимых деформаций основания фундамента.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 05.12.2012
