Методика расчета максимального стока для проектирования дорог в Шри Ланке

Современное состояние дорожной сети Шри Ланки характеризуется ее особой подверженностью воздействием опасных паводочных процессов и недостаточной защищенностью от них почти 90% территории этой страны.

Поэтому центральной проблемой дорожнопо хозяйства Шри Ланки является обеспечение надежно по функционирования дорожно-мостовых сооружений и их защиты от наводнений как при совершенствовании (реконструкции), так и при дальнейшем развитии дорожной сети.

В разрешении этой проблемы особое место занимают исследования, направленные на разработку национальной нормативно-методологической базы расчетов максимальных расходов воды для разработки проектностроительных решений и защитновосстановительных мероприятий.

Эти исследования нормы расчета максимального стока имеют особую актуальность, ранее в этой стране они не имели место, все это предопределило необходимость постановки настоящего исследования. Тема работы находится в соответствии с международным десятилетием (1990;1999 гг) по снижению последствий стихийных бедствий, объявленный 11.12.1990 г. Генеральной ассамблей ООН.

Цель работы: целью исследования является разработка региональных норм методики расчета максимального дождевого стока и его регулирования для проектирования нового строительства и реконструкции автомобильных дорог в Шри Ланке и разработка защитно-восстановительных противопаводочных мероприятий на существующей дорожной сети этой страны.

Задачи исследования: изучение и анализ особенности природных условий формирования и проявления паво-дочных процессов, гидрометеорологической изученности данного региона и результатов предшествующих научных и проектных работ предопределили следующие основные задачи диссертационного исследования:

• теоретическое обоснование выбора наиболее целесообразной модели расчета максимальных расходов воды, исходя из особенностей, степени изученности факторов и условий формирования паводочных процессов, а также с учетом требований и задач дорожного строительства в Шри Ланке;

• установление расчетных критериев вероятности превышения максимальных расходов и уровней воды для проектирования дорожно-мостовых водопропускных сооружений с учетом степени ответственности этих сооружений в Шри Ланке;

• изучение метеорологических условий формирования максимального стока, определение на его основе расчетных ливневых характеристик и выявление закономерностей их пространственно-временной изученности на территории Шри Ланки;

• обоснование расчетных характеристик и параметров влияния подстилающей поверхности водосборов на величины максимальных расходов воды;

• обоснование и разработка методов учета наиболее специфических природно-техногенных факторов регулирования максимальных расходов воды;

• разработка практических рекомендации по расчету максимальных дождевых расходов воды в условиях Шри Ланки.

Методы исследования: методика исследования по решению поставленных задач предусматривала следующую последовательность их выполнения:

• сбор, систематизацию и анализ качества исходных данных наблюдений за атмосферными осадками и расходами воды по гидрометеорологической сети Шри Ланка;

• анализ, обобщение результатов предшествующих исследований максимального стока с целю выработки принципов и направленности исследования, а также установления расчетного метода определения максимальных расходов воды и его параметров;

• проведение численного эксперимента по многолетним рядам метеорологических наблюдений с определением расчетных ливневых характеристик и их пространственно-временной изменчивости по годовым, месячным, суточным и другим временным интервалом измерений атмосферных осадков;

• разработка методики расчета максимального стока с количественным обоснованием параметров расчетной формулы;

• влияние региональных факторов природнотехногенного регулирования максимального стока и обоснования методов их расчета;

• сопоставительный анализ результатов расчета с исходными данными наблюдений и оценкой достоверности результатов исследований.

Результаты выполненных работ по решению поставленных выше задач и методика исследования каждой из них более подробно рассмотрены в четырех главах диссертации .

Научная новизна работы состоит в следующем: рекомендованы расчетные величины вероятности превышения (ВП) максимальных расходов воды для дорог1 Шри Ланкиразработана методика расчета максимальных расходов воды для расчета водопропускных и другихискусственных сооружений при проектировании и строительстве автомобильных дорогпроизведено пространственно-временное распределение расчетных подовых, месячных, суточных сумм и часовых интенсивностей дождевых осадков различных ВП установлены коэффициенты редукции дождевых осадков по площади их одновременного орошенияполучена зависимость длины водотока от площади бассейна.

На защиту выносится: результаты численного эксперимента по определению основных параметров кривых распределений вероятностей превышения годовых сумм осадков и их расчетных величинкарты-схемы распределения подовых сумм осадков 1%, 2% и 3% ВП по территории Шри Ланкираспределение среднегодовых сумм осадков по Шри Ланкеметодика определения часовых сумм осадковрасчетные величины часовой интенсивности осадков и карта-схема их распределения 0,33%, 1%, 2%, 3% и 10% ВП по территории Шри Ланкирасчетная формула максимального дождевого стока и методы обоснования ее параметров с учетом региональных факторов естественного и искусственного регулирования в условиях Шри.

Ланкирекомендация по расчету максимальных расходов воды.

Апробация работы: основные положения и результаты исследований были доложены и получили одобрение на научно-исследовательских конференциях МАДИ-ТУ (1997 1999 гг.), на заседании кафедры «Изыскания и проектирование дорог» МАДИ-ТУ и на научно технического совета Союздорпроекта (199г).

Публикация: по результатам исследований опубликованы 2 работы.

Структура и обгьем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографии, включающей 130 наименований, в том числе 7 на иностранных языкахсодержит 34 7 страницы машинописного текста, в том числе 37 таблиц, 74 рисунков и 11 приложений.

ВЫВОДЫ.

В результате выполненных исследований произведено :

1.Обоснование расчетных критериев вероятности превышения для расчетов максимальных расходов и уровней воды и их нормирования применительно к категориям и капитальности автомобильных дорог и дорожным водопропускным сооружениям Шри Ланки.

2.Обоснование расчетной структуры формулы и входящих в нее параметров для определения максимальных расходов воды в условиях Шри Ланки, разработаны рекомендации по практическим расчетам этих параметров.

3.Сопоставление расчетов по рекомендуемой формуле (4.1) с результатами расчетов Гидропроекта и М. Ф. Срибного по бассейнам рек Келани Ганга и Валаве Ганга.

4.Изучение возможностей учета аккумуляции части паводочного стока перед малыми дорожными водопропускными сооружениями и сформулированы рекомендации по условиям ограничения этой аккумуляции в условиях Шри Ланки.

5.Изучение возможностей инженерногидрометеорологических изысканий для расширения информации об условиях формирования максимального стока на конкретных водосборах пересекаемых дорогами и уточнения расчетных параметров и характеристик этого стока. Сформулированы рекомендации по проведению этих изысканий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основе выполняемого диссертационного исследования была разработана методика расчета максимальных расходов воды дождевых паводков и практические рекомендации по расчету максимального дождевого стока для проектирования дорожных сооружения в Шри Ланке.

По предназначению, составу и степени проработки параметров расчетной формулы и их пространственно-временному распределению по территории Шри Ланки предлагаемая методика, а также практические рекомендации отвечают требованиям, предъявляемым к региональным нормам максимального стока в дорожном строительстве.

Эти нормы, наряду с возможностью непосредственного их практического применения на конкретных объектах Шри Ланки, могут быть в дальнейшим регламентированы в этой стране и в качестве национальных строительных норм (или другого уровня технических нормативов) при определении гидрологических характеристик максимального стока. Они применимы как для проектирования автомобильных дорог и мостов, так и для разработки мероприятий по борьбе с паводками и защите от них различных объектов народного хозяйства и окружающей природной среды.

По результатам исследования были обоснованы и предложены расчетные величины критериев вероятностей превышения максимального стока по определению отверстий водопропускных сооружений для различных категорий автомобильных дорог Шри Ланки.

По возможности оценки расчетных параметров различной вероятности превышения от 0,1 до 10% эти региональные нормы могут быть использованы для проектирования временных и вспомогательных сооружений в мостостроении, а также в других отраслях капитального строительства, включая гидротехническое и железнодорожное .

Разработка региональных норм максимального дождевого стока и практических рекомендаций для их применения в Шри Ланке составляет главный научный результат диссертационного исследования. К частным результатам настоящей работы, имеющим самостоятельное значение для гидрологического обоснования и научного сопровождения строительства объектов различного народнохозяйственного предназначения могут быть отнесены следующие:

1.Экспериментально подтверждена возможность применения параболических кривых распределения ежегодных вероятности превышения полного и составного с касательными концевыми частями для интерполяции и экстраполяции эмпирических распределений и расчета суточных, месячных и годовых сумм дождевых осадков применительно к метеорологическим условиям Шри Ланки;

2.Произведены пространственновременные распределения расчетных годовых, месячных, суточных и часовых сумм дождевых осадков по территории Шри Ланки, предназначенные для расчетов максимального стока, а также для оценки составляющих водного баланса и определения соответствующих гидрометеорологических характеристик в районе исследования;

3.Разработана методика расчета часовой интенсивности дождевых осадков по родовым, месячным и суточным их максимумам;

4.Установлена региональная зависимость для определения расчетных критериев одновременного выпадения дождевых осадков по площади исследуемого района;

5.Обоснована структура расчетной формулы для определения максимального расхода дождевого стока в условиях Шри Ланки и дана количественная оценка всех ее параметров.

Отмеченные выше результаты, полученные лично автором, выносится на публичную защиту для соискания ученой степени кандидата технических наук.

Направленность и результаты диссертационной работы отвечают решению Генеральной ассамблей ООН от 11.12.1987 о начале с 1990 г. международного десятилетия по снижению последствий стихийных бедствий, XX всемирному дорожному конгрессу (г.Монреаль, 3−9 сентября 1995 г.), а также требованиям строительного нормирования в России и сопредельных с ней стран. Результаты работы могут содействовать дальнейшему сотрудничеству различных государств в расширении сведений о колебаниях различных гидрологических процессов и методах их инженерной оценки в неизученных или сла-боизученных географических регионах.

Задачи дальнейших исследований по данной проблемы является совершенствования отдельных методик расчета, постановке более широких натурных исследований за работой построенных дорожно-мостовых сооружений, изучение и учет влияния хозяйственной деятельности человека на формирование максимального стока, .сбор и обобщение сведений о последующих паводках и других опасных гидрометеорологических процессов, а также детальное изучение и разработка мер по охране водных ресурсов и окружающей среды при устройстве автомобильных дорог и сооружений на них в Шри Ланке.