Прогнозирование динамики вод местного стока при таянии снега Текст научной статьи по специальности «Математика»

2. Акулин А.В. Организация рабочего места и подготовка операторов поста видеоконтроля в уголовно-исполнительной системе / С.А. Бажанов, Л.Ю. Казакова, Н.С. Клименков. - М.: УБ ФСИН России, 2007. - 48 с.

3. Бажанов С.А. Использование систем видеонаблюдения при осуществлении надзора за осужденными, содержащимися в исправительных учреждениях / С.А. Бажанов, В.Г. Попов, В.Г. Федоров под ред. А.В. Пискунова. - М.: НИИ ФСИН России, 2006. - 127 с.

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ВОД МЕСТНОГО СТОКА ПРИ ТАЯНИИ СНЕГА

А.А. Чудаков, старший преподаватель Воронежский институт ГПС МЧС России, г.Воронеж

Весной при наступлении первых потеплений происходит масштабное таянье снега, что приводит к подтоплению территорий значительной площади [1]. Причиной тому является движение поверхностных вод, не успевающих стечь в водоемы, уйти в грунтовые воды, испариться.

Для прогнозирования динамики поверхностных вод необходимо учитывать: рельеф местности, впитывающие свойств грунта, начальное состояния снежной массы, динамику таяния снега, осадки, влажность воздуха. Решение данной задачи возможно путем компьютерного моделирования [2, 3].

В результате разработана оригинальная программа «Программа для моделирования движения вод местного стока», предназначенная для моделирования динамики вод местного стока при масштабном таянии снега или интенсивного поступления жидкости с ливневыми дождями [4].

В работе в качестве примера демонстрации возможностей предлагаемой модели была выбрана местность с высоким ежегодным риском затопления: вблизи населенных пунктов с. Шуберское Воронежской области. Затопление может происходить при весеннем таянье большого объема снега. Причина выбора данной местности заключалась в наличии обширных статистических данных по затоплениям за последние 10 лет.

На рисунке 1 приведена карта рассматриваемых окрестностей с. Шуберское Воронежской области и карты затопления в первый день при таянии снега в установленном режиме.

Н, м

120 -100 -

О 1 2 3 I, км

Карта затопления в день таяния снега

Н, м 120 Н

110 -

100 -

Н, м

120 -100 -

0 12 3 I, км

Карта затопления установившаяся

-1-1-1-1-

0 1 2 3 4 1, км

Предлагаемая схема размещения датчиков уровня воды

Н

Рис. 1. Карта затопления в первый день при таянии снега в установленном режиме окрестностей с. Шуберское Воронежской области

Итогом работы программы моделирования движения вод местного стока, появляется возможность отследить вероятные места скопления талых вод.

При оцифровке карты местности вблизи населенного пункта с. Шуберское получено 1980 базовых точек.

Программа учитывает информацию о рельефе заданной местности из файла, подготовленного программой. В процессе работы программа просчитывает течение воды под действием разности уровней жидкости и высот рельефа. Программа выводит карту затопления местности, а также зависимость уровня воды от времени в заданных точках на карте (например, населенных пунктах, железнодорожных станциях, дорогах).

Модель движения вод местного стока позволяет получить серию карт затопления с временным интервалом в несколько часов или суток. На картах затопления черным цветом отмечены области затопления, в которых уровень воды превышает 0,1 м. Кроме того, для выбранных наиболее важных точек на карте, в частности, главной улицы населенного пункта, железнодорожного вокзала, федеральной автодороги и т.п. можно получить зависимости уровня воды от времени.

Установлено, что наибольшее затопление прогнозируется с 1 по 4 сутки с момента таяния снега, однако даже спустя 18 суток, анализируемый населенный пункт - частично затоплен (рис. 2).

Ж,

г= 1 сутки г= 4 сутки

1Г1Г

г = 13 сутки г = 18 сутки

Рис. 2. Эволюция карты затопления с. Шуберского и окрестности по мере ухода вод местного стока, образовавшихся в результате быстрого таяния снежного покрова. Время г указано с момента окончания таяния снега

в

Рис. 3. Сравнение прогнозируемой и реальной области затопления села Шуберское: а - прогнозируемая область затопления; б - реально формирующаяся; в - наложение

предыдущих областей друг на друга

Сравнительный анализ показал, что полученные результаты по затоплению местности вблизи населенного пункта с. Шуберское, хорошо соотносятся с соответствующими статистическими данными за последние 10 лет.

Предлагаемый подход учитывает с высокой детализацией рельеф местности, воспроизводит основные физические процессы, и на основе этого позволяет с высокой долей достоверности прогнозировать характер и динамику затопления заданной местности.

Полученные результаты позволят прогнозировать площадь территории и вносить изменения в алгоритм действий чрезвычайных служб при предотвращении и ликвидации последствий паводка.

Список использованной литературы

1. Семенова О.М. Анализ и моделирование процессов формирования стока в малоизученных бассейнах (на примере бассейна р.Лены). Дисс... канд.техн.наук. - СПб., 2008. - 216 с.

2. Советов Б.Я. Моделирование систем [Текст]: учебное пособие / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев - М.: Высш. шк., 1998. - 319 с.

3. Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. Ч. 2. - М.: Мир, 1990. - 400 с.

4. Калач А.В. Программа для моделирования движения вод местного стока / А.В. Калач, В.В. Посметьев, А.А. Чудаков // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013615705; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 18.06.2013 года.

5. Калач А.В., Чудаков А.А., Калач Е.В., Арифулин Е.З. Математическое моделирование водных систем противопожарного назначения // Технологии гражданской безопасности. 2013. - №3. - С. 9094.

6. Калач А.В., Чудаков А.А. Математическое моделирование водных систем противопожарного назначения / Вестник Воронежского института МВД России. 2014. - №1. - С.95-104.

7. Калач А.В., Чудаков А.А. Система контроля затопления населенных пунктов / Системы управления и информационные технологии. 2014. - №1. - С.69-73.

8. Калач А.В., Чудаков А.А., Афанасьева Е.В. Прогнозирование динамики вод местного стока при таянии снега / Технологии гражданской безопасности. 2014.- № 2 (40). - С. 92-94.

9. Чудаков А.А., Бондарь А.А. Планирование противопожарного водоснабжения в сельской местности / Современные технологии обеспечения гражд. обороны и ликв. последствий стихийных бедствий:

материалы всероссийской науч.-практ. конференции - Воронеж, 2013. -С. 33-36.

10. Чудаков А.А., Калач А.В., Посметьев В.В. Метод восстановления рельефа местности по картографическим данным для моделирования чрезвычайных ситуаций, связанных с движением поверхностных вод местного стока / Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий: материалы VI международной конференции - Воронеж, 2013. - С. 270-271.

11. Думачев В.Н., Пешкова Н.В., Калач А.В., Чудаков А.А. Ситуационное моделирование прорыва противопаводковой дамбы во время аномального наводнения на дальнем востоке летом 2013 года / Вестник Воронежского института ГПМ МЧС России. 2013. - № 4(9). - С 35-39.

12. Думачев В.Н., Пешкова Н.В., Калач А.В., Чудаков А.А. Ситуационное моделирование работы Зейской ГЕС во время аномальных наводнений / Вестник Воронежского института ГПМ МЧС России. 2014. -№ 2(11). - С 18-25.

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ РИСКА ОБМОРОЖЕНИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ НА ОТКРЫТОМ

ВОЗДУХЕ В АРКТИКЕ

Е.В. Шувакин, адъюнкт ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г.Воронеж

В настоящее время Арктическая зона Российской Федерации (АЗРФ) выделена в приоритетный объект государственной политики, что обусловлено высокой концентрацией в этом макрорегионе геополитических, оборонных, экономических, экологических, научных интересов страны. Но следует учитывать важную особенность АЗРФ, выделяющую ее среди других регионов России и определяющую условия социально-экономического развития, - экстремальные для постоянного проживания человека и организации хозяйственной деятельности природные условия. Поэтому актуальность гидрометеорологического обеспечения потребителей в АЗРФ не вызывает сомнений.

В силу необходимости выполнения оперативных задач подразделения МЧС России в АЗРФ осуществляют свою деятельность на открытом воздухе. При этом существует потенциальный риск получения личным составом травм от холода: переохлаждение всего организма, обморожение отдельных частей тела. Руководителями (органами