Публикации автора

Оползневые процессы представляют серьезную угрозу для мелиорируемых территорий. Существующие подходы к противооползневой защите, как правило, не учитывают специфику гидромелиоративных систем, что приводит к конфликтам между регулированием водного режима почв и обеспечением устойчивости склонов. Целью настоящего исследования являлась разработка концепции системной интеграции противооползневых мероприятий с мелиоративным обустройством земель на основе методологии системного анализа и синтеза. В работе проанализирован жизненный цикл оползня – от потенциальной стадии до критической – и определены соответствующие каждому этапу типы защитных мер. Ключевым результатом исследования стала архитектура региональной информационно-аналитической системы поддержки принятия решений, объединяющая три контура управления оползневым риском: оперативный (система раннего оповещения на основе данных о влажности грунта, лаг до 24 ч), тактический (планирование мероприятий на срок до года) и стратегический (управление рисками и программами на 1–5 лет). Предложена схема интеграции противооползневых и мелиоративных систем, базирующаяся на создании единой дренажной сети и согласованном управлении уровнем грунтовых вод для его поддержания ниже поверхности скольжения. Научная новизна работы заключается в обосновании методики выбора оптимального комплекса защитных мер, учитывающей не только геомеханические факторы, но и задачи сельскохозяйственной мелиорации. Практическая значимость состоит в том, что реализация предложенной концепции позволит повысить эффективность инженерной защиты, снизить техногенную нагрузку на склоны и оптимизировать затраты за счет интеграции противооползневых и гидромелиоративных сооружений. Полученные результаты ориентированы на непосредственное использование при разработке проектной и рабочей документации в части инженерной защиты территорий для объектов капитального строительства, расположенных на склоновых участках.

Цель исследования – сравнение подходов к количественной вероятностной оценке устойчивости однородного склона методом Монте-Карло с использованием стандартного инженерного программного обеспечения и расширенного статистического анализа, а также оценка влияния выбора закона распределения на итоговый расчет вероятности обрушения. Методы. В качестве базового инструмента использован программный комплекс GeoStudio для детерминированного и вероятностного расчета коэффициента устойчивости FS четырьмя методами (Феллениуса, Бишопа, Янбу, Моргенштерна – Прайса). Для углубленного анализа реализовано моделирование по методу Моргенштерна – Прайса с помощью надстройки @RISK в MS Excel. Статистическая обработка результатов и идентификация законов распределения выполнены с использованием языка программирования R (пакет fitdistrplus), в том числе с применением графика асимметрии – эксцесса Каллена – Фрея.

Результаты. Статистический анализ эмпирического распределения коэффициента устойчивости выявил его положительную асимметрию и близость к распределениям экспоненциального типа (Вейбулла, гамма и т. д.). Аппроксимация данных распределением Вейбулла приводит к значению вероятности обрушения, в 33.8 раза превышающему оценку, полученную в предположении о нормальном распределении FS.

Выводы. Стандартные инженерные программы обладают ограниченным набором функций для адекватного вероятностного анализа. Без дополнительной статистической валидации их использование может привести к грубой недооценке риска из-за необоснованного предположения о нормальном законе распределения коэффициента устойчивости. Для корректной оценки вероятности обрушения необходим этап идентификации эмпирического распределения коэффициента устойчивости с использованием специализированного статистического инструментария. При моделировании устойчивости склонов рекомендовано рассматривать асимметричные распределения (Вейбулла, логнормальное).

Цель: разработка водозаборного сооружения для целей гидромелиорации земель в условиях забора воды из горных природных водных источников. Материалы и методы. Работа основана на теоретическом анализе гидрологической и геологической характеристики реки, который позволил провести расчет минимального стока, необходимого для стабильной работы водозаборного сооружения и гарантированного забора воды по периодам вегетации. Разработка конструктивных параметров водозаборного сооружения выполнена методом экспертной оценки с применением непараметрической статистики сравнением нескольких зависимых переменных. Определив требуемые качества для водозаборного сооружения, разработали конструкцию мелиоративного сооружения, адаптированную для условий горной и предгорной зоны Северного Кавказа. Результаты. Для достижения поставленной цели адаптирован статический метод анализа водозаборных сооружений, разработаны ведомости с факторной балльной шкалой для оценки экспертов. Коэффициент конкордации Кендалла составил 0,726, дан-ные согласованны, уровень значимости P меньше 0,05, различия между факторами существенны. Максимальную эффективность имеет послойно-решетчатый тип водозаборно-го сооружения. Разработана конструкция водозаборного сооружения донного типа, ис-ходя из гидрологического режима реки и способа подачи воды в систему. Данный тип сооружений демонстрирует высокую эффективность в условиях сложного рельефа местности и неустойчивого в течение вегетационного периода выращиваемых культур режима водного источника, обеспечивая стабильный забор воды при минимальном воздействии на экосистему. Выводы. Предложенная конструкция водозаборного сооружения может быть адаптирована к разным типам водных ресурсов и их колебаниям, что делает ее приемлемой для горных районов с переменным уровнем воды в природ-ных водных источниках. Минимальное воздействие на экосистему обеспечивается вы-сокой степенью очистки воды без значительных изменений в речных руслах.

Цель: с использованием контуров увлажнения исследовать динамику влаги в почвогрунтах на дренажном слое при капельном орошении для экономии водных ресурсов и обеспечения равномерного полива культур. Материалы и методы. В основу исследования положена теория влагопереноса при воздействии капельного орошения на почвогрунт. Контуры увлажнения изучены в лабораторных условиях на почвенном лизиметре, с помощью которого выполнено моделирование геологического разреза орошаемой территории, представленной сформированными на галечнике аллювиальными луговыми почвами. Мощность галечникового слоя принята до 3 м. Выполнен регрессионный анализ движения влаги, и получена математическая модель, описывающая характер ее движения на дренажном слое. Расчетный объем влажного грунта определялся на основании контуров увлажнения как результат вычисления объема образованной фигуры вращения по картограммам на каждый час полива. Результаты. Получены данные о распространении влажности в почвенном профиле по часам полива, которые представлены на картограммах, построенных при помощи персонального компьютера. На картограммах выделены контуры с одинаковой влажностью – изолинии, на которых отображалась влажность: 5; 10; 40 %. Установлено, что вода при расходе капельницы 2,5 л/ч достигает дренажного слоя через 4 ч после начала полива. Построен график распределения влажности в объеме почвогрунта по часам, который отражает динамику распространения подаваемой из капельницы воды с постоянным ее расходом за 10 ч полива. Вывод. Исследована динамика распространения влаги при капельном поливе в условиях грунтов, расположенных на дренирующей подушке. В условиях опыта при продолжительности полива культур свыше 8 ч наблюдается неэффективное превышение поливных норм и увеличение проектной мощности системы капельного орошения.