Математичне моделювання параметрів протифільтраційних завіс для попередження підтоплення автодоріг
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.145319Ключові слова:
підтоплення автошляхів, зрошувальні поля, коефіцієнт фільтрації, математична модель параметрів протифільтраційних завісАнотація
Об'єктом дослідження є процес підтоплення дорожнього полотна в зоні впливу зрошувальних полів. Одним з найбільш проблемних місць є вплив таких техногенних факторів на рівень ґрунтових вод, як зрошувальні поля та автошлях, що переважають природні фактори. Надмірний вміст вологи знижує несучу здатність ґрунту, що призводить до прискореного руйнування і укорочення терміну служби дороги. У таких випадках для дороги з проблемами водовідведення потрібно більш частий ремонт і відновлення, ніж тій, на якій водовідведення функціонує нормально. Тому витрати на влаштування покриття необхідно порівнювати з витратами на підтримку водовідведення. Для збереження доріг та попередження їх підтоплення необхідний постійний контроль за станом рівнів ґрунтових вод (РГВ) та прогноз його змін.
В ході дослідження використовувалися математичні методи (аналітичне розв’язання диференціальних рівнянь фільтрації із залученням комп’ютерної програми Maple) для математичного моделювання параметрів протифільтраційної завіси. А також методи еколого-економічної оцінки та порівняльного аналізу для визначення вагомих факторів впливу на РГВ та впливу РГВ на довкілля.
Запропоновано інженерний захід для захисту дорожнього полотна від шкідливої дії ґрунтових вод, що передбачає встановлення протифільтраційної завіси вздовж автошляху. Проведене математичне моделювання параметрів протифільтраційних завіс, яке дозволить ефективно використовувати протифільтраційні завіси в боротьбі з підтопленням.
З рівняння руху рідкого середовища Полубарінової-Кочіної, було отримано рівняння Дюпюї, яке використано для рішення стаціонарної задачі визначення витрати води крізь протифільтраційну завісу. Далі було розв’язано стаціонарну задачу визначення витрати води крізь протифільтраційну завісу. Встановлено, що використання протифільтраційної завіси є ефективним навіть при таких параметрах: Кф≤0,7 м/доб, при більшій довжині та меншому заглибленні самої завіси. Отримані розрахунки параметрів дозволять використовувати протифільтраційні завіси в різних галузях для захисту від підтоплення різноманітних господарських об’єктів.
Посилання
- Olshanska, I., Rudyi, M., Pedan, V. (2016). Monitorynh pidzemnykh vod na terytoriyi Sumskoi ta Kharkivskoi oblastei. Zvedenyi informatsiynyi zvit Kharkivskoi kompleksnoi heolohichnoi ekspedytsii za 2006–2015 rr., 256.
- Serikova, E. N., Yakovlev, V. V. (2011). Additional infiltration into the groundwater at the metropolitan area (for example, Kharkov). Municipal economy of cities. Series: Engineering Sciences and Architecture, 97, 344–348.
- Pravyla No. 190 vid 1997-09-26. Tekhnichni pravyla remontu ta utrymannia avtomobilnykh dorih zahalnoho korystuvannia Ukrainy P-H.1-218-113-97.
- RSFSR. 20.03,79 g. Tekhnicheskie ukazaniya. po ukrepleniyu obochin. avtomobil'nyh dorog. VSN 39-79.
- ODN 218.3.039-2003 (utv. rasporyazheniem Mintransa RF ot 23.05.2003 N OS-461-r).
- Milyaeva, E. V., Mahatkov, I. D., Ermolov, Yu. V., Kirpotin, S. N. (2012). Razvitie podtopleniy vdol' nasypnyh dorog v usloviyah lesotundry Zapadnoy Sibiri. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta, 365, 206–211.
- Sologaev, V. I. (1999). Zashchita ot podtopleniya v gorodskom stroitel'stve. Ustroystvo i rabota. Omsk: SibADI, 56.
- Aver’yanov, V. N. (2014). Evaluation of the Impermeability of a Curtain Formed from Alluvial Clayey Loams Based on Study of the Microstructure of the Soil and Filtration Investigations. Power Technology and Engineering, 47 (5), 326–331. doi: https://doi.org/10.1007/s10749-014-0447-4
- Mordvintsev, K., Alwahab, Y. A. (2017). Evaluation of the Effectiveness of the Creation of Antifiltration Curtains in Hydroelectric Power Plant in Syria. Advances in Intelligent Systems and Computing, 634–639. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-70987-1_67
- Bruce, D. A., Dreese, T. L., Heenan, D. M. (2008). Concrete walls and grout curtains in the twenty-first century: the concept of composite cut-offs for seepage control. USSD 2008 Conference. Portland, 35.
- Polubarinova-Kochina, P. Ya. (1977). Teoriya dvizheniya gruntovyh vod. Moscow: Nauka, 664.
- Barenblatt, G. I., Entov, V. M., Ryzhik, V. M. (1984). Dvizhenie zhidkostey i gazov v prirodnyh plastah. Moscow: Nedra, 211.
- Perevoznikov, B. F. (1993). Zashchita avtomobil'nyh dorog ot opasnyh gidrometeorologicheskih processov i yavleniy. Moscow: Informavtodor.
- Muftahov, A. Zh., Korinchenko, I. V., Grigor'eva, N. M. et. al. (1991). Prognozy podtopleniya i raschet drenazhnyh sistem na zastraivaemyh i zastroennyh territoriyah. Moscow: Stroyizdat, 272.
- Rudakov, V. K. (1970). Metody prognoznyh raschetov vliyaniya orosheniya na rezhim gruntovyh vod. Voprosy gidrogeologichnskih prognozov v svyazi s irrigaciey zemel' i vodosnabzheniem. Trudy Dnepropetrovskogo gosudarstvennogo universiteta, 3, 123–127.
- L'vovich, Yu. M. (1980). Sovremennye konstrukcii i metody ukrepleniya na ob'ektah dorozhno-mostovogo stroitel'stva. Moscow: CBNTI Minavtodora RSFSR, 69.
- L'vovich, Yu. M., Motylev, Yu. L. (1979). Ukreplenie otkosov zemlyanogo polotna avtomobil'nyh dorog. Moscow: Transport, 199.
- Zolotarev, N. V. (2013). Modelirovanie podtopleniya i drenirovaniya melioriruemyh landshaftov metodom elektronnyh tablic s cel'yu prognozirovaniya ih sostoyaniya. Omsk, 22.
- Serikova, E., Strelnikova, E., Yakovlev, V. (2015). The Programme of Measures to Prevent Flooding on the Built-up Areas on Example of Kharkiv City. International Journal of Development Research, 5 (12), 6236–6240.
- Serikova, E. N., Yakovlev, V. V. (2012). Rol' upravlencheskih metodov v predotvrashchenii podtopleniya gorodov. Naukovyi visnyk budivnytstva, 68, 382–387.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Elena Serikova, Elena Strelnikova, Leonid Pisnia
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
