С ПРИМЕНЕНИЕМ СУДОВ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ
Ежегодно на водоемах России происходят чрезвычайные ситуации, связанные с отрывом льдин и гибелью любителей подледного лова. На их спасение затрачиваются большие материальные ресурсы, связанные с применением техники, в т.ч. вертолетов.
Поступление на оснащение подразделений государственной инспекции маломерных судов МЧС России (ГИМС) различных средств спасения на воде, в т.ч. судов на воздушной подушке (СВП), может оказать действенные меры по предотвращению таких чрезвычайных ситуаций.
В настоящее время разработан и находит широкое применение резонансный метод разрушения льда. Эксперименты по разрушению льда таким способом проводились на ледяном покрове толщиной 3 – 13 см Горьковского водохранилища с применением четырехместного СВП «Тайфун-01», а также СВП «Тайфун-02». При этом образуется канал битого льда шириной 4 – 5 ширин воздушной подушки СВП.
При достижении критической толщины льда на водоемах, имеющимися у подразделений ГИМС МЧС России судами на воздушной подушке необходимо оборудовать прибрежные полыньи, которые будут препятствовать выходу рыбаков на лед путем образования канала с чистой водой или битым льдом. Эти меры позволят снизить количество чрезвычайных ситуаций на водоемах и вероятность гибели любителей зимнего лова.
Подразделения ГИМС МЧС России должны продолжать эксперименты по применению резонансного метода разрушения льда с поступлением на их оснащение новых типов СВП.
В.Л. Шимитило
ФГОУ ВПО «Академия гражданской защиты МЧС России»
ПАВОДОЧНЫЙ ГИДРОГРАФ КАК ИНСТРУМЕНТ МОНИТОРИНГА
И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
При изучении поверхностных вод можно измерять различные гидрологические параметры, такие как уровень воды, расход воды и другие характеристики водного режима.
Гидрограф – график изменения во времени в реке или в другом водостоке любого такого параметра за год, несколько лет или часть года (сезон, половодье или паводок).
Наиболее распространенные типы гидрографов относятся к расходу потока Q и к высоте уровня воды H в реке [1].
Гидрограф строится на основании данных о ежедневных расходах воды или изменения уровня в месте наблюдения за речным стоком. На оси ординат откладывается величина расхода воды или уровни воды, на оси абсцисс — отрезки времени.
Гидрограф отражает характер распределения водного стока в течение года, сезона, половодья (паводка), межени. Гидрограф используется для вычисления эпюры руслоформирующих расходов воды или уровня воды.
Единичный гидрограф – гидрограф, показывающий изменение расходов воды или уровней во время единичного паводка.
Типовой гидрограф – гидрограф, отражающий общие черты внутригодового распределения расхода воды в реке или уровня.
Многолетний гидрограф паводка – расчётная паводочная волна в определённом створе водотока, характеризуемая определённым многолетним расходом, типовым гидрографом и соответствующим объёмом.
Паводочный гидрограф (см. рис.1) состоит из восходящей ветви, начинающейся в точке A, переходящей в гребень и затем – в нисходящую ветвь. Форма гидрографа определяется совместным воздействием нескольких компонентов стока. В частности, полный сток делится на две части: прямой поверхностный сток и постоянный (базисный) сток. Прямой поверхностный сток образуется в реке сразу после дождя (или таяния снега). Постоянный cток – стабильный, он формируется за счет подземных вод и подруслового потока [1, 2]. Такое разграничение несколько условно и соответственно имеется несколько способов расчленения гидрографов. На рис. 1 представлен наиболее простой способ, по которому постоянный сток отделяется горизонтальной прямой, начинающейся у точки поворота A и снова пересекающей гидрограф в точке B. Было бы интересно использовать гидрографы известных ливней для прогноза гидрографов, связанных с ожидаемыми дождями.
В этом способе делаются следующие основные допущения:
1. Продолжительность паводочной части гидрографа прямого поверхностного тока для данного дренируемого бассейна и при постоянной интенсивности выпадения осадков зависит только от продолжительности ливня и не зависит от его объема.
2. Величина ординаты гидрографа прямого поверхностного стока для данного дренируемого бассейна и при постоянной скорости выпадения осадков в данный (фиксированный) период времени пропорциональна этой скорости.
3. Гидрографы различных ливней в данном дренируемом бассейне могут быть наложены на один график.
Q tr
1 3 2
4
В
А
Продолжительность паводка Т
Рис. 1. Схематическое изображение гидрографа
tr – продолжительность выпадения осадков; 1 – восходящая ветвь; 2 – нисходящая ветвь; 3 – гребень; 4 – поверхностный сток
С помощью этих допущений можно, прежде всего, построить единичные гидрографы, представляющие собой гидрографы на единицу скорости выпадения ливней различной продолжительности, а также исходя из принципа суперпозиции, гидрограф дренируемого бассейна выразить в виде автокорреляционного инструмента [2]:
(1)
где x – скорость выпадения осадков; u(t) – функция отклика.
Последняя – равна гидрографу Q(t), полученному для, т.е. 
для единицы осадков, выпавших за бесконечно малый промежуток времени при t = 0. Он называется мгновенным единичным гидрографом:
(2)
Основная функция, характеризующая реакцию дренируемого бассейна на осадки, выражается, таким образом, мгновенным единичным гидрографом. В принципе его можно получить из любого гидрографа Q(t) для известной интенсивности выпадения осадков x(t) и для данного дренируемого бассейна путем интегрирования уравнения (1) для установления функции u(t) из (2). Теоретически это можно сделать, используя преобразования Лапласа. На практике это вызывает затруднения, поэтому в литературе предлагается ряд упрощенных методов.
Литература
1. Подземные воды мира. Атлас. Под ред. д.г.-м.н. проф. И.С. Зекцера. М: Наука, 2007.
2. Гавич И.К. Гидрогеодинамика. М: Недра, 1988.
В.В. Щекунов, канд. техн. наук, доц.,
С.В. Шеломенцев, канд. техн. наук, доц.,
С.С. Раднер, адъюнкт
ФГОУ ВПО «Академия гражданской защиты МЧС России»
Дата: 2019-12-22, просмотров: 284.
