Для сохранения устойчивости зданий и сооружений во время строительства и в течение всего срока службы необходимо обеспечение несущей способности грунтовых оснований. Расчет сопротивления грунта основания нагрузкам в соответствии с СП 22.13330.2016 ведется на основании показателей сцепления и угла внутреннего трения. При этом данные показатели согласно п. 5.3.9 СП 22.13330.2016 должны определяться по ГОСТ 12248-2020. Авторами данной статьи ранее были отмечены недостатки методик полевых и лабораторных испытаний прочностных свойств грунтов, рекомендованных в вышеуказанном ГОСТ, что приводит к существенным ошибкам в измерении показателей сцепления и угла внутреннего трения. В данной статье проведена количественная оценка влияния погрешности измерения удельного сцепления на 1 кПа и угла внутреннего трения на 1 градус при расчете сопротивления грунта основания R, определяемого по методике расчета оснований по деформациям (п. 5.6 СП 22.13330.2016), а также при расчете вертикальной составляющей силы предельного сопротивления
В статье излагаются результаты расчета интенсивности смыва почвы вследствие водной эрозии на водосборе балки площадью 135000 м2. Предложена методика расчета смыва почвы, основанная на использовании свойств цезия-137 чернобыльского происхождения маркировать почву разной степени смытости. Расчетные уравнения, основу которых составили удельная активность цезия-137 (предиктант), площадь сбора и профильная кривизна (предикторы) разработаны для одиннадцати частных микроводосборов (расчетных участков). Предложена точечная карта интенсивности смыва почвы для изучаемого водосбора. Максимальные значения смыва на карте достигают более 20 тонн/га в год. Приводятся данные по интенсивности доставки смытого почвенного материала с водосборной поверхности ложбины в балку (1,5–2,0 тонн/га в год). Превышение в 20 раз точечных значений интенсивности смыва почвы над интенсивностью смыва почвы со всего водосбора свидетельствует о необходимости проведения дополнительных исследований по уточнению местоположения участков внутрисклоновой аккумуляции смываемого почвенного материала. Места аккумуляции маркируются отрицательными значениями профильной кривизны. В дальнейших исследованиях предполагается в зоны аккумуляции включать участки склоновой поверхности, расположенные в местах с положительными, но невысокими значениями профильной кривизны. Практическое значение исследования – землепользователи впервые получили карту пространственного распределения участков разной интенсивности протекания водной эрозии на малом водосборе в бассейне верхней Оки.
Статья посвящена истории изучения метелевого переноса снега, его значимости и междисциплинарным аспектам исследования. Для составления по возможности полной картины международной истории изучения метелевого переноса снега было изучено разными методами около 3000 работ на нескольких языках по темам связанным с метелевым снегопереносом. Была собрана информация по текущему состоянию развития направления, были сделаны выводы по актуальным проблемам и возможным путям их решения. Также были проанализированы варианты употребления основных терминов на русском и английском языках, найдены несоответствия в понимании некоторых терминов и предложен вариант стандартизации определений для единообразного применения терминов в международном общении.
Математическое моделирование гидрологического режима необходимо при обосновании инженерных мероприятий с целью защиты от наводнений, оценка русловых процессов – при обосновании инженерных мероприятий по обеспечению устойчивости русел рек. При нарушении устойчивости русел рек могут происходить значимые размывы русла и берегов рек, что может являться угрозой безопасности расположенных вблизи объектов. Поэтому оценка устойчивости русел рек и возможных размывов является актуальной задачей, решение которой осуществляется с использованием методов математического моделирования. В качестве исходных данных для моделирования используются результаты гидрологических наблюдений стока и уровенного режима рек, а также гидрометрических измерений координат поперечных сечений на исследуемом расчетном участке и характеристики влекомых наносов. В статье рассмотрен метод математического моделирования гидрологического режима рек с использованием системы уравнений неустановившегося движения воды. В результате математического моделирования неравномерного движения воды определяются уровни воды в реке и средние в живых сечениях скорости течения, с использованием которых выполняется расчет местных продольных скоростей течения воды. Приведена характеристика метода оценки русловых процессов, включая устойчивость русла реки и его возможный размыв с использованием результатов расчетов местных продольных скоростей течения и характеристик гранулометрического (механического) состава влекомых наносов. Показаны зависимости для определения допускаемых (неразмывающих) скоростей течения с учетом корректива Кориолиса (кинетической энергии) и расчетные формулы для определения прогнозных величин вертикальных (глубинных) деформаций, обусловленных движением гряд влекомых наносов. Результаты исследований с использованием предложенных методов приведены на примерах математического моделирования гидрологического режима на участках рек Беларуси. По результатам исследований разработаны рекомендации по обеспечению устойчивости русла для исследуемых участков рек.
На многих водотоках криолитозоны наблюдается прекращение стока в зимний период из-за их промерзания до дна на перекатах или на большом протяжении. Изучение характеристик бессточных периодов актуально в связи с вопросами организации бесперебойного водоснабжения, эксплуатации зимников и ледовых переправ. Также исследования по этой теме расширяют имеющиеся знания о реакции средних и малых водосборов, расположенных в зоне многолетней мерзлоты, на климатические изменения. Целью данного исследования является анализ изменений продолжительности стока и других гидрологических характеристик рек Центральной Якутии в условиях изменения климата. В качестве объектов исследования рассматривались 8 перемерзающих рек Центральной Якутии с площадью водосборов от 20,3 до 11 600 км². Выполнялась оценка трендов во временных рядах гидрологических и метеорологических характеристик, а также проводился корреляционный анализ для выявления связи между изменением характеристик продолжительности и объёма стока и температурными условиями и количеством осадков на водосборе. Выявлено, что на 7 реках из 8 годовой слой стока растёт, в половине случаев статистически значимо. Практически на всех рассмотренных водотоках наблюдается незначимое увеличение периода стока (на 1,3–4,8 дней/10 лет), обусловленное смещением на более раннее время даты начала стока весной и более поздним его окончанием осенью. Изменение даты начала стока вызвано ростом температуры воздуха в апреле и мае. На время окончания стока в большей степени влияют осадки тёплого периода на одних реках и температурные условия осенью и в начале зимы – на других. Также на 7 объектах присутствует тренд к смещению на более раннее время даты прохождения максимального суточного расхода воды за год (статистически значимый – на трёх постах). На одной реке выявлено увеличение длительности летнего пересыхания.
В настоящей статье представлены результаты оценки поступления химических компонентов с дождями и их выноса с речными водами в контрастных условиях увлажненности водосборов. Анализ выполнен на основе натурных данных, полученных в летне-осенний период 2014–2022 гг. на водосборах ручьев, формирующих сток реки четвертого порядка. Основываясь на рассмотрении взаимосвязи концентраций химических компонентов и расхода воды, в работе обсуждаются актуальные вопросы возможных причин разной динамики и характера поведения растворенных веществ во время экспорта из наземных экосистем в ручьи. Атмосферные осадки исследуемой территории представляют собой маломинерализованные слабокислые растворы, основным компонентом которых является растворенный органический углерод. Во влажные годы поступление суммы минеральных компонентов было выше, чем в относительно сухие на 18 %, органических – на 44 %. Речные водосборы отличаются набором ландшафтообразующих факторов и проявляют разную чувствительность к условиям увлажнения. Отличия в поведении растворенных веществ в ручьях обусловлены сезонными изменениями гидрометеорологических условий и смешением различных источников поступления воды. В водах всех изучаемых ручьев растворенные формы углерода и сульфаты определены как наиболее динамичные и чувствительные к гидрологическим изменениям, а хлориды, калий, кремний и фосфор демонстрируют статичность и отсутствие достоверной связи с водностью. Различный характер поведения растворенных веществ в ручьевых водах соседних бассейнов установлен для нитратного азота, алюминия, железа и марганца, основным источником которых является почвенно-растительный блок, а также для кальция, магния и натрия, поступающих, преимущественно, с почвенно-грунтовыми водами. Показано, что наибольшие концентрации растворенных минеральных компонентов наблюдаются в сезоны с пониженной водностью, органических – с повышенной. При этом в многоводные годы экспорт минеральных растворенных веществ увеличивается на 14–67 %, растворенного органического углерода на 24–100 % по сравнению со среднемноголетним значением. Основную долю выносимых минеральных компонентов составляют растворимые формы кальция, кремния и неорганического углерода. Вне зависимости от увлажнения наибольший вклад минеральных компонентов в сток главной реки вносят воды притока третьего порядка, водосбор которого подстилается горными породами основного и среднего состава. Из бассейна с высокой долей площади коренных хвойных лесов экспортируется наибольшее количество растворенного органического углерода (0,1–2,0 т/км2) и нитратов (0,1–0,2 тN/км2) за сезон. Установлено, что в ручьях второго порядка, почвы которых формируются на устойчивых к внешним воздействиям коренных породах преимущественно кислого состава, растворенные формы органического углерода преобладают над неорганическими. В водах ручья третьего порядка незначительное доминирование растворенного органического углерода выявлено только в годы повышенной водности.
Статическое зондирование является одним из наиболее доступных и достаточно достоверных для целей проектирования способом определения плотности песчаных грунтов в массиве, в том числе, расположенных ниже уровня грунтовых вод. Как известно, отбор монолитов таких грунтов с помощью грунтоносов затруднен и далеко не всегда целесообразен, а соответственно, распространенный, в нормативной документации метод «режущего кольца» выполнить не представляется возможным. Альтернативный метод замещения объема, доступный для применения на поверхности, либо в шурфах также не решает проблему определения плотности на больших глубинах. Гамма-гамма каротаж широкого распространения не имеет и в современных реалиях применяется крайне редко.
Однако, несмотря на преимущества статического зондирования перед тремя вышеописанными методами и возможность расчета параметра p по результатам статического зондирования, в действующей российской нормативной документации соответствующая методика не представлена. В статье рассмотрен зарубежный опыт вычисления плотности песков в зависимости от сопротивления конуса ненормализованного и нормализованного, муфты трения, порового давления; проведено сравнение зарубежных и отечественных методик, сделаны выводы о их применимости.
Традиционные методы гидрологического прогнозирования, основанные на линейных зависимостях между снегозапасами, осадками и стоком, часто демонстрируют недостаточную точность, особенно в условиях изменчивого климата и экстремальных гидрометеорологических явлений. В данной статье проведен анализ эффективности классических подходов на примере реки Пур (пос. Самбург), который выявил значительные погрешности в прогнозах слоя стока (до 27 %), объема половодья (до 29 %) и максимальных расходов воды (до 105 %). Эти результаты подчеркивают ограниченность существующих методов и необходимость внедрения современных технологий.
В качестве альтернативы рассмотрено применение нейросетевых моделей, способных учитывать нелинейные взаимосвязи. Нейросети продемонстрировали высокую точность прогнозирования с погрешностью 5 см для максимальных уровней воды. Их ключевые преимущества включают адаптивность к новым данным и устойчивость к аномальным условиям.
Результаты исследования подтверждают, что нейросетевые методы могут быть успешно использованы в оперативной практике для улучшения гидрологических прогнозов. В статье также предложены рекомендации по внедрению гибридных подходов, сочетающих физико-статистические модели с машинным обучением, и развитию автоматизированных систем мониторинга. Переход к технологиям искусственного интеллекта представляет собой важный шаг в повышении надежности прогнозов и минимизации рисков, связанных с половодьями и другими гидрологическими явлениями.
Гидрологические модели — ключевой инструмент исследования процессов приземного влагооборота в условиях изменчивого климата и ограниченности данных наблюдений. Развитие гидрологического моделирования требует комплексного расширения как его теоретических основ, так и информационного обеспечения, перспективы которого, в частности, связаны с развитием структурно-гидрографического анализа речных систем. В рамках этого направления важной задачей является развитие методов и технологии моделирования речной сети на основе цифровых моделей рельефа.
Рассматривается возможность построения региональной модели речной сети, в том числе для неизученных бассейнов, с помощью современных методов и технологий структурно-гидрографического анализа речных систем. Моделирование выполнялось на основе ЦМР FABDEM в среде ArcMap 10.8.2, с использованием авторского инструмента-надстройки для среды ArcGIS Desktop, реализующего единый алгоритм определения истоков водотоков и построения речной сети на основе подбора порогового значения функции инициации (критериального индекса). В данном исследовании применена модель с двумя калибруемыми параметрами для решения проблемы «коротких» притоков при моделировании речной сети. На примере черноморского побережья Кавказа показаны возможности моделирования речной сети с двумя параметрами при использовании различных вариантов функций инициации, с помощью метода ранжирования выбраны наилучшие из них. Проанализированы различия в моделировании речных сетей в бассейнах с различными высотными характеристиками, показано преимущество комплексного энергетического индекса (CEI) для моделирования речной сети в средне- и низкогорных областях. Показана возможность моделирования речных сетей на основе региональных обобщений параметров модели.
За последние 40 лет наблюдается критическое сокращение объемов специализированных полевых исследований в области лавиноведения и снеговедения. Количество снеголавинных станций, осуществляющих регулярный мониторинг и систематический сбор данных о снеголавинных процессах, значительно уменьшилось, а доступность накопленных материалов, включая архивные данные предшествующих периодов, существенно ограничена вследствие их коммерциализации. На фоне возрастания научно-технологических возможностей натурных исследований снега и лавин, а также активизации подобных работ в зарубежных странах, сложившиеся в нашей стране обстоятельства свидетельствуют о неблагоприятных условиях для прогрессивного развития отечественного лавиноведения и сильного отставания в этом направлении от других стран. При этом площадь пораженности территории лавинными процессами в России гораздо больше, чем в Европе, а условия лавинообразования — разнообразней. Среди приоритетных направлений — создание специализированных научно-исследовательских полевых центров изучения снеголавинных процессов в регионах с их высокой интенсивностью проявления. В качестве пилотного проекта такого центра предлагается рассмотреть его организацию в Сахалинской области. В статье проводится анализ природно-климатических, географических и социально-экономических предпосылок для формирования такого полевого центра на Сахалине. Представлен обзор международного опыта функционирования научно-исследовательских центров в Швейцарии, Японии, США, Норвегии и других странах, где применяются передовые методики мониторинга и прогнозирования лавинной опасности. Подчеркивается необходимость возобновления систематических наблюдений и расширения сети полевых станций на Дальнем Востоке России для повышения безопасности населения и устойчивого развития территорий. В статье также обсуждаются организационные вопросы, рекомендуемый штат сотрудников и необходимое техническое обеспечение центра.
Статья посвящена изучению закономерностей многолетних колебаний уровней воды бессточных озер Чаны и Сартлан, расположенных на юге Западной Сибири. Как известно, уровень воды является интегральным показателем состояния водных ресурсов водоема, и изучение его динамики является важной научной задачей, позволяющей предсказать и смягчить неблагоприятные водохозяйственные и экологические ситуации, возникающие как при резком снижении (осушение береговой террасы), так и резком повышении (затопление прибрежных территорий) уровней озер. На основании данных стандартных гидрометеорологических наблюдений и их корректировки, и использования климатических архивов, получены расчетные многолетние ряды среднегодовых и среднемесячных значений уровней воды рассматриваемых озер, а также температуры воздуха и сумм осадков в районах их расположения. Выявлены закономерности многолетних колебаний указанных характеристик за период с 1944 по 2020 гг. и дана количественная оценка изменений уровней озер за период c 1979 по 2020 гг. в условиях нестационарной климатической ситуации
В статье рассмотрены условия формирования заторов и зажоров льда на реке Вага и их изменчивость за многолетний период. В качестве исходных данных использовались материалы наблюдений на гидрологических постах, ежедневые уровни воды и ледовая обстановка, картографические и архивные материалы, спутниковые снимки. Анализ мест формирования зажоров и заторов льда на реке Вага выполнен по данным картографических материалов и лоций, особенности условий формирования зажорно-заторных явлений за многолетний период определялись по пространственно-временным графикам уровней воды.
Формирование зажоров и заторов льда являются неотъемлемой частью ледового режима реки Вага и наблюдаются практически ежегодно. Подъемы уровней воды, вызванные зажорами льда, не превышают отметок выше отметок опасных явлений (ОЯ) и неблагоприятных явлений (НЯ), заторные подъёмы уровня воды по постам с. Шенкурск и г. Пасьва в отдельные годы превышают отметки ОЯ и НЯ. Заторные подъёмы уровней воды невелики и, как правило, формируются на фазе подъёма весеннего половодья. Места формирования зажоров заторов льда постоянны и не изменились за многолетний период. Чаще всего они формируются на участках нарушения свободного транспорта льда: у излучин, приверхов островов, сужении реки в устьевом участке реки Вага. Продолжительность зажоров льда достигает несколько месяцем и, в то время как заторы льда на реке Вага быстротечны, их продолжительность в среднем не превышает 1–2 дней. Заторы льда локальны и, как правило, разрушение одного затора не приводит к формированию следующего ниже по течению; В некоторые годы, когда вскрытие реки проходит не последовательно снизу вверх (против течения), возможно формирование заторов льда у кромки ледяного покрова; при условии более позднего вскрытия р. Северная Двина заторы льда формируются на устьевом участке р. Вага.