Исследование лавин различного типа и расчёт основных характеристик лавин

Коваленко Алла Александровна
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В дипломной работе представлен расчет динамических характеристик схода лавин двух генетических типов по одномерной модели неустановившегося движения. Смоделированы скорости движения и расходы лавин, сошедших в лавиносборах на северо-востоке Италии в Доломитовых Альпах и на горнолыжном курорте в Аргентинских Андах. Рассчитанные скорости движения лавин были сопоставлены с данными, полученными с использованием видеоматериалов. Получены значения расходов лавин в створах и вычислены их дальности выброса. Сделан вывод о том, что одномерная модель неустановившегося движения воды позволяет рассчитывать динамические характеристики движения лавин.

Введение ………………………………………………………………………………………………………………….. 3
Глава 1. Классификации лавин. ……………………………………………………………………………… 4
Глава 2. Математические модели движения лавин. …………………………………………….. 10
Глава 3. Краткое описание исследуемых объектов. ……………………………………………… 12
Глава 4. Методы расчета неустановившегося движения с помощью одномерной
модели. …………………………………………………………………………………………………………………… 15
4.1. Методы расчета неустановившегося движения. …………………………………………….. 15
4.2. Уравнение Сен-Венана. Основные допущения. ……………………………………………… 16
4.3. Численная схема Института гидродинамики СО АН СССР. …………………………. 18
4.4. Исходная информация для расчета неустановившегося движения воды. …….. 19
Глава 5. Создание информационной базы для моделирования и расчета. …………… 21
5.1. Методика определения динамических характеристик по видеоматериалам. .. 21
5.2. Выбор расчетных участков и интервалов по времени и длине. …………………….. 23
5.3. Гидравлико-морфометрические характеристики. …………………………………………. 25
5.4. Задание начальных и граничных условий. …………………………………………………….. 28
5.5. Задание коэффициентов сопротивления. ……………………………………………………….. 29
5.6. Внесение данных в оболочку модели. ……………………………………………………………… 31
5.7. Вывод результатов. …………………………………………………………………………………………. 32
Глава 6. Результаты моделирования …………………………………………………………………….. 33
Заключение ……………………………………………………………………………………………………………. 36
Список литературы ……………………………………………………………………………………………….. 37

Снежные лавины – опасное гидрометеорологическое явление, которое уносит человеческие жизни и наносит материальный ущерб не только в горах, но и на равнинах при небольших уклонах местности. Так как натурные методы получения динамических характеристик лавин имеют ряд проблем из-за мощного и стремительного развития лавинного процесса, то часто используют косвенные методы расчета и математические модели схода лавин, которые позволяют получить характеристики, необходимые для прогнозирования лавин и инженерной защиты в зоне лавинной опасности.
Целью выпускной квалификационной работы является расчет основных динамических характеристик лавин различного типа при помощи одномерной модели, основанной на численной схеме Института гидродинамики. Данная модель часто используется для расчета речных объектов, а также наносоводных селей и позволяет получить такие характеристики как скорости движения потока, расходы, уровни, площади поперечного сечения, числа Рейнольдса и Фруда. Чтобы рассчитывать движение лавинного тела по этой модели, необходимо рассмотреть лавину как непрерывный поток, состоящий из ледяных кристаллов, связанной и свободной воды и подчиняющийся законам гидравлики (Аджиев А.Х., Беккиев М.Ю., Болгов Ю.В., 2017). Благодаря одномерной модели можно получить значительный объем характеристик движения лавины в каждый расчетный момент времени при сравнительно небольшом объеме исходных данных.
Для достижения цели были поставлены такие задачи, как:
1. Аналитический обзор классификаций лавин и основных математических
моделей расчета.
2. Создание информационной базы для расчета: определение гидравлико- морфометрических характеристик, задание граничных и начальных условий, получение параметров модели.
3. Проведение расчетов, используя заданные параметры.
4. Анализ полученных результатов и их сравнение с наблюденными данными.

В ходе данной работы были выполнены все поставленные задачи и достигнута
основная цель: рассчитать с помощью одномерной модели, на основе численной схемы
Института гидродинамики, основные динамические характеристики исследуемых
лавин различного типа.
Был представлен аналитический обзор классификаций лавин, методов расчета
лавин с помощью математического моделирования. Рассмотрена используемая в
расчетах одномерная модель неустановившегося движения, ее численная схема, а также
основные требования и допущения к исходной информации для модели.
Создание информационной базы для моделирования осуществлялось с помощью
материалов видеосъемки схода лавин и программы Google Earth. Были определены все
морфометрические характеристики исследуемых объектов, заданы начальные и
граничные условия. Рассчитаны коэффициенты сопротивления для каждого лавинного
тела и выяснено, что этот параметр для лавины мокрого снега составляет 0,32, а для
лавины перекристаллизованного снега в 3 раза меньше – 0,09. Происходит это из-за
того, что во-первых, сухой снег менее связный и сильнее насыщен воздухом, во-
вторых, лавина перекристаллизованного снега имеет меньшую площадь контакта с
подстилающей поверхностью.
Представленные результаты моделирования сравнивались с натурными данными
по таким характеристикам как скорость и дальность выброса. Смоделированные
значения оказались удовлетворительными. Также, благодаря моделированию, удалось
получить такую динамическую характеристику как объемный расход лавины,
максимальное значение которого для лавины мокрого снега составило 240 м3/с, а для
лавины перекристаллизованного снега – 7190 м3/с.
В результате работы было выявлено следующее: одномерную модель
неустановившегося движения можно использовать как для водных объектов, так и для
лавин, причем разного генетического происхождения.

Монографии:
1. Виноградов Ю.Б. , Виноградова Т.А. «Современные методы в гидрологии»,
издательство Академия, Москва, 2008 г.
2. Войтковский К.Ф. «Лавиноведение», 1989.
3. Грушевский М.С. «Неустановившееся движение воды в реках и каналах». –
Л.: Гидрометеоиздат, 1982.
4. Козик С.М. «Расчет движения снежных лавин», Гидрометеорологическое
издательство, Ленинград, 1962.
5. Лосев К.С., Божинский А.Н. «Основы лавиноведения» Гидрометиздат,
Ленинград, 1987.
6. Mair R., Naitz P. «Lawine», 2013.
7. Москалев Ю.Д. «Динамика снежных лавин и снеголавинные расчеты» – Л.,
1977.
8. Осташов А.А, Выпускная квалификационная работа на тему: «Динамические
характеристики лавин разных генетических типов», 2019.
Статьи в сборниках:
1. Аджиев А.Х., Беккиев М.Ю., Болгов Ю.В. Математическое моделирование
динамики снежных лавин. Сборник научных трудов Высокогорного
геофизического института, Выпуск 100, Уфа, 2017, с. 97-106.
2. Виноградова Т.А., Никифоровская В.С. О математическом моделировании
формирования процессов тепломассопереноса в речных и озерно-речных
системах. Тр. IV Всесоюз. науч. конф. Фундаментальные проблемы воды и
водных ресурсов. Москва, 15-18 сент. 2015, с.102-106.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Расчет паводков на реках средней полосы России
    📅 2020год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет