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!

    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

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