Диссертация на соискание ученой степени доктора технических
наук. Специальность: 05.13.18 – Математическое
моделирование, численные методы и комплексы программ. СПбУГПС МЧС
России. Воронеж. 2014. -— 301 с. Научный руководитель: Научный
консультант: д. х.н., доцент А.В. Калач.
Объектом исследования является эволюция
лавиноопасной снежной массы.
Предметом исследования выступают математические модели, алгоритмы и компьютерные программы схода снежных лавин.
Цель работы – разработка математической модели эволюции лавиноопасной снежной массы и комплекса проблемно-ориентированных программ для прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций.
Научная новизна полученных результатов в области математического моделирования движения лавиноопасных снежных масс заключается в том, что согласно целям и задачам диссертации разработаны: методика оценки риска лавинной угрозы, основанная на математической обработке статистических данных о параметрах снежных лавин и корреляционном анализе.
Практическая значимость состоит в увеличении эффективности функционирования системы мониторинга чрезвычайных ситуаций на основе системы анализа и прогнозирования лавин за счет предлагаемой системы дистанционного контроля, гибко интегрируемой в действующую общероссийскую комплексную систему информирования и оповещения населения в местах массового скопления людей. Содержание.
Введение. Анализ современного состояния лавинной опасности горных территорий Российской Федерации.
Лавинная опасность в районе Красной Поляны Краснодарского края.
Лавинная опасность на территории Кабардино-Балкарской респуб- лики.
Классификация снежных лавин.
Методы моделирования снежных лавин.
Механическая модель.
Статистические методы моделирования.
Система моделирования снежных лавин RAMMS. Анализ лавинной опасности на основе статистических данных.
Анализ взаимосвязи параметров снежных лавин.
Прогнозирование лавинной опасности. Методология моделирования зарождения и схода снежной лавины.
Моделирование рельефа поверхности склона.
Моделирование тепловых процессов и фазовых переходов в объеме снежной массы.
Математическая модель снежной лавины.
Программная реализация модели на основе метода сглаженных частиц.
Верификация разработанной модели. Теоретическое исследование различныхфакторов, влияющих на эволюцию снежной массы.
Влияние состояния поверхности склона на характер движения снежной массы.
Влияние параметров снежной массы на характер схода лавины.
Влияние размеров фрагментов снега на параметры лавины.
Имитационное моделирование удара снежной лавины о неподвижное препятствие различной геометрической формы.
Оптимизация конструкции и параметров инженерно-защитных сооружений.
Моделирование таяния снежного покрова на склоне с образованием лавины.
Выявление природы снежной лавины.
Шкала поражающего действия снежных лавин. Прогнозирование лавинной опасности в зависимости от ландшафта.
Использование сплайн-интерполяции для восстановления поверхности склона горы по топографической карте с целью моделирования схода снежной лавины.
Прогнозирование лавинной опасности на примере склонов на 437 км перегона Малиновка-Осман Западно-Сибирской железной дороги.
Особенности схода снежной лавины на выпуклых и вогнутых склонах. Моделирование зоны распространения лавины.
Особенности моделирования выбега лавины.
Постановка задачи на теоретическое исследование зоны распространения лавины.
Движение снежной массы в процессе выноса лавины.
Влияние угла склона.
Влияние радиуса переходной области между склоном и прилегающим горизонтальным участком.
Влияние начальных параметров лавинообразующего пласта.
Влияние коэффициента ограничения взаимодействия элементов снега.
Влияние коэффициента трения между элементами снега.
Практическое подтвреждение модели. Комплекс программ для прогнозирования схода и взаимодействия снежной лавины с различными объектами.
Разработка интерфейса программного продукта "Имитационная модель схода снежной лавины".
Разработка интерфейса программы "Расчет социально- экономического ущерба при аварии на предприятии Risk Nature".
Программа для моделирования взаимодействия снежной лавины с препятствием «Барьер-С».
Программа для восстановления поверхности реального горного склона по топографической карте.
Информационная система "Лавина-С" как компонент общероссий.
ской системы оповещения ОКСИОН. Выводы.
Заключение.
Библиографический список.
Приложения.
Предметом исследования выступают математические модели, алгоритмы и компьютерные программы схода снежных лавин.
Цель работы – разработка математической модели эволюции лавиноопасной снежной массы и комплекса проблемно-ориентированных программ для прогнозирования и мониторинга чрезвычайных ситуаций.
Научная новизна полученных результатов в области математического моделирования движения лавиноопасных снежных масс заключается в том, что согласно целям и задачам диссертации разработаны: методика оценки риска лавинной угрозы, основанная на математической обработке статистических данных о параметрах снежных лавин и корреляционном анализе.
Практическая значимость состоит в увеличении эффективности функционирования системы мониторинга чрезвычайных ситуаций на основе системы анализа и прогнозирования лавин за счет предлагаемой системы дистанционного контроля, гибко интегрируемой в действующую общероссийскую комплексную систему информирования и оповещения населения в местах массового скопления людей. Содержание.
Введение. Анализ современного состояния лавинной опасности горных территорий Российской Федерации.
Лавинная опасность в районе Красной Поляны Краснодарского края.
Лавинная опасность на территории Кабардино-Балкарской респуб- лики.
Классификация снежных лавин.
Методы моделирования снежных лавин.
Механическая модель.
Статистические методы моделирования.
Система моделирования снежных лавин RAMMS. Анализ лавинной опасности на основе статистических данных.
Анализ взаимосвязи параметров снежных лавин.
Прогнозирование лавинной опасности. Методология моделирования зарождения и схода снежной лавины.
Моделирование рельефа поверхности склона.
Моделирование тепловых процессов и фазовых переходов в объеме снежной массы.
Математическая модель снежной лавины.
Программная реализация модели на основе метода сглаженных частиц.
Верификация разработанной модели. Теоретическое исследование различныхфакторов, влияющих на эволюцию снежной массы.
Влияние состояния поверхности склона на характер движения снежной массы.
Влияние параметров снежной массы на характер схода лавины.
Влияние размеров фрагментов снега на параметры лавины.
Имитационное моделирование удара снежной лавины о неподвижное препятствие различной геометрической формы.
Оптимизация конструкции и параметров инженерно-защитных сооружений.
Моделирование таяния снежного покрова на склоне с образованием лавины.
Выявление природы снежной лавины.
Шкала поражающего действия снежных лавин. Прогнозирование лавинной опасности в зависимости от ландшафта.
Использование сплайн-интерполяции для восстановления поверхности склона горы по топографической карте с целью моделирования схода снежной лавины.
Прогнозирование лавинной опасности на примере склонов на 437 км перегона Малиновка-Осман Западно-Сибирской железной дороги.
Особенности схода снежной лавины на выпуклых и вогнутых склонах. Моделирование зоны распространения лавины.
Особенности моделирования выбега лавины.
Постановка задачи на теоретическое исследование зоны распространения лавины.
Движение снежной массы в процессе выноса лавины.
Влияние угла склона.
Влияние радиуса переходной области между склоном и прилегающим горизонтальным участком.
Влияние начальных параметров лавинообразующего пласта.
Влияние коэффициента ограничения взаимодействия элементов снега.
Влияние коэффициента трения между элементами снега.
Практическое подтвреждение модели. Комплекс программ для прогнозирования схода и взаимодействия снежной лавины с различными объектами.
Разработка интерфейса программного продукта "Имитационная модель схода снежной лавины".
Разработка интерфейса программы "Расчет социально- экономического ущерба при аварии на предприятии Risk Nature".
Программа для моделирования взаимодействия снежной лавины с препятствием «Барьер-С».
Программа для восстановления поверхности реального горного склона по топографической карте.
Информационная система "Лавина-С" как компонент общероссий.
ской системы оповещения ОКСИОН. Выводы.
Заключение.
Библиографический список.
Приложения.