Сравнительный анализ формул для определения плотности снежного покрова

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

При использовании снега в качестве строительного материала и для управления тепловым режимом грунтов, в том числе в криолитозоне, важно уметь прогнозировать изменение плотности снега в зависимости от толщины (глубины) снежного покрова. В работе проведено сравнение основных формул, используемых для вычисления плотности снега в зависимости от глубины снежного покрова, и оценена степень разногласия получаемых результатов в заданном интервале (диапазоне) точности расчетов. Для сравнения использовались наиболее популярные формулы Абэ, Дефанта, Котлякова и других отечественных и зарубежных ученых. Сравнительный анализ результатов теоретических расчетов показал, что разногласие в значениях может быть существенным. В то же время, учитывая большую вариативность исходных данных, определяющих существующие функциональные зависимости плотности снега от глубины, результаты расчетов почти по всем рассмотренным формулам попадают в интервал допустимой точности ±25%. Сделана также оценка возможности и целесообразности замены определяющих степенных функций в рассмотренных формулах линейными. Показано, что ошибка линеаризации, например для классической формулы Абэ, не превышает 5%. Установлено, что линейные формулы Котлякова показывают наибольшую степень разногласия с другими анализируемыми формулами. Например, степень разногласия одной из формул Котлякова с линейной формулой Абэ изменяется от 35 до 45%. Результаты вариантных расчетов по формулам представлены в виде графиков, что позволяет наглядно убедиться в основных количественных закономерностях, полученных в результате проведенных исследований.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ф. Галкин

Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: afgalkin@mail.ru

д-р техн. наук, профессор 

Россия, 677010, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36

В. Ю. Панков

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Email: pankov1956@gmail.ru

канд. геол.-минер. наук, доцент 

Россия, 677027, г. Якутск, ул. Белинского, 58

А. А. Адамов

Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова

Email: adamov.90@list.ru

инженер 

Россия, 677027, г. Якутск, ул. Белинского, 58

Список литературы

  1. Войтковский К.Ф. Расчет сооружений из льда и снега. М.: Изд-во АН СССР, 1954. 136 с.
  2. Шульгин А.М. Снежный покров и его использование в сельском хозяйстве. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 84 с.
  3. Рихтер Г. Д. Снежный покров, его формирование и свойства. М.: Изд-во АН СССР, 1945. 120 с.
  4. Павлов А.В. Мониторинг криолитозоны. Новосибирск: ГЕО, 2008. 230 с.
  5. Кручинин И.Н., Бурмистров Д.В. Требования к транспортно-эксплуатационному состоянию зимних лесовозных автомобильных дорог // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2017. Т. 1. С. 209–212. EDN: ZULMIN
  6. Кручинин И.Н. Формирование снежного наката с заданными свойствами на лесовозных автомобильных дорогах // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2012. № 1 (325). С. 38–41. EDN: OXBMCH
  7. Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 179 с.
  8. Кириллин А.Р., Железняк М.Н., Жирков А.Ф., Мисайлов И.Е., Верхотуров А.Г., Сивцев М.А. Особенности снегонакопления и параметры снежного покрова на Эльконском горном массиве // Вестник Забайкальского государственного университета. 2020. Т. 26. № 7. С. 62–76. https://doi.org/10.21209/2227-9245-2020-26-7-62-76
  9. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Влияние стратиграфии снежного покрова на его термическое сопротивление // Лед и снег. 2013. № 3 (123). С. 63–70. EDN: THBIWU
  10. Осокин Н.И., Сосновский А.В. Влияние термического сопротивления снежного покрова на устойчивость многолетнемерзлых пород // Криосфера Земли. 2016. Т. 20. № 3. С. 105–112. EDN: WTHOLB
  11. Котляков В.М., Сосновский А.В. Оценка термического сопротивления снежного покрова по температуре грунта // Лед и снег. 2021. Т. 61. № 2. С. 195–205. EDN: XPBXXL. https://doi.org/10.31857/S2076673421020081
  12. Осокин Н.И., Сосновский А.В., Чернов Р.А. Термическое сопротивление снежного покрова и его изменчивость // Криосфера Земли. 2017. Т. 21. № 3. С. 60–68. EDN: YPTHAJ
  13. Zhirkov A., Sivtsev M., Lytkin V., Séjourné A., Wen Z. An assessment of the possibility of restoration and protection of territories disturbed by thermokarst in Central Yakutia, Eastern Siberia // Land. 2023. Vol. 12 (1), 197. https://doi.org/10.3390/land12010197
  14. Патент РФ 2813665. Способ мелиорации земель в криолитозоне / Галкин А.Ф., Жирков А.Ф., Железняк М.Н., Сивцев М.А., Плотников Н.А. Заявл. 22.04.2023. Опубл. 14.02.2024. Бюл. № 5.
  15. Винников С.Д., Викторова Н.В. Физика вод суши. СПб.: РГГМУ, 2009. 430 с.
  16. Олейников А.И., Скачков М.Н. Модель уплотняемых сыпучих тел и некоторые ее приложения // Информатика и системы управления. 2011. № 4 (30). С. 48–57. EDN: OJOJCL
  17. Борисов В.А., Акинин Д.В., Паюл А.Д. Изменения плотности снега при сжимающей нагрузке // Resources and Technology. 2021. 18 (3). С. 77–91. https://doi.org/10.15393/j2.art.2021.5843
  18. Tabler R.D., Furnish R.P. In-depth study of snow fences. Public Works. 1982. Vol. 113. No. 8, pp. 42–44.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изменение плотности снега на разной глубине снежного покрова, вычисленное по линеаризованной формуле Абэ ρ=а+bH: 1 – а=180, b=325; 2 – а=185, b=325; 3 – а=180, b=350; 4, 5 – границы диапазона 5% точности результатов расчета по оригинальной формуле Абэ

Скачать (207KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Ошибка определения плотности снега на разной глубине снежного покрова, вычисленной по линеаризованной формуле (ρ=а+bH), по сравнению с оригинальной формулой Абэ: 1 – а=180, b=325; 2 – а=185, b=325; 3 – а=180, b=360; 4 – а=185, b=360

Скачать (201KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение результатов расчетов по определению плотности снега от глубины по различным формулам: 1 – формула (3); 2 – формула (4); 3 – формула (1); 4 – линеаризованный вариант формулы (1)

Скачать (204KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменение плотности снега по толщине снежного покрова, вычисленное по линейным формулам: 1 – формула (5); 2 – формула (6); 3 – линеаризованная формула Абэ

Скачать (155KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Процентная степень разногласия результатов расчета плотности снега по толщине снежного покрова, вычисленная по линейным формулам Котлякова и Абэ: 1 – формулы (6) и (7); 2 – формулы (5) и (7); 3 – формулы (5) и (6)

Скачать (146KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2024