Соловьев А.С. Математическое моделирование чрезвычайных ситуаций, связанных с зарождением и сходом снежных лавин
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 .