Искусство
Языки
Языкознание
Вычислительная техника
Информатика
Финансы
Экономика
Биология
Сельское хозяйство
Психология
Ветеринария
Медицина
Юриспруденция
Право
Физика
История
Экология
Промышленность
Энергетика
Этика
Связь
Автоматика
Математика
Электротехника
Философия
Религия
Логика
Химия
Социология
Политология
Геология
1. Задачи, решаемые на картах и планах определение промежуточных координат точек, отметок точек, площадей участков
 Скачать 8.17 Mb.
|
Zвн = Т1+5/;Zвк = Zн+0,7∙hnр/,где Т1 - дата перехода среднесуточной температуры через 0ºС, равная, например, 20.03 – принимается по таблицам; - климатический коэффициент, характеризующий скорость оттаивания грунта, равный для РБ - 2,5 см/сут;hnр - среднемаксимальная глубина промерзания, равная, например, 59 см – принимается по таблицам.Zн = 20.03 + 5/2,5 =22.03;Zк = 22.03 + 0,7∙59/2,5 = 08.04.Лето, определяемое переходом температуры воздуха через 10°С, длится около пяти месяцев. Оно начинается на юге – в конце апреля, а на севере – в начале мая и кончается в третьей декаде сентября. Можно выделить наиболее жаркую часть летнего периода, определяемую переходом температуры через 15°С, которая длится с первой декады июня до последней декады августа – примерно два-три месяца. По количеству осадков Республика Беларусь принадлежит к наиболее увлажненным районам. Среднегодовое количество атмосферных осадков колеблется по территории от 550 до 700 мм. В отдельные годы наблюдаются значительные отклонения от средних многолетних величин. Распределение осадков по временам года – неравномерное. Наибольшее количество осадков выпадает летом (июль), наименьшее – зимой (февраль). В теплое время года осадки выпадают преимущественно в виде ливней. В засушливые годы суммы осадков не достигают и 350 мм. Такие годы повторяются гораздо реже влажных, их вредное воздействие сказывается, в основном, в районах с песчаными почвами юго-восточной части республики. Снежный покров распределяется по территории республики неравномерно. Достигая наибольшей высоты (30 см) на северо-востоке, он сильно уменьшается по своей мощности на юго-западе, а в отдельные годы оттепели приводят к полному стаиванию снега. Промерзание почвы невелико и зависит от грунтов: в среднем в поле оно достигает 50-65 см, в лесу – 15-20 см. Только в отдельные и малоснежные зимы оно может достигать 1 м, но это бывает не чаще одного раза в десятилетие. Продолжительность устойчивого снежного покрова колеблется от 75 дней на юго-западе Беларуси до 130 на северо-востоке. Имеется значительная разница в количестве снежных отложений и объемах снегопереноса. Для диплома по зимнему содержанию автодорог. По условиям снегоборьбы территория Республики Беларусь разделяется на четыре района (рисунок). К I району по снегозаносимости относится северо-восточная часть территории Беларуси (высота снежного покрова – 0,6 м); к II – центральная (0,5 м); к III – южная и западная (0,4); к IV – юго-западная (0,3 м). 
На метеорологических станциях температура почвы, ход промерзания грунта и его максимальное значение определяются с помощью вытяжных термометров (рисунок), которые устанавливаются на линии восток-запад на расстоянии 50 см друг от друга на открытой площадке с натуральным травяным покровом. наблюдения за температурой на глубине 60, 80, 120, 160, 240, 320 см производятся на протяжении всего года 1 раз в сутки, днем, а на глубине 20 и 40 см – во все сроки наблюдений.  Рисунок. Установка почвенных вытяжных термометров Глубина нулевой изотермы. С помощью вытяжных термометров, которые располагаются на глубине 20, 40, 80, 160 и 320 см от поверхности земли, ежедневно определяется температура грунта (почвы). Принимается, что температура изменяется равномерно по мере заглубления. Нулевая изотерма определяется методом линейной интерполяции. Например, при очередном измерении было установлено, что температура на глубине h20 = -5 °С, а на глубине h40 = +3 °С ( + 3°С – тогда правильно). Требуется определить глубину нулевой изотермы. Составим зависимость отсюда  Глубина нулевой изотермы h0 = 20 см + 12,5 см = 32,5 см. Аналогичным способом определяется глубина нулевой изотермы за месяц и год. Средние многолетние значения вычисляют на основании ежегодных данных. Кроме средних значений глубин проникновения температуры 0°С в грунт или почву выбирают наибольшие и наименьшие значения из всего ряда наблюдений.
Дорожные станции предупреждения о гололеде (ДСПГ) измеряют параметры дорожного покрытия и атмосферные условия в определенных точках дорожной сети. Различные станции связаны между собой посредством телефонных линий или других средств связи с компьютерами центральных станций, контролирующих их работу. Системы предупреждения о гололеде, поставляя точные данные о местных атмосферных условиях, позволяют заранее прогнозировать наступление гололеда, что дает ощутимую выгоду с точки зрения уменьшения количества применяемых химических средств (а значит, уменьшения стоимости зимнего содержания дорог и экологических потерь), а также повышения безопасности дорожного движения. Электронная измерительная техника, применяемая в системе, обеспечивает автоматические и непрерывные измерения, регистрирует и передает данные на расстояние, позволяет анализировать и обрабатывать измеренные данные.  Рис. 13.5. Схема дорожной станции предупреждения о гололеде Целью работы дорожных станций предупреждения о гололеде являются измерение и регистрация метеорологических параметров и параметров поверхности дороги на участках, характеризующихся локальным микроклиматом, повышенной опасностью, сбор информации о возникновении гололеда и передача текущих данных на центральную станцию. Станции должны размещаться непосредственно у дороги на опасных участках. Дорожная станция предупреждения о гололеде оборудуется набором измерительных датчиков (рисунок), присоединенных к многофункциональному регистратору.  Рисунок. Датчик температурных характеристик Датчик «черного льда» измеряет емкостное сопротивление дороги. Если дорога имеет минусовую температуру, а воздействия положительные, в этом случае нужно снизить скорость, поскольку на дороге возможно образование «черного льда», т.е. намерзание тонкой ледяной корки на дорожном покрытии.
При проектировании, строительстве и эксплуатации дорог приходится решать различные задачи с учетом климатических показателей, которые можно разбить на три группы:
Все основные метеорологические показатели имеют вероятностную природу, т.е. могут быть предсказаны только с каким-то процентом вероятности, и, поэтому, при их определении используются методы математической статистики и, в частности, устанавливаются: - повторяемость различных значений элемента; - накопленная повторяемость (обеспеченность); - среднее арифметическое значение; - крайние (максимальное, минимальное) значения; - показатели изменчивости; - показатели асимметрии и крутости кривой распределения. Повторяемость – отношение числа случаев со значениями рассматриваемого метеорологического элемента, входящих в данную градацию (интервал), к общему числу членов ряда. Выражается в долях единицы или в процентах. Суммарную повторяемость, полученную на основании длинного ряда наблюдений, называют интегральной вероятностью, или обеспеченностью. Накопленная повторяемость – отношение суммарного числа случаев, входящих в градации рассматриваемого участка статистического ряда (до и после определенной величины), к общему числу членов ряда. Ее можно определить последовательным суммированием относительных или средних абсолютных частот соответствующих интервалов в ряду статистического распределения. Среднее арифметическое значение – отношение суммы значений членов ряда к общему их числу. В качестве дополнительных показателей среднего значения применяются медиана – значение среднего члена в ряду значений простого ранжированного распределения, и мода – значение, наиболее часто встречающееся в ряду метеорологических измерений. Крайние значения – предельные показатели метеорологических элементов, зафиксированные в определенный период времени в рассматриваемом географическом пункте. Крайние значения климатических параметров (абсолютная минимальная и абсолютная максимальная температура воздуха, суточный максимум осадков) характеризуют те пределы, в которых заключены значения климатических параметров. Эти характеристики выбирались из экстремальных за сутки наблюдений. Различают абсолютный максимум или минимум, среднее из максимальных или минимальных значений и максимум или минимум заданной обеспеченности. Показатели изменчивости – расчетные характеристики, с помощью которых оценивается степень рассеивания значений исследуемого элемента по отношению к его среднеарифметическому значению. К показателям изменчивости относятся: 1. Среднеквадратическое отклонение:  где n – число наблюдений; хi– значение при t-м наблюдении; х – средняя арифметическая величина (х1+х2+…хn/n). 2. Коэффициент вариации (от лат. variatio - изменение): . 3. Дисперсия (от лат. dispersio - рассеяние), в математической статистике и теории вероятностей, наиболее употребительная мера рассеивания, т. е. отклонения от среднего. В статистическом понимании Дисперсия есть среднее арифметическое из квадратов отклонений величин Хi от их среднего арифметического. В теории вероятностей Дисперсией случайной величины X называется математическое ожидание М(Х - а)2 квадрата отклонения случайной величины X от её математического ожидания, а – некоторое число, характеризующее случайную величину, а>0. МХ = а. Математическое ожидание MX для непрерывной случайной величины находится через интеграл х f(x)dx. х = σ2. 
В земляном полотне автомобильных дорог протекают сложные водно-тепловые процессы, в результате которых в различных точках грунтового массива меняется количество влаги, состояние воды, а вместе с тем – прочность и несущая способность дороги. Одним из наиболее ощутимых проявлений водно-тепловых процессов можно считать пучины (рисунок), возникающие вследствие промерзания грунта и миграции влаги из нижних слоев в зону активного охлаждения. На интенсивность пучинообразования влияет быстрота охлаждения активного слоя и поступления в почву влаги. При небольших морозах грунты промерзают медленно, имеется достаточно времени для подтока воды, поэтому интенсивно идет образование ледяных линз. При сильных морозах, наоборот, происходит быстрое промерзание грунта; вода не успевает перераспределиться, и поэтому ледяные линзы не образуются. а) б)  Рисунок. Образование донника: а – промерзание грунта под проезжей частью; б – оттаивание грунта весной; 1 – граница промерзания; 2 – ледяные линзы; 3 – мерзлый грунт; 4 – оттаявший сильно переувлажненный грунт; 5 – снег Большое влияние на миграцию влаги в зону отрицательных температур оказывают тип грунта и степень его уплотнения. Песчаные грунты обладают малой поверхностной энергией и промерзают без образования ледяных линз. Пылеватые грунты обладают значительной поверхностной энергией и небольшим сопротивлением подъему воды в порах, вследствие чего в этих грунтах происходит интенсивное вертикальное перемещение воды, а при замерзании образуются ледяные линзы. Глинистые грунты обладают огромной поверхностной энергией и большим сопротивлением перемещению воды в порах. Однако скорость перемещения воды в таких грунтах небольшая; при отрицательных температурах они не успевают промерзнуть быстрее, чем вода поднимется в активную зону. Важную роль в процессе пучинообразования также играют гидротехнические условия. Профессор Н.А. Пузаков выделяет три расчетные схемы пучинообразования по величине и характеру источника увлажнения: 1) для сухой местности с обеспеченным стоком поверхностных вод; 2) для районов с достаточным количеством осадков или мест, где затруднен сток поверхностных вод; 3) для мест, где имеется постоянный источник увлажнения, т.е. близок уровень грунтовых вод, длительно стоит вода в каналах или резервах и т.д. К каждой расчетной схеме проф. Н.А. Пузаков предлагает формулы для контроля водно-теплового режима земляного полотна: 1-я схема  ; (1)2-я схема  ; (2)3-я схема  , (3)где w0 – максимальная молекулярная влажность грунта, доли единицы; w1– влага в грунте, не способная к передвижению, доли единицы; wкап– капиллярная влагоемкость грунта, доли единицы; wос– начальная осенняя влажность грунта, доли единицы; k2– средний коэффициент влагопроводимости, см2/сут; kкап– коэффициент капиллярной влагопроводимости, см2/сут; a0 – параметр, зависящий от физических свойств грунта и климатических особенностей района, см2/сут, ; (4) h – глубина залегания грунтовых вод от поверхности дороги, см; T – продолжительность промерзания грунта, сут; z – наибольшая глубина промерзания, см. Формулы взяты из книжки: Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд / Под ред. И.А. Золотаря, Н.А. Пузакова. – М.: Транспорт, 1971 год. Как видно из формул (17.1) – (17.3), пучение грунта также зависит от особенностей климата данной местности. Исходя из климатических условий, территорию Беларуси по этому признаку целесообразно разделить на 4 зоны (рисунок) – северо-восточную, центральную, северо-западную и юго-западную.  Рисунок. Схематическая карта районирования Беларуси Северо-восточная зона. Продолжительность зимы – около 120 дней. Устойчивый снежный покров образуется каждую зиму и залегает в среднем 100-120 дней. Оттепелей бывает сравнительно мало. Промерзание грунта начинается в конце октября – начале ноября, а оттаивание – в конце марта – начале апреля. Средняя многолетняя отрицательная температура воздуха колеблется от –7 до –8 ºС. Осадков выпадает около 600 мм. Центральная зона. Продолжительность зимы – около 100 дней. Устойчивый снежный покров лежит 80-100 дней. Промерзание грунта начинается в начале ноября, а оттаивание – в начале апреля. Средняя многолетняя отрицательная температура воздуха – от -6 до -8 ºС. Осадков выпадает около 650 мм. Северо-западная зона. Продолжительность зимы – около 80 дней со значительным числом оттепелей и большим количеством осадков – около 700 мм. Средняя отрицательная температура воздуха находится в пределах от -5 до -6 ºС. Юго-западная зона характеризуется большим числом оттепелей; раз в десять лет снежный покров почти не устанавливается; продолжительность зимы – около 60 дней. Средняя отрицательная температура воздуха – около –4,5 ºС. Осадков выпадает примерно 500 мм. Анализируя формулу (3), нетрудно заменить, что пучение зависит, главным образом, от уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта. |