|
|
Источник: Восточно–Европейский журнал передовых технологий 5/4 ( 47 ) 2010
1. Постановка проблемы
В Автономной республике Крым (АРК) наблюдается 1576 оползней, 232 из них разрушают автомобильные дороги. При этом 79 оползней являются очень активными. Общая длина участков дорог, которые проходят по телу оползней, составляет 37,2 км. Наиболее поражены участки магистральных автомобильных дорог (МАД) Симферополь−Ялта и Ялта−Севастополь, на которые приходится 70% всех дорожных оползней Крыма.
По прогнозам ученых, в Крыму начался пик повышенной активности оползней, который придется на 2010−2012 годы. Исследования государственной геологической службы «Южэкогеоцентр» показывают, что в 2010−2012 годах в границах автомобильных дорог в активном состоянии будут порядка 70% оползней, 5−10% оползневых участков покажут интенсивную и катастрофическую активность [1].
Ликвидация оползней — длительный процесс, который занимает в среднем от 6 до 10 месяцев. Опыт показывает, что предупреждать оползни на автодорогах значительно дешевле, чем ликвидировать последствия их активизации, ведь это приводит не только к многоразовому увеличению расходов на строительные работы, но и к потерям в экономике в результате ограничения движения транспорта.
2. Анализ последних исследований и публикаций, нерешенных задач
В работе [2] проанализированы методы расчета относительных весов опасности территории, который показал, что наиболее приемлемым для определения относительной опасности территории является метод попарных сравнений.
В работе [3] предложен подход к синтезу экспертных систем, которые позволяют оценивать вероятность возникновения элементарных нежеланных (базисных) событий на потенциально опасных объектах.
Службой автодорог в АРК разработана Программа выполнения ремонтных работ на МАД для инженерной защиты автодорог с привлечением научно–исследовательских проектных институтов и применением современных строительных материалов и новых технологий, намечены первоочередные меры относительно ремонта аварийных участков МАД. Однако каждый оползень имеет свои особенности и требует индивидуального подхода. На данное время не существуют апробированные математические модели и достоверные исходные данные для оценивания оползней. А большое количество трудноформализуемых исходных данных, которые влияют на возникновение масштабных чрезвычайных природных ситуаций (ЧПС) на МАД, целесообразно оценивать, используя экспертные методы. В связи с этим возникает необходимость разработки математических моделей и методов определения коэффициентов пораженности участков МАД и источников ЧПС, а также планирования мониторинга их опасности.
3. Постановка задачи и ее решение
Следовательно, целью исследования является разработка математических моделей и методов определения пораженности участков МАД оползнями и планирование мониторинга их опасности. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
Необходимо определить наиболее пораженные участки МАД и наиболее активные (опасные) оползни.
Для решения поставленной задачи предлагается использовать метод анализа иерархий (МАИ), который основывается на формализованных экспертных знаниях о возможных ЧПС на МАД и степени их влияния на вероятность возникновения ЧПС на МАД.
Метод анализа иерархий (МАИ), разработанный американским математиком Т. Саати [4,5], является систематической процедурой для иерархического представления элементов, которые определяют суть любой проблемы.
Согласно МАИ, решение любой проблемы является процессом поэтапного определения приоритетов или весовых коэффициентов. На первом этапе определяются наиболее значимые элементы проблемы (задачи), на втором — наилучший критерий (способ или средство) проверки зависимости конечного результата от элементов; следующим этапом является выработка альтернативных решений и оценка их качества.
Если на каком–то участке МАД появляется новый источник ЧПС, то применяется модификация МАИ [5] — сравнение объектов методом копирования.
Метод копирования применяется в тех случаях, когда среди анализируемых альтернатив есть такие, которые идентичны по одному или нескольким анализируемым свойствам (критериям качества).
Метод копирования позволяет не нарушать порядок ранее ранжированных альтернатив при добавлении новых, таких, которые являются копиями ранее ранжированных альтернатив.
В настоящее время существует кадастр оползней Крыма [1], где кроме наименования оползня, причин и года образования,местоположения, относительно дороги также представлены характеристики оползня: длина, ширина, мощность, средняя крутизна склона, активность оползня.
Для оценки опасности оползней использовалась обобщенная адитивна оценка.
Весовые коэффициенты важности всех критериев оценки опасности оползней приняты одинаковыми — 0,2.
Задача завершается ранжированием всех известных оползней на рассматриваемых участках МАД.
Решением рассмотренной задачи являются коэффициенты весомости j–го оползня i–го участка МАД, которые являются исходными данными для решения задачи определения коэффициентов весомости оцениваемых показателей состояния МАД.
Рассмотрим пример решения задачи определения коэффициентов весомости оцениваемых ТЭП состояния МАД Симферополь–Ялта–Севастополь для 5 наиболее активных источников ЧПС. Задача решается с помощью метода анализа иерархий. В качестве ТЭП рассматриваются: состояние насыпи; состояние дренажа; состояние водоотвода; состояние свайных удерживающих сооружений.
Рассмотрим пример задачи планирования мониторинга выбранных ТЭП в заданных точках контроля заданных участков МАД [6].
Согласно средним многолетним наблюдениями за экстремальными периодами проявления оползневых процессов в Горном Крыму и на его южных склонах аномальная активизация проявляется в подготовительных (октябрь–ноябрь) и процессоопасных (февраль–апрель) периодах. Общее количество дней в эти периоды составляет 120 день. Выделенный бюджет проведения мониторинга всех оценок составляет 1500 грн. в год.
Предполагается, что на каждом участке МАД одновременно оцениваются все ТЭП. За указанный период должно быть проведено не менее одного и не больше 10 оценок всех ТЭП для каждого участка МАД. На каждом участке МАД рассматривается только один оползень.
Выводы
Таким образом, разработаны модели определения коэффициентов пораженности участков МАД оползнями и коэффициенты их опасности (т.е. источников ЧПС), а также планирования их мониторинга, которые позволяют в отличии от известных методов принимать решения в условиях разной степени неопределенности исходной информации по многим критериям. Это дает возможность принимать научно–обоснованные решения по планированию мониторинга ТЭП МАД и опасности оползней с точки зрения пораженности участков МАД оползнями и выбора проектов их ликвидации.
Литература
|
|
