close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Исследование влияния подробности промера на оценку гарантированных глубин в акватории Северного морского пути

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
КОРОЛЕВ Иван Юрьевич
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОДРОБНОСТИ
ПРОМЕРА НА ОЦЕНКУ ГАРАНТИРОВАННЫХ
ГЛУБИН В АКВАТОРИИ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО
ПУТИ
Специальность 05.22.17 - «Водные пути сообщения и гидрография»
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург – 2018
Работа выполнена в ФГБОУ ВО «Государственный университет морского
и речного флота имени адмирала С.О. Макарова».
Научный руководитель:
доктор технических наук, профессор Тезиков Александр Львович.
Официальные оппоненты:
Неронов Николай Николаевич,
доктор технических наук, профессор, АО «Государственный научно - исследовательский навигационно - гидрографический институт», главный
научный сотрудник.
Решетников Максим Алексеевич,
кандидат технических наук, ФГБОУ ВО «Волжский государственный университет водного транспорта», заведующий лабораторией кафедры водных
путей и гидротехнических сооружений.
Ведущая организация:
АО «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский и проектно-конструкторский институт морского
флота».
Защита состоится «19» апреля 2018 года в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д223.009.05 при ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» по адресу: Санкт- Петербург, ул. Двинская, д. 5/7, ауд. 235а.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте
ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота
имени адмирала С.О. Макарова»:
https://gumrf.ru/naudejat/gna/dissov_22300905/zd22300905/
Автореферат разослан «__»___________2018 года
Ученый секретарь
диссертационного совета
О.А. Изотов
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. «Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года» предусматривает развитие Северного
морского пути для осуществления коммерческих перевозок. Особо отмечается значение Северного морского пути, как единой национальной транспортной магистрали, которая связывает Северо-Западные и Дальневосточные регионы России, а также раскрывает потенциальные возможности для
транснациональных транзитных перевозок между европейскими портами и
портами Тихоокеанского региона в режиме круглогодичного функционирования.
В «Комплексном проекте развития Северного морского пути»
предусматриваются меры по совершенствованию навигационного и гидрографического обеспечения судоходства в акватории арктических морей,
включающие в себя проведение промерных работ по маршрутам транспортировки углеводородного сырья, обследование акваторий портов, рейдовых стоянок и подходных фарватеров, а также развитие сети маршрутов,
пригодных для безопасного плавания крупнотоннажных судов.
Планомерные систематические гидрографические исследования
подводного рельефа морей Арктики выполнялись с 1933 года. В условиях
ограниченного времени и ресурсов при обследовании морского дна выполнялся промер параллельными галсами и промер со льда. Промер выполнялся с относительно высокой дискретностью, что позволило обеспечить
покрытие подробной гидрографической съемкой участков арктических
морей, охватывающих около 90% традиционных судоходных трасс Северного морского пути. Гидрографическая изученность рельефа дна прибрежных трасс соответствовала требованиям стандартов, действующих на момент съёмки, и обеспечивала безопасное плавание судов с осадкой до 6-7
метров строго по рекомендованным маршрутам в условиях летне-осенней
навигации.
Меняющиеся условия арктического судоходства, связанные с ростом осадки судов, развитием сети глубоководных фарватеров, а также
ужесточением требований, предъявляемых к безопасности арктического
мореплавания, влекут за собой необходимость переоценки материалов
гидрографической изученности прошлых лет и проведение съемки рельефа
дна с использованием современных гидрографических измерительных
комплексов.
3
Гидрографическая изученность рельефа дна арктических морей, ранее обеспечивающая безопасное плавание судов с осадкой 6-7 метров, сегодня и в ближайшей перспективе оказывается недостаточной.
В условиях недостаточной гидрографической изученности возрастают риски, связанные с касанием грунта и посадками на мель, особенно
для крупнотоннажных судов.
Для снижения таких рисков судам рекомендовано снижать скорость,
иметь дифферент «на нос», непрерывно контролировать глубины и осуществлять другие мероприятия, которые позволяют снизить возможные
негативные последствия аварии.
Отсутствие четких критериев оценки гидрографической изученности акватории может приводить к ошибочным решениям при выборе режима маневрирования судна.
Таким образом, актуальность темы исследования определяется тем,
что она посвящена получению и оценке величин гарантированных глубин
в условиях недостаточной гидрографической изученности рельефа дна
арктических морей, и направлена на обеспечение безопасности судоходства в акватории арктических морей.
Степень разработанности темы. Тема связана с известной задачей
выбора маршрута с безопасными глубинами при плавании судна на мелководье. Решение этой задачи сводится к учету изменения осадки судна, связанного с взаимным влиянием мелководья и внешних факторов, с динамическими характеристиками судна и его основными размерениями. Решению этой задачи посвящено значительное количество исследований, результаты которых обобщены в научной, методической и учебной литературе по управлению судном в особых условиях. Среди авторов этих решений следует отметить В.И. Снопкова, А.С. Баскина, А.С. Васькова, Ю.Л.
Воробьева, В.Т. Соколова, Н.А. Кубачева, П.В. Томсона и других. Во всех
этих работах предполагается, что на морских навигационных картах опасные глубины пропущены быть не могут и всегда нанесены на карту. Такое
предположение может считаться достаточно обоснованным только при
условии, что в акватории выполнено гидрографическое траление с использованием жестких тралов или площадное обследование с использованием
многолучевых эхолотов. Во всех остальных случаях, когда при обследовании дна используются дискретные методы измерения глубин, часть опасных глубин акватории могут быть не обнаружены и, следовательно, на
картах не отображены.
4
Исследованию этой проблемы в гидрографии посвящено большое
количество работ, среди которых особое место занимают труды А.П. Белоброва, Г.С. Максимова, А.И. Сорокина, Н.Н. Неронова, И.А. Блинова, Б.Н.
Беляева, А.Б. Афонина, С.В. Решетняка, А.Л. Тезикова и других. Работы
ведутся по следующим основным направлениям:
1.
совершенствование технических средств выполнения промерных
работ;
2.
совершенствование методов обследования фарватеров;
3.
совершенствование методов математического моделирования рельефа дна;
4.
исследование морфометрических характеристик морского дна;
5.
анализ причин аварий, связанных с недостаточной гидрографической изученностью, и выработка рекомендаций по их предотвращению.
С 2010 года маршруты для крупнотоннажных судов в акватории
СМП обследуются с использованием многолучевых эхолотов в ограниченной по ширине полосе. Такой вид съемки гарантирует надежное обнаружение практически всех подводных навигационных опасностей, включая
опасности, имеющие минимальные размеры, и поэтому не требует оценивать значение глубин, которые при такой съемке могут быть пропущены.
Вместе с тем, при площадном обследовании фарватеров в ограниченной по
ширине полосе ставится задача о допустимом уклонении судна за пределы
обследованной полосы. Задача ставится впервые, поскольку для традиционных видов гидрографической съемки она значения не имела.
На основании анализа состояния проблемы сформулированы цель и
задачи настоящей работы.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка метода учета подробности съемки рельефа дна для определения и
оценки гарантированных глубин в акватории СМП.
Для достижения поставленной цели в работе поставлены следующие
задачи:

определить навигационно - гидрографические условия мореплавания в акватории СМП;

систематизировать сведения, касающиеся минимальных глубин и
подробности гидрографической съемки на трассах СМП;

обобщить и исследовать методы оценки возможного пропуска
опасных глубин, используемые при выполнении дискретных измерений
глубин, в том числе при выполнении гидрографического траления, пло5
щадной съемки с использованием многолучевых эхолотов, промере со льда
и промере параллельными галсами;

разработать математическую модель локальных форм рельефа дна;

разработать методику определения углов наклона поверхности
локальных форм рельефа дна;

установить предельное значение углов наклона поверхности локальных форм рельефа дна на заданном статистическом уровне обеспеченности;

разработать методику учета дискретности измерений при определении и оценке гарантированных глубин;

разработать методику определения и оценки гарантированных
глубин с учётом дискретности измерений;

выполнить проверку разработанной методики.
Объектом исследования является акватория Северного морского
пути.
Предметом исследования являются материалы гидрографической
изученности рельефа дна акватории Северного морского пути.
Методологической и методической основой исследования являются новейшие теоретические и практические достижения в области разработки технических средств и методов гидрографического обеспечения
судоходства, картографирования акватории Мирового океана, моделирования природных объектов, морфометрических исследований, методы математической статистики и теории вероятности, принципы обеспечения безопасности судоходства.
Научная новизна исследования состоит в разработке метода оценки влияния на навигационную безопасность малых подводных объектов,
которые могут быть пропущены при использовании дискретных методов
измерений, основанного на уточненных данных о морфометрических характеристиках рельефа дна арктических морей, влияющих на безопасность
судоходства.
Практическая значимость полученных результатов заключается
в обосновании и разработке методики количественной оценки дополнительного запаса воды под килем судна на трассах Северного морского пути
в условиях недостаточной гидрографической изученности акватории арктических морей, а также в разработке метода оценки допустимого отклонения пути судна от рекомендованных маршрутов движения судов, обследованных в ограниченной по ширине полосе. Полученные результаты
6
направлены на снижение вероятности аварий в акватории Северного морского пути, связанных с касанием грунта и посадкой судов на мель.
Основные научные результаты проведенного исследования, полученные автором лично, заключаются в следующем:
•
получены новые научные данные, относящиеся к морфометрическим характеристикам рельефа дна арктических морей;
•
обоснована необходимость и важное прикладное значение исследований и картографирования микрорельефа дна арктических морей;
•
разработана методика оценки параметров объекта, скрытого от
непосредственного наблюдения;
•
обоснован подход к использованию картографических данных при
определении проходных глубин в акватории в условиях недостаточной
гидрографической изученности.
На защиту выносятся:
1.
Оценка навигационных и гидрографических условий судоходства
в акватории СМП;
2.
Методика определения морфометрических характеристик элементов рельефа дна арктических морей;
3.
Результаты исследования морфометрических характеристик рельефа дна арктических морей;
4.
Модель локальных поднятий дна с уточненными параметрами;
5.
Результаты анализа метод ов оценки точности интерполяции глубин на морских навигационных картах, планах и промерных планшетах;
6.
Методика учета вида съемки подводного рельефа и дискретности
измерения глубин для получения и оценки гарантированных глубин в акватории;
7.
Методика определения и оценки гарантированных глубин с учётом
дискретности измерений;
8.
Методика оценки гарантированной глубины, полученной методом
экстраполяции глубин за пределы границ обследованной полосы;
9.
Результаты оценки гарантированных глубин на прибрежных и
глубоководных маршрутах СМП.
Достоверность результатов подтверждается корректным использованием актуальной картографической информации, результатами гидрографических исследований и опытом арктического судоходства.
7
Апробация.
Основные положения и результаты исследования докладывались на
научно - практической конференции профессорско - преподавательского
состава, научных сотрудников, аспирантов и курсантов ГУМРФ им. адм.
С.О. Макарова в 2014 и 2015 г. г. (г. Санкт-Петербург), на Международной
научно- практической конференции «Макаровские чтения-2016», посвященной 140- летию со дня рождения адмирала С.О. Макарова в 2016 г. (г.
Санкт-Петербург) и на Международной научно- практической конференции «Макаровские чтения-2017», в 2017 г. (г. Санкт-Петербург), на 2 международной конференции «Природные ресурсы и комплексное освоение
прибрежных районов Арктики» в 2016 г. (г. Архангельск), а также на расширенном заседании кафедры гидрографии моря ГУМРФ им. адм. С.О.
Макарова в 2017 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ,
в том числе 4 статьи в реферируемых ВАК изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 102
наименования. Основное содержание работы изложено на 115 страницах,
включая 22 таблицы и 10 рисунков.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении сформулирована актуальность темы диссертационной
работы, цель и задачи исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту, теоретическая и практическая значимость результатов
исследования.
В первой главе обобщены данные по гидрографической изученности трасс и акватории Северного морского пути.
С 2011 года в арктических морях начали реализовываться проекты
крупнотоннажного судоходства.
Задача об определении гарантированной глубины на фарватере связана с определением значения максимальной осадки судна, для которой
фарватер является безопасным.
Решению этой задачи посвящено значительное количество работ в
области судовождения и гидрографии, в том числе работы А.С. Баскина,
А.С. Васькова, В.А. Логиновского, В.А. Михальского, К. Дж. Пламмера,
М.А. Решетникова, В.И. Снопкова, А.Б. Афонина, Б.Н. Беляева, Н.Н.
Неронова, С.В. Решетняка, А.Л. Тезикова, П.В. Томсона и других.
8
В гидрографии задача сводится к решению проблемы определения
гарантированной глубины фарватера по результатам промера.
Для определения гарантированной глубины в районах, имеющих
важное навигационное значение, рекомендуется выполнять гидрографическое траление.
На всей акватории СМП с глубинами менее 30 м выполнить гидрографическое траление с применением жёстких тралов практически невозможно. Наиболее ответственные места, к которым относятся маршруты
движения крупнотоннажных судов, обследуются с использованием многолучевых эхолотов. Определение гарантированной глубины другими способами вносит неопределённость в её значение, которую необходимо определять и учитывать.
Методика оценки влияния дискретности промера на величину гарантированной глубины нуждается в теоретическом обосновании. Актуальность этого научного направления в гидрографии связана с развитием
крупнотоннажного арктического судоходства и требованиями его безопасности.
Во второй главе обосновывается выбор метода оценки гарантированных глубин по результатам промерных работ.
Общее решение задачи определения гарантированной глубины при
заданной вероятности
p и дискретных измерениях Z G в условиях недоста-
точной гидрографической изученности (L≠ 0) определяется следующим
выражением:
Z G  Z min  h( L, p, Z )
где
Z min
(1)
- минимальное значение измеренной глубины с учётом точности
её измерения; L – междугалсовое расстояние; h – высота локального поднятия дна, которое может попасть в междугалсовое пространство; p – вероятность события, связанного с попаданием локального поднятия в междугалсовое пространство; h( L, p, Z ) – поправка за неопределённость значения минимальной глубины.
Поправка за неопределённость h( L, p, Z ) учитывает вид съёмки,
морфологические и морфометрические особенности подводного рельефа,
его тип и диапазон глубин акватории. Эта поправка учитывает возможный
пропуск локального поднятия дна между галсами съёмки.
9
Среди известных решений задачи определения гарантированной
глубины по результатам выполнения промера можно выделить два основных направления.
Первое направление, которое развивалось в трудах Б.Н. Беляева,
А.И. Сорокина, М.В. Цветкова, И.А. Блинова, А.Б. Афонина, основано на
использовании корреляционных связей глубин на соседних галсах и оценке
минимальных значений глубин межу галсами. Считается, что тесная корреляционная связь позволяет судить об отсутствии в междугалсовом пространстве поднятий дна.
В отдельных случаях эта методика может давать недостоверную
оценку гарантированной глубины. Этот случай иллюстрируется на рисунке
1, когда галсы Гi и Гi+1 расположены симметрично относительно локального поднятия дна с минимальной глубиной Zmin.
Рисунок 1 - Схема взаимного расположения промерных галсов и локального поднятия дна между галсами
Параллельно в работах А.П. Белоброва, Г.С. Максимова, А.И. Сорокина, А.Л. Тезикова, С.В. Решетняка, С.Г. Амельченко развивалось
направление, основанное на решении задачи о пересечении на плоскости
10
прямых линий и замкнутых геометрических фигур. Основной проблемой
является обоснованный выбор формы и размеров геометрических фигур,
которые используются в качестве моделей локальных поднятий дна.
С.В. Решетняк предложил модель локального поднятия дна в виде
сферического сегмента с диаметром основания S  2r и высотой h .
Для арктических морей было установлено следующее соотношение предельных размеров диаметра основания сферического сегмента и его высоты:
(2)
S  2r  k  h,
где k характеризует угол наклона поверхности локального поднятия. Для
морей Арктики С.В. Решетняк обосновал выбор численного значения параметра k = 8,7. Это значение использовалось для определения значения
подробности промера, гарантирующей обнаружение признаков подводных
навигационных опасностей естественного происхождения, которые могут
встречаться в арктических морях.
Величине 8,7 соответствует угол наклона дна около 13 градусов.
Для оценки гарантированной глубины такое значение коэффициента
k
представляется излишне завышенным, так как по данным морфометрических исследований дна арктических морей средние углы наклона не превышают 6  10 , что соответствует значениям k от 350 до 580.
Поставлена задача уточнения значений углов наклона дна в разных
частях акватории СМП при заданном уровне вероятности. Решение задачи
связано с разработкой методики измерения углов, сбором и обработкой
статистической информации. Результаты морфометрических исследований
обобщены в главе 3.
Впервые поставлена и рассмотрена задача о допустимом отклонении
пути судна от фарватера, в пределах которого выполнено площадное обследование. Задача поставлена в связи с организацией плавания крупнотоннажных судов в акватории СМП по рекомендованным маршрутам, обследованным в ограниченной полосе.
Решение задачи иллюстрируется на схемах, приведенных на рисунках 2 и 3.
На схеме ось OX совпадает с направлением полосы обследования,
ось OY перпендикулярна направлению полосы.
11
Рисунок 2 – Схема взаимного расположения обследованной полосы
и точек допустимого отклонения
Ширина фарватера определяется неравенством
yL , yR
yL  y  yR ,
где
— соответственно ординаты левой и правой границ полосы. На
фарватере выполнена площадная съёмка, в результате которой измеренные
глубины, могут быть заданы в виде:
Z S  Z S ( x, yL  y  yR )
(3)
Задача оценки допустимого отклонения пути судна
полосы
yL  y  yR
и
y PL слева от нее сводится
y PR справа от
к определению такого
максимального отклонения от обследованной полосы, на котором глубина
с высокой степенью уверенности не представляла бы опасность для мореmin
плавания, т. е. не была бы меньше, чем Z S
12
, вычисленная по формуле:
Z Smin  min Z S ( x, y L  y  y R )  h( Z )
(4)
minZ S ( x, yL  y  yR ) - значение минимальной глубины, измеренной в обследованной полосе; h(Z ) - поправка к минимальной глубине,
где
связанная с возможностями многолучевых эхолотов обнаруживать малые
подводные объекты.
Рисунок 3 – Глубины и точки боковых отклонений от границ фарватера,
обследованного с помощью многолучевого эхолота
Отклонения
yPR и y PL определяются разностями ординат:
y PR  y PR  y R 

y PL  y L  y PL 
где
y PR
и
y PL
(5)
— соответственно ординаты точек допустимого отклоне-
ния пути судна справа и слева от обследованной полосы.
Для определения допустимого отклонения пути судна от обследованной полосы предложено использовать уравнение:
1  y PR( PL)  y 
 y L )  t P  Z  1   n
 h( Z )
n


y

y
 i
2
Z
min
S
 a  b( y PR( PL)
o
S
1
13
(6)
где

 y )  ( Z Si  Z S ) 

b 1
n
2

1 ( yi  y )



a  Z  b( y  y L )
n
(y
где
i
(7)
y - среднее значение ординаты на интервале измерений; Z S - среднее
значение глубины на интервале измерений;
соответствующий вероятности p;
t P - коэффициент Стьюдента,
Z - показатель вертикальной расчлеo
Z
ненности рельефа в пределах обследованной полосы.
Решение уравнения (6) относительно неизвестной
y PR( PL) позволя-
ет получить выражение для определения искомого отклонения вправо или
влево от обследованной полосы.
В общем случае допустимые отклонения вправо и влево от обследованной полосы отличаются между собой. В сторону уменьшения глубин
значение допустимых отклонений уменьшается, в сторону увеличения глубин они увеличиваются.
Оценка допустимого отклонения уменьшается при возрастании
уровня её доверительной вероятности, что определяется значением коэффициента
tP .
Оценка допустимого отклонения от маршрута увеличивается на
участках с выровненным рельефом и уменьшается при увеличении показателя вертикальной расчлененности рельефа.
Третья глава посвящена обоснованию, разработке и результатам
использования методики оценки плотности распределения углов наклона
дна в акватории СМП на глубинах 10, 15 и 20 м.
Углы наклона между двумя точками i и i+1, расположенными на
поверхности дна, с глубинами Z i 1 и
Z i зависят от расстояния li ,i 1 между
точками и вычисляются по формуле:
  tg 
Z i 1  Z i
li ,i 1
14
(8)
Процедура оценки углов наклона дна предполагает выполнение следующих операций.
В качестве исходных точек выбираются точки с фиксированным
значением глубины, например,
Z j  10 м.
В окрестности этих точек отмечаются все близлежащие по отношению к исходной точке глубины Z ij .
Измеряются все расстояния
lij между исходной точкой и окружа-
ющими точками.
Вычисляются все углы  ij наклона между исходной точкой и окружающими ее точками по формуле:
 ij  tg ij 
Z j  Z ij
(9)
lij
Из множества численных значений углов  ij , рассчитанных по формуле (9) для точки j, выбирается максимальное значение:
 j  max  ij 
(10)
Такая процедура повторяется для всех исходных точек с фиксированным значением глубины, отмеченных на карте выбранного района. В
результате для выбранного значения глубины,
жество углов
 , состоящее из N
j
j
Z j  10 м, образуется мно-
элементов.
На рисунке 4 приведена гистограмма распределения углов наклона
дна.
Для определения угла наклона дна  95% , имеющего 95% уровень
обеспеченности, из общей площади гистограммы вычитается её 5% доля.
На рисунке 5% доля выделена штриховкой.
В гидрографии уровень обеспеченности в 95% соответствует принципу практической уверенности.
Для Карского моря всего было вычислено 3065 значений углов
наклона.
15
Рисунок 4 - Гистограмма распределения углов наклона дна
Значения углов наклона дна на уровне 95% обеспеченности составили:
 95% (10 м)  0,009 рад  30
 95% (15 м)  0,004 рад  15
 95% (20 м)  0,002 рад  6
Для Восточно – Сибирского моря всего было вычислено 706 значений углов наклона.
Значения углов наклона дна на уровне 95% обеспеченности составили:
 95% (10 м)  3
 95% (15 м)  2
 95% (20 м)  2
Море Лаптевых было разделено на четыре района:
1.
Новосибирские острова. Подходы к острову Котельный;
2.
От порта Тикси до пролива Дмитрия Лаптева;
3.
От дельты реки Лена до проливов Санникова и Дмитрия
Лаптева;
4.
Новосибирские острова. Проливы Санникова и Дмитрия
Лаптева.
В первом районе было вычислено 725 значений углов.
Результаты статистической обработки:
16
 95% (10 м)  0,016 рад  55
 95% (15 м)  0,005 рад  16
 95% (20 м)  0,002 рад  8
Во втором районе было вычислено 1190 значений углов.
Результаты статистической обработки:
 95% (10 м)  0,006 рад  21
 95% (15 м)  0,002 рад  8
 95% (20 м)  0,001 рад  4
В третьем районе было вычислено 526 значений углов. В районе десятиметровые глубины отсутствуют.
Результаты статистической обработки:
 95% (15 м)  0,001 рад  3
 95% (20 м)  0,001 рад  3
В четвертом районе было вычислено 573 значений углов.
Результаты статистической обработки:
 95% (10 м)  0,005 рад  17
 95% (15 м)  0,005 рад  17
 95% (20 м)  0,005 рад  17
Результаты вычислений показали, что максимальное значение угла
наклона
дна
на
уровне
95%
обеспеченности,
равное
 95% (10 м)  0,016 рад  55 , относятся к району подходов к острову Котельный в море Лаптевых. Результаты будут уточняться.
Полученное максимальное значение угла наклона дна предложено
использовать для оценки влияния дискретности гидрографической съёмки
на величину гарантированной глубины акватории.
В четвёртой главе приведены количественные оценки гарантированных глубин в зависимости от подробности съёмки с учётом полученных
морфометрических характеристик.
Высота локального поднятия дна вычислялась по формуле:
17
hmax  rmax   95max%
(11)
Для ледового промера выражение (11) примет вид:
hmax
L2  L2 max

  95%
2
(12)
Для промера системой параллельных галсов использовалось следующее соотношение:
hmax 
L max
  95%
2
(13)
Для вычисления значения гарантированных глубин
Z G*
применя-
лась формула:
Z G  Z min  hmax  95%   1
(14)
В таблицах 1 и 2 показаны зависимости оценок гарантированной
глубины от подробности съемки при ледовом промере и промере параллельными галсами соответственно.
Таблица 1 - Зависимость значения гарантированной глубины от подробности съемки при ледовом промере
Дискретность
съемки, м
L
100
100
500
500
1000
1000
L
50
100
250
500
250
500
Оценка гарантированной глубины
Z min
hmax  95% 
Z G*
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
1,9
2,1
5,5
6,7
9,2
9,9
7,1
6,9
3,5
2,3
нет
нет
18
Таблица 2 - Зависимость значения гарантированной глубины от подробности съемки при промере параллельными галсами
Дискретность съемки, м
Оценка гарантированной глубины
Z min
hmax  95% 
Z G*
50
10,0
0,4
8,6
100
10,0
0,8
8,2
250
10,0
2,0
7,0
500
10,0
4,0
5,0
1000
10,0
8,0
1,0
1500
10,0
>10
нет
2000
10,0
>10
нет
8000
10,0
>10
нет
10000
20,0
>20
нет
L
В работе приведены оценки гарантированных глубин для участков
рекомендованных маршрутов традиционной прибрежной трассы СМП.
Оценка гарантированных глубин для всех участков маршрута прибрежной трассы выполнена с использованием значение угла наклона дна
max  95%   55 .
В таблице 3 приведены результаты количественных оценок допустимого отклонения от границ высокоширотной трассы, полученных методами морфометрических характеристик и линейной экстраполяции.
Таблица 3 - Допустимые отклонения от границ высокоширотной
трассы
Морфометрические характеристики
Линейная экстраполяция
№
участка
трассы
Z min
,м
h
y max  95% 
y t0 , 99 
1
2
3
4
5
1-2
44.0
27
0,9
4,3
2-3
25.0
8
0,3
1,2
3-4
45.6
28,6
1,0
4,7
4-5
27.4
10,4
0,4
1,6
5-6
27.4
10,4
0,4
1,6
10-11
24.4
7,4
0,2
1,2
19
Морфометрические характеристики
Линейная экстраполяция
№
участка
трассы
Z min
,м
h
y max  95% 
y t0 , 99 
12-13
19.4
2,4
0,1
0,3
13-14
21.0
4,0
0,1
0,5
8а-10а
23.1
6,1
0,2
0,9
11-8а
24.4
7,4
0,2
1,2
14-15
22.0
5,0
0,2
0,7
15-16
22.4
5,4
0,2
0,8
16-17
20.9
3,9
0,1
0.5
10а-15
28.6
11,6
0,4
2.6
Количественные оценки отклонений, полученных методом морфометрических характеристик по сравнению с оценками, полученными методом линейной экстраполяции, имеют меньшие значения на всей протяженности высокоширотной трассы, так как в них используются заведомо завышенное значение угла
 95%  55 .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Гидрографическая изученность рельефа дна акватории СМП в целом
не соответствует современным требованиям, связанным с обнаружением и
обследованием подводных препятствий, имеющих малые размеры, за исключением отдельных участков маршрутов, предназначенных для крупнотоннажных судов.
При выполнении съемки подводного рельефа дна методами, основанными на дискретных измерениях, достоверная информация о глубинах,
которые попадают в промежутки между точками измерений, отсутствует.
В промежутки между точками измерений попадают глубины, которые могут влиять на решение практических задач.
Важное практическое значение имеет ответ на вопрос о том, какая
минимальная глубина могла быть пропущена в заданной акватории, обследованной с известной подробностью. Задача представляется особенно актуальной для мелководных участков акватории СМП, в которых плавание
судов вынужденно осуществляется в условиях предельно малого запаса
воды под килем.
20
Анализ литературных источников показал полное отсутствие работ,
посвященных исследованию микроформ рельефа дна арктических морей,
что определило необходимость в разработке методики исследования морфометрических характеристик малых локальных форм подводного рельефа, а также проведение таких исследований и статистическую обработку
результатов исследования.
Полученные предельные значения морфометрических характеристик микрорельефа арктических морей позволили разработать методику
оценки максимальной высоты локального поднятия дна, соответствующей
минимальной глубине, которая могла быть пропущена при выполнении
промерных работ.
Разработанная методика прошла апробацию при оценке гарантированных глубин на прибрежных трассах СМП, а также при оценке допустимого отклонения от участков высокоширотных трасс СМП, обследованных
с использованием многолучевым эхолотом. Результаты проверки подтвердили работоспособность разработанной методики и обоснованность полученных с ее использованием оценок.
Полученные в работе результаты представляется целесообразным
использовать:
6.
при оценке гидрографической изученности рельефа дна арктических морей по критерию навигационно – гидрографической безопасности;
7.
при планировании обследования перспективных судоходных
маршрутов проведении промерных работ в акватории СМП;
8.
при разработке руководящих документов и рекомендаций по определению проходных глубин на мелководных участках акваторий в условиях недостаточной гидрографической изученности рельефа дна;
9.
при проведении морских изысканий и морских геоморфологических исследований;
10.
для совершенствования образовательных программ подготовки
специалистов морского профиля.
21
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ
ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Работы, опубликованные в рецензируемых изданиях,
рекомендованных ВАК:
1. Королев И.Ю. Оценка допустимого отклонения пути судна от обследованной полосы /И.Ю. Королев// Вестник ГУМРФ имени адмирала С.О.
Макарова.- 2016.- №6(40).- С. 105-112.
2. Королев И.Ю. Проверка методики оценки допустимого отклонения
пути судна от высокоширотной трассы Северного морского пути /И.Ю.
Королев// Вестник ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова.- 2017.№1(41).- С. 88-94.
3. Королев И.Ю. Исследование факторов, влияющих на навигационную
аварийность в условиях мелководья /А.Б. Афонин, И.Ю. Королев, А.Л.
Тезиков // Вестник ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова.- 2017.№4(44).- С. 735-743.
4. Королев И.Ю. Исследование влияния подробности гидрографической
съемки на оценку проходных глубин /А.Б. Афонин, И.Ю. Королев, А.Л.
Тезиков // Вестник ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова. - 2017.№5(45).- С. 1007-1016.
В других изданиях:
5. Королев И.Ю. Навигационно-гидрографическая изученность акватории Северного морского пути /И.Ю. Королев, А.Л. Тезиков// Материалы
второй международной научной конференции «Природные ресурсы и комплексное освоение прибрежных районов арктической зоны», Архангельск.2016.- С.7.
6. Королев И.Ю. Навигационно-гидрографическое обеспечение высокоширотных трасс СМП /И.Ю. Королев// Сборник докладов международной
практической конференции ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, посвященной
140-летию института «Морская академия» «Макаровские чтения», СанктПетербург.- 2016.- С. 97-98.
7. Королев И.Ю. Гидрографическое обеспечение плавания судов на мелководье в Арктике/И.Ю. Королев// Сборник докладов международной
22
научно - практической конференции «Макаровские чтения», СанктПетербург.- 2017.- С. 52-53.
8. Королев И.Ю. Гидрографическое обеспечение морских поисковых
работ /И.Ю. Королев// Материалы шестой международной конференции
«Водолазное дело России», Геленджик.- 2016.- С. 14.
9. Королев И.Ю. Результаты исследования морфометрических характеристик дна в акватории Северного морского пути /И.Ю. Королев, А.Б.
Афонин, А.Л. Тезиков // Сборник тезисов докладов научно – практической
конференции профессорско-преподавательского состава ГУМРФ им. адм.
С.О. Макарова, Санкт -Петербург.- 2017.- С. 92 – 93.
23
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа