авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Исследование оползневых процессов и селевых потоков методами гидродинамики

УДК532.546

На правах рукописи

БИЙБОСУНОВ АЛМАЗ ИЛЬЯСОВИЧ

Исследование оползневых процессов

и селевых потоков методами гидродинамики

01.02.05 - механика жидкости, газа и плазмы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора физико-математических наук

Республика Казахстан Алматы, 2006

Работа выполнена в И нституте социального развития и предпринимательства при М инистерстве социальной защ иты и труда Кы ргы зской Республики Н аучный консультант: академ ик НАН РК, доктор технических наук, профессор Ерш ин Ш.А.

О фициальные оппоненты: доктор физико-математических наук Калтаев А.;

доктор физико-математических наук, профессор Х ужаеров Б.Х.;

доктор физико-математических наук Туганбаев У.М.

Ведущ ая организация: И нститут математики М инистерства образования и науки Республики Казахстан 2006 года в « / Г часов на Защ ита состоится q s* -»

заседании диссертационного с ета Д 14А.01.08 при Казахском национальном университете имени аль-Ф араби[ по адресу: 050012, jг. А.

\ Алматы, ул. М асанчи 39/47, механико-математический факультет, ауд. «

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального университета имени аль-Ф араби.

А втореферат разослан « 2006 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук ^ Д.Е. Туралина 2 (У ^ ВВЕДЕНИЕ О б щ а я х а р а к т е р и с т и к а р аб о ты. Работа посвящ ена исследованию возникновения, активизации оползневых и селевых процессов методами механики сплошных сред, теории фильтрации и инфильтрации.

А к т у ал ьн о с ть и ссл ед ован и я. Исследование относится к решению актуальных проблем, связанных с изучением процессов зарождения, активизации и прогнозирования таких видов природных катастроф, как оползни и сели. В силу особенностей горно-геологического и тектонического строения горного рельефа практически вся территория Кыргызстана подвержена экзогенным геологическим процессам, таким, как оползни, селевые потоки, снежные лавины, обвалы, землетрясения. Наибольшей катастрофичностью проявления среди других экзогенных геологических процессов отличаются оползни и сели. Оползни и сели представляют собой один самых распространенных видов природных катастрофических явлений, которые вызывают колоссальные разрушения на больш их территориях, приводят к огромным человеческим жертвам, причиняю т большой ущерб экономике и природной среде. Сели и оползни имею т широкое распространение на всей территории Кыргызстана и, особенно, в южных регионах: Ошской, Джалал-Абадской и Баткенской областях.

В связи с изложенным выше в республике разработана и осуществляется комплексная программа по исследованию и прогнозированию природных и техногенных катастроф, по одному из научно-исследовательских направлений которой и выполнена настоящая диссертационная работа.

Основными факторами формирования, развития и активизации оползневых и селевых процессов в Кыргызстане, наряду с геологическим строением и горным рельефом, являются гидрогеологические условия, климатические и метеорологические факторы. Эти основные факторы взаимосвязаны с динамикой жидкости и физико-механическими и прочностными характеристиками горных нескальных склонов. С другой стороны, оползни и селевые потоки можно рассматривать как гетерогенные системы с жидкой и твердой компонентами и моделировать их как многофазные течения.

Таким образом, исследование динамики жидкости в оползне- и селеопасных горных склонах, моделирование оползневых и селевых потоков современными методами механики жидкости, применение вычислительной техники и информационных технологий для изучения, анализа и прогноза оползней и селей являются актуальными и важными научно-практическими задачами.

О б ъ е к т и пред м ет и ссл ед ован и я. Основным объектом исследования являю тся оползневые и селевые процессы, природно-климатические условия и факторы, вызывающие развитие и активизацию оползней и селей, а также гидродинамические явления и процессы в горных склонах. Численными и аналитическими методами механики жидкости исследуются трехмерные нестационарные фильтрационные течения ф ун то вы х вод в оползне- и селеопасных склонах, рассматриваются инфильтрационные процессы в горных склонах за счет атмосферных осадков, поверхностного стока, снеготаяния.

Решаются задачи устойчивости горных склонов против возможных оползневых и селевых потоков под действием фильтрационных и инфильтрационных течений. Ф ормулирую тся математические модели динамики двухфазных (жидкая и твердая составляю щ ие) оползневых потоков, предлагаю тся линейные и нелинейные регрессионны е и факторные модели для прогнозирования оползней и селей.

Для изучения оползневых и селевых процессов применяется подход на основе теории и методов механики сплош ных сред, вычислительной гидродинамики и прикладной математики, теории дифференциальны х уравнений, корреляционно-регрессионного и факторного анализа, современных информационных систем и технологий.

Ц ел ь и за д а ч и и ссл ед о ван и я. О сновной целью диссертационной работы является: исследование динамики многофазных оползневых и селевых потоков;

изучение и моделирование основных факторов, определяю щ их формирование и развитие селей и оползней;

разработка численных и аналитических методов исследования динамики грунтовых вод и процессов влагопереноса, влагообмена и инфильтрации жидкости в горных склонах;



оценка и расчеты устойчивости склонов против оползней и селей;

построение локальных и региональных прогнозных моделей активизации оползней и селей.

В соответствии с этой целью в диссертационной работе поставлены и реш ены следую щ ие задачи:

1. Установить возможности применения гидродинамического подхода к изучению оползневых и селевых процессов.

2. Разработать теоретические основы исследования основных факторов оползней и селей, механизмов и закономерностей их развития и активации.

3. Разработать двухфазны е модели, описы ваю щ ие движ ение оползней гидродинамического типа при различных физических допущ ениях и предпосылках, численные методики расчета динамики оползней и селей.

4. У становить влияние гидродинамических процессов в оползневых склонах и селевых очагах для оценки устойчивости склонов против возможного оползания или селевого течения.

5. Сформулировать прямые и полуобратные краевые задачи фильтрации и инфильтрации ж идкости в неоднородных горных склонах с неизвестными границами.

6. Разработать численные и аналитические методы расчета процессов фильтрации, влагопереноса и инфильтрации грунтовых вод в оползне- и селеопасных склонах.

7. Создать прогнозные модели оползневых и селевы х явлений на территории Кы ргы зстана для построения локальны х прогнозов активизации оползней и селей вблизи населенных пунктов, коммуникаций.

Н а у ч н а я н о ви зн а. Научная новизна диссертационной работы заклю чается в следующ ем:

1. Для системы «грунт-вода» разработан гидродинамический подход для анализа и прогнозирования оползневых и селевы х процессов, основанный на теории и методах гидроаэродинамики. Определены две стадии для оползней и селей: г и д р о д и н а м и ч е с к и е п р о ц е с с ы д о с х о д а о п о л з н е й и селей, т.е. оценка устойчивости склонов, и двухфазные течения оползней и селей после потери устойчивости. Для каждой из этих стадий предлагается соответствующий набор механико-математических моделей, отражающих реальные склоновые процессы.

2. Разработаны математические модели динамики селевых потоков и оползней гидродинамического типа, как гетерогенных систем, построены численные алгоритмы расчета двухфазных оползневых течений.

3. Определены и исследованы основные факторы формирования и развития оползневых и селевых процессов, их основные закономерности и механизмы развития с позиций механики сплошных сред, а также вопросы устойчивости горных склонов.

4. Сформулированы краевые задачи трехмерной нестационарной фильтрации ф ун тов ы х вод в горных склонах с неизвестными физическими границами - плоскости скольжения оползней и свободной поверхности, определяющими уровень ф ун товы х вод.

5. Решены задачи инфильтрации жидкости в оползне- и селеопасных склонах, предложены численные итерационные процедуры расчета фильтрационных и инфильтрационных течений с учетом неоднородно­ анизотропного строения среды.

6. Созданы аналитические методы реш ения задач трехмерной неустановивш ейся фильтрации и инфильтрации жидкости в неоднородных и однородных средах, получены общ ие и частные реш ения в автомодельной форме при различных показателях автомодельности.

7. Разработаны асимптотические методы решения уравнений Навье-Стокса для вязкой несжимаемой жидкости. Рассмотрены краевые задачи гидроаэродинамики, теории пограничного слоя применительно к ламинарным и турбулентным течениям оползней и селей, а такж е вопросы перехода от ламинарных течений к турбулентным в оползнеопасных склонах и селевых очагах и развития вихрей Гертлера.

8. М етодами регрессионного и факторного анализа построены краткосрочные и среднесрочные, локальные и региональные прогнозы активации оползней и селей на территории Кыргызстана, анализируются их основные факторы, проведен анализ временных рядов оползней и селей.

9. Создана вычислительная информационная система для исследования и прогнозирования оползневых и селевых процессов, распространенных на территории Кыргызской Республики.

О сн о вн ы е п о л о ж ен и я, в ы н о с и м ы е н а защ иту. Н а защиту выносится следующее:

1. Возникновение и активизация оползневых и селевых процессов на территории Кыргызстана, главными для которых является их гидродинамическое происхождение, классифицирую тся по геологическим, метеорологическим, природно-климатическим, сейсмическим факторам.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.