сотрудник с 01.01.2015 по настоящее время
Воронеж, Россия
сотрудник
Воронеж, Воронежская область, Россия
Россия
Россия
Планируя строительство лесовозной автомобильной дороги и выбирая рациональное ее положение на местности, инженер постоянно сталкивается с необходимостью учитывать особенности рельефа, климата, физико-географических процессов и явлений, поверхностных и подземных вод, грунтов, растительности, хозяйственной деятельности человека, как факторов, определяющих в первую очередь стоимость затрат на строительство лесовозной автомобильной дороги. Проведенный по всем аргументам корреляционный анализ позволил установить наиболее важные характеристики компонентов географической среды, оказывающие влияние на сложность строительства лесовозной автомобильной дороги по видам затрат. Подробно рассмотрено и проанализировано состояние теоретических исследований в области строительства ведомственных автомобильных дорог. Проведенный анализ позволил наметить цели, задачи и общую методологию определения стоимости строительства автомобильных дорог в зависимости от видов работ, а также различной степени сложности дорожного строительства, ценности природных ресурсов, видовых качеств территории в районе проложения дороги. Представленные результаты и зависимости могут являться базой для определения основной стоимости строительства автомобильных дорог
строительство автомобильных дорог, инженерно-ландшафтное районирование, ландшафт, автомобильная дорога, комплексная оценка
Введение
Инженерно-ландшафтное районирование – это система сбора и обработки информации о природных и техногенных условиях дорожного строительства, по результатам которой производится количественная оценка степени влияния характеристик компонентов географической среды на сложность дорожного строительства, что позволяет выделить и картировать территориальные комплексы, дорожные ландшафты и микроландшафты [9, 10].
В результате инженерно-ландшафтного районирования определяются [12, 13]:
1. Сложность условий строительства автомобильной дороги.
2. Ценность сельскохозяйственных угодий и территорий различного хозяйственного использования.
3. Местоположение территориальных комплексов (дорожных ландшафтов и микроландшафтов) в различной степени сложности строительства автомобильной дороги.
Материалы и методы
Линейный характер дорожного строительства вызывает необходимость изучать общие и частные особенности природных и техногенных условий строительства автомобильных дорог. На значительных по площади территориях – дорожных ландшафтах – оценивается общая характеристика природных условий и деятельности человека. На локальных территориях – дорожных микроландшафтах оцениваются конкретные, присущие только этой территории, особенности местоположения, микроклиматов, грунтов, растительности, ценности угодий [17-22].
Таким образом, инженерная оценка природных и техногенных условий дорожного строительства осуществляется в ходе регионального и линейного районирования.
1. Теоретические положения и методы дорожного районирования изложены в работах В.М. Сиденко, В.В. Сильянова, В.К. Курьянова, Д.Н., Афоничева, К.А. Яковлева. Авторы считают, что основным методом изучения географической среды является дорожное районирование – «метод объединения однородных территорий по каким-либо признакам, которые оказывают существенное влияние на проектирование, строительство или эксплуатацию автомобильных дорог». К основным географическим комплексам авторами отнесены климат, рельеф, геология, почвы, грунтовые и поверхностные воды, растительность, роль которых зависит от целей районирования [1, 3, 4 6-8, 17-20].
Метод подсчета объема информации осуществляются по дорожно-ландшафтному профилю, на котором приводятся количественные характеристики компонентов ландшафта. На профиле по всем этим показателям определяются и
значения, задается ступень неразличимости признака – ε. Число признаков определяется из выражения [2]
(1)
Информационная цена признака
(2)
При движении по профилю происходит смена значений к среднему значению
. Вероятность такого перехода [5]
(3)
Удельная информация при этом (в битах)
(4)
Максимальная информация по каждой из характеристик географической среды определяется из выражения:
(5)
Для определения информационного различия между соседними точками на профиле по всем характеристики (N) соответствующее количество информации на шаге профиля суммируется
(6)
Приращение информации носит линейный характер и лишь весьма приближенно отражает зависимость между характеристиками ландшафта и сложностью дорожного строительства. Однако для предварительной оценки информационный метод может быть использован в дорожном районировании [11, 14-16].
Используя балльную оценку, информационный метод, не были решены поставленные задачи. Это положение заставило нас обратиться к статистике и использовать корреляционный анализ для определения, в первую очередь, роли характеристик компонентов географической среды на сложность строительства автомобильной дороги.
К исследованию привлечено статистические данные департамента автомобильных дорог республики Коми, что обеспечило возможность провести статистическую обработку средней стоимости одного километра подготовительных работ , земляных работ
, малых искусственных сооружений Си, морозозащитного и дренирующего слоя
, обстановки дороги
, т.е. всех тех видов работ, стоимость которых зависит от природных и техногенных факторов.
Планируя строительство ведомственной автомобильной дороги и выбирая рациональное ее положение на местности, инженер постоянно сталкивается с необходимостью учитывать особенности рельефа, климата, физико-географических процессов и явлений, поверхностных и подземных вод, грунтов, растительности, хозяйственной деятельности человека, как факторов, определяющих в первую очередь стоимость затрат на строительство автомобильной дороги.
Общая удельная стоимость строительства дороги по видам затрат может быть представлена следующим выражением
(7)
где, удельная стоимость соответственно:
– подготовительных работ;
– земляного полотна;
– малых искусственных сооружений;
– морозозащитного и дренирующего слоя;
– дорожной одежды;
– обстановки дороги;
- зданий и сооружений дорожной и автотранспортной службы;
– рекультивация земель;
– прочих работ и затрат;
– основная стоимость строительства дороги, не зависящая от природных и техногенных факторов;
– удорожание, обусловленное природными и техногенными характеристиками географической среды.
Роль и влияние природных и техногенных факторов на сложность строительства автомобильной дороги выявлялась в функции от ниже перечисленных в таблице 1 характеристик географической среды, выступающих как аргументы.
Проведенный по всем аргументам корреляционный анализ позволил установить наиболее важные характеристики компонентов географической среды, оказывающие влияние на сложность строительства лесовозной автомобильной дороги по видам затрат
.
Результаты корреляционного анализа в виде корреляционных отношений приводятся в таблице 1.
Указанные в таблице обозначения «С.о.» - следует именовать как «связь отсутствует».
По результатам проведенного корреляционного анализа выражение (7) можно записать:
(8)
где, удорожание обусловлено:
– плотность населения;
- ритм рельефа;
- средней глубиной расчленения рельефа;
- характеристикой эрозионных проявления;
- видом грунта;
Таблица 1 - Корреляционные отношения
|
Характеристики географической среды |
Виды затрат |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Корреляционные отношения |
|||||
|
Ритм рельефа |
- |
0,70 |
0,66 |
- |
- |
|
Глубина расчленения |
- |
0,61 |
0,45 |
- |
- |
|
Родная эрозия |
- |
0,12 |
С.о. |
- |
- |
|
Вид грунта |
- |
С.о. |
С.о. |
0,78 |
- |
|
Плотность населения |
0,43 |
С.о. |
С.о. |
С.о |
0,43 |
(собственные разработки)
– основная стоимость строительства соответственно подготовительных работ, земляного полотна, искусственных сооружений, морозозащитного и дренирующего слоя, обстановки дороги, независящая от природных и техногенных факторов;
– удельная стоимость дорожной одежды;
– удельная стоимость зданий и сооружений дорожной и автотранспортной службы;
– удельная стоимость рекультивации земель;
– удельная стоимость прочих работ и затрат.
Изменения затрат по видам работ в зависимости от изменения количественных показателей аргументов исследовались с помощью регрессионного анализа. На рисунке 1-7 представлены графики, характеризующие изменения стоимости затрат по видам работ в зависимости от характеристик рельефа, водной эрозии, видов грунтов, плотности населения.
Результаты и обсуждение
Подбор эмпирических формул, отражающих форму связи между исследуемыми зависимостями выполнен с использованием современных информационных технологий. В результате обработки получены следующие результаты.
Рисунок 1. Изменения стоимости земляного полотна от ритма рельефа
(собственные разработки)
Рисунок 2. Изменения стоимости земляного полотна от средней глубины расчленения рельефа
(собственные разработки)
Рисунок 3. Изменение стоимости земляного полотна от характеристик эрозионного проявления (собственные разработки)
Рисунок 4. Изменение стоимости малых и искусственных сооружений в зависимости от ритма рельефа (собственные разработки)
Рисунок 5. Изменения стоимости искусственных сооружений от среды глубины расчленения рельефа (собственные разработки)
Рисунок 6. Изменения стоимости морозозащитного и дренирующего слоя от вида грунта (собственные разработки)
Рисунок 7. Изменения стоимости подготовительных работ и обстановки дороги от плотности населения (собственные разработки)
Выводы
Используя графики зависимости (рисунки 1-7) представляется возможным определить основную стоимость строительства одного километра дороги по видам работ. Например, стоимость строительства земляного полотна автомобильной дороги зависит от ритма рельефа, глубины расчленения, характера эрозионных проявлений;
– по графику зависимости
Определенная таким образом основная стоимость строительства автомобильной дороги является минимально необходимой для осуществления строительства и принята как «эталон», характеризующий наиболее благоприятные природные и техногенные условия.
Изменение одной или нескольких характеристик географической среды повлечет за собой приращение стоимости, которое рассматривается как показатель сложности дорожного строительства.
1. Арутюнян, А.Ю. Автоматизированное проектирование лесовозной дороги / А.Ю. Арутюнян [и др.] // Автоматизация. Современные технологии. - 2016. - № 6. - С. 38-41.
2. Бурмистров, Д.В. Методика определения влияния природных факторов на стоимость строительства земляного полотна лесовозных дорог / Д.В. Бурмистров [и др.] // Системы. Методы. Технологии. - 2016. - № 2 (30). - С. 179-184.
3. Гусев, Ю.В. Проектирование структуры информационного обеспечения лесовозного автомобильного транспорта / Ю.В. Гусев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - 2016. - № 217. - С. 131-141.
4. Зеликова, Ю.А. Комплексные экспериментальные исследования изменения параметров и характеристик дорожных условий, транспортных потоков и режимов движения под влиянием климата и погоды / Ю.А. Зеликова [и др.] // Лесотехнический журнал. - 2018. - Т. 8, № 2 (30). - С. 156-168. - DOI:https://doi.org/10.12737/article_5b240611858af4.37544962.
5. Исследования по использованию укрепленных грунтов, местных материалов и отходов промышленности для строительства дорожных одежд лесовозных дорог / А.А. Камусин [и др.]. - Saint-Louis, Missouri, USA: Science and Innovation Center Publishing House, 2017. - 184 с.
6. Козлов, В.Г. Методы, модели и алгоритмы проектирования лесовозных автомобильных дорог с учетом влияния климата и погоды на условия движения: дис. ... д-ра техн. наук / В.Г. Козлов. - Архангельск: САФУ, 2017. - 406 с.
7. Козлов, В.Г. Влияние погодно-климатических факторов на системы комплекса "водитель - автомобиль - дорога - среда" / В.Г. Козлов [и др.] // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. - 2019. - № 1. - С. 30-36.
8. Кондрашова, Е.В. Алгоритм поиска оптимального транспортного плана с оптимизацией вывозки лесопродукции / Е.В. Кондрашова // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2011. - № 9. - С. 34-41.
9. Котляров, Р.Н. Теоретическое обоснование условий безопасности движения лесовозных автопоездов в автомобильных потоках / Р.Н. Котляров // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 2. - С. 41-44.
10. Логойда, В.С. Методологическое обоснование особенностей проектирования трассы по методу опорных элементов / В.С. Логойда [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 12-1. - С. 62-68.
11. Ломакин, Д.В. Оценка влияния на скорость движения постоянных параметров плана и профиля при различных состояниях поверхности дороги / Д.В. Ломакин, Е.Ю. Микова // Лесной вестник. - 2017. - Т. 21, № 6. - С. 43-49. - DOI:https://doi.org/10.18698/2542-1468-2017-6-43-49.
12. Ломакин, Д.В. Применение экономико-математических методов для определения областей использования видов покрытий / Д.В. Ломакин, Е.Ю. Микова // Лесной вестник. - 2017. - Т. 21, № 5. - С. 23-32. - DOI:https://doi.org/10.18698/2542-1468-2017-5-23-32.
13. Меркулов, С.Н. Энергосберегающие технологии проектирования автомобильных дорог / С. Н. Меркулов // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2008. - Т. 2, № 2. - С. 174-180.
14. Рябова, О.В. Воздействие автодорожного комплекса на окружающую среду: состояние и прогноз / О.В. Рябова // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Материалы межрегионал. науч.-практ. конф. "Высокие технологии в экологии". - 2010. - № 1. - С. 170-174.
15. Рябова, О.В. Проектирование энергосберегающих конструкций автомобильных дорог / О.В. Рябова // Информационные технологии моделирования и управления. - 2008. - № 1 (44). - С. 106-113.
16. Сиденко, В.М. Технология строительства автомобильных дорог. Ч. 2. Технология строительства дорожных одежд / В.М. Сиденко, О.Т. Батраков, А.И. Леушин. - Киев: Вища школа, 1970. - 230 с.
17. Chernyshova, E. V. Mathematical modeling of damage function when attacking file server / E. V. Chernyshova, R. V. Mogutnov, D. M. Levushkin // Paper presented at the Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - № 1015 (3). - DOI:https://doi.org/10.1088/1742-6596/1015/3/032069.
18. Gulevsky, V. A. Method of individual forecasting of technical state of logging machines / V. A. Gulevsky, V. S. Logoyda, A. S. Menzhulova // Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - № 327 (4). - DOI:https://doi.org/10.1088/1757-899X/327/4/042056.
19. Logoyda, V. S. Development of the method for individual forecasting of technical state of logging machines / V. S. Logoyda, P. V. Tikhomirov, V. A. Zelikov, A. D. Brovchenko, V. V. Razgonyeva // International Journal of Engineering and Advanced Technology. - 2019. - № 8 (5). - Р. 2178-2183.
20. Dorokhin, S.V. Mathematical model of statistical identification of car transport informational provision / S.V. Dorokhin, E.V. Chernyshova // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2017. - Vol. 12, № 2. - Р. 511-515.
21. Sushkov, S. I. Enhancing quality of road pavements through adhesion improvement / S. I. Sushkov, I. N. Kruchinin, I. V. Grigorev, A. A. Nikiforov, O. M. Timokhova // Journal of the Balkan Tribological Association. - 2019. - № 25 (3). - Р. 678-694.
22. Афоничев Д.Н. Совершенствование расчета объемов земляных работ в системе автоматизированного проектирования автомобильных дорог / Д.Н. Афоничев; Воронежская государственная лесотехническая академия. - Воронеж, 2007. - 117 с. - Деп. в ВИНИТИ 26.02.2008, № 164-В2008.
