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.
