employee from 01.01.2015 until now
Russian Federation
employee
Voronezh, Voronezh, Russian Federation
, Russian Federation
, Russian Federation
When planning the construction of a forest road and choosing its rational position on the ground, engineer is constantly faced with the need to take into account the features of the relief, climate, physical and geographical processes and phenomena, surface and underground waters, soil, vegetation, and human economic activity, as factors determining the first first of all, the cost of the construction of a forest road. A correlation analysis carried out for all the arguments has made it possible to establish the most important characteristics of the components of the geographic environment that affect the complexity of constructing a timber road by cost type. The state of theoretical research in the field of construction of departmental motorways has been thoroughly reviewed and analyzed. The analysis made it possible to outline the goals, objectives and general methodology for determining the cost of building roads, depending on the type of work, as well as varying degrees of complexity of road construction, the value of natural resources, and the specific qualities of the territory in the area of the road. The presented results and dependencies may be the basis for determining the basic cost of road construction
road construction, engineering and landscape zoning, landscape, road, integrated assessment
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. Arutyunyan, A.Yu. Avtomatizirovannoe proektirovanie lesovoznoy dorogi / A.Yu. Arutyunyan [i dr.] // Avtomatizaciya. Sovremennye tehnologii. - 2016. - № 6. - S. 38-41.
2. Burmistrov, D.V. Metodika opredeleniya vliyaniya prirodnyh faktorov na stoimost' stroitel'stva zemlyanogo polotna lesovoznyh dorog / D.V. Burmistrov [i dr.] // Sistemy. Metody. Tehnologii. - 2016. - № 2 (30). - S. 179-184.
3. Gusev, Yu.V. Proektirovanie struktury informacionnogo obespecheniya lesovoznogo avtomobil'nogo transporta / Yu.V. Gusev // Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotehnicheskoy akademii. - 2016. - № 217. - S. 131-141.
4. Zelikova, Yu.A. Kompleksnye eksperimental'nye issledovaniya izmeneniya parametrov i harakteristik dorozhnyh usloviy, transportnyh potokov i rezhimov dvizheniya pod vliyaniem klimata i pogody / Yu.A. Zelikova [i dr.] // Lesotehnicheskiy zhurnal. - 2018. - T. 8, № 2 (30). - S. 156-168. - DOI: 10.12737/article_5b240611858af4.37544962.
5. Issledovaniya po ispol'zovaniyu ukreplennyh gruntov, mestnyh materialov i othodov promyshlennosti dlya stroitel'stva dorozhnyh odezhd lesovoznyh dorog / A.A. Kamusin [i dr.]. – Saint-Louis, Missouri, USA: Science and Innovation Center Publishing House, 2017. – 184 s.
6. Kozlov, V.G. Metody, modeli i algoritmy proektirovaniya lesovoznyh avtomobil'nyh dorog s uchetom vliyaniya klimata i pogody na usloviya dvizheniya: dis. ... d-ra tehn. nauk / V.G. Kozlov. - Arhangel'sk: SAFU, 2017. - 406 s.
7. Kozlov, V.G. Vliyanie pogodno-klimaticheskih faktorov na sistemy kompleksa "voditel' - avtomobil' - doroga - sreda" / V.G. Kozlov [i dr.] // Transport. Transportnye sooruzheniya. Ekologiya. - 2019. - № 1. - S. 30-36.
8. Kondrashova, E.V. Algoritm poiska optimal'nogo transportnogo plana s optimizaciey vyvozki lesoprodukcii / E.V. Kondrashova // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2011. - № 9. - S. 34-41.
9. Kotlyarov, R.N. Teoreticheskoe obosnovanie usloviy bezopasnosti dvizheniya lesovoznyh avtopoezdov v avtomobil'nyh potokah / R.N. Kotlyarov // Lesotehnicheskiy zhurnal. - 2011. - № 2. - S. 41-44.
10. Logoyda, V.S. Metodologicheskoe obosnovanie osobennostey proektirovaniya trassy po metodu opornyh elementov / V.S. Logoyda [i dr.] // Fundamental'nye issledovaniya. - 2016. - № 12-1. - S. 62-68.
11. Lomakin, D.V. Ocenka vliyaniya na skorost' dvizheniya postoyannyh parametrov plana i profilya pri razlichnyh sostoyaniyah poverhnosti dorogi / D.V. Lomakin, E.Yu. Mikova // Lesnoy vestnik. - 2017. - T. 21, № 6. - S. 43–49. - DOI: 10.18698/2542-1468-2017-6-43-49.
12. Lomakin, D.V. Primenenie ekonomiko-matematicheskih metodov dlya opredeleniya oblastey ispol'zovaniya vidov pokrytiy / D.V. Lomakin, E.Yu. Mikova // Lesnoy vestnik. - 2017. - T. 21, № 5. - S. 23–32. - DOI: 10.18698/2542-1468-2017-5-23-32.
13. Merkulov, S.N. Energosberegayuschie tehnologii proektirovaniya avtomobil'nyh dorog / S. N. Merkulov // Voprosy sovremennoy nauki i praktiki. Universitet im. V.I. Vernadskogo. - 2008. - T. 2, № 2. - S. 174-180.
14. Ryabova, O.V. Vozdeystvie avtodorozhnogo kompleksa na okruzhayuschuyu sredu: sostoyanie i prognoz / O.V. Ryabova // Nauchnyy vestnik Voronezhskogo GASU. Materialy mezhregional. nauch.-prakt. konf. "Vysokie tehnologii v ekologii". - 2010. - № 1. - S. 170-174.
15. Ryabova, O.V. Proektirovanie energosberegayuschih konstrukciy avtomobil'nyh dorog / O.V. Ryabova // Informacionnye tehnologii modelirovaniya i upravleniya. - 2008. - № 1 (44). - S. 106-113.
16. Sidenko, V.M. Tehnologiya stroitel'stva avtomobil'nyh dorog. Ch. 2. Tehnologiya stroitel'stva dorozhnyh odezhd / V.M. Sidenko, O.T. Batrakov, A.I. Leushin. – Kiev: Vischa shkola, 1970. - 230 s.
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: 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: 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). - R. 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. - R. 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). – R. 678-694.
22. Afonichev D.N. Sovershenstvovanie rascheta ob'emov zemlyanyh rabot v sisteme avtomatizirovannogo proektirovaniya avtomobil'nyh dorog / D.N. Afonichev; Voronezhskaya gosudarstvennaya lesotehnicheskaya akademiya. – Voronezh, 2007. – 117 s. – Dep. v VINITI 26.02.2008, № 164-V2008.
