[1]Изобретение относится к области гидрографии и может быть использовано в геоморфологическом мониторинге водных объектов.
[2]Известен «Способ стереосъемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления» (см. патент RU №2487 368 С1 01.12.2011), включающий перемещение ГАС посредством гидрографического судна, оснащенного измерителями скорости и курса движения, измерителем глубины, приемоиндикатором спутниковой навигационной системы и/или приемоиндикатором радионавигационной системы, соединенных с судовой ЭВМ.
[3]Известен также Способ съемки рельефа дна акватории и эхолот для его осуществления (см. патент RU №2 573 626 С1 02.09.2014). Способ включает вождение судна с эхолотом, излучение и прием гидроакустических сигналов от дна, измерение расстояния гидроакустическим путем, определение геодезических координат приемоизлучающей антенны эхолота, истинные значения глубин и их геодезические координаты в пунктах, расположенных вдоль галса, определяют вычислительным путем по установленным новым формулам, приведенным в описании изобретения.
[4]Известен Способ 3D исследования морского дна для инженерных изысканий (см. патент RU №2 608 301 С2 16.03.2015) который содержит сейсмоизлучатель и сейсмокосу, датчик скорости звука, многолучевой эхолот, гидролокатор бокового обзора, высокочастотный и низкочастотный параметрические профилографы, многолучевой эхолот, выходы которых соединены общей шиной с блоком сбора данных, подключенным к блоку контроля и анализа данных, один из выходов которого соединен общей шиной с входами сейсмоизлучателя и сейсмокосы, датчика скорости звука, многолучевого эхолота, гидролокатора бокового обзора, высокочастотного и низкочастотного параметрических профилографов, а другой выход устройства контроля и анализа данных соединен с блоком первичной обработки данных, подключенным к блоку визуализации данных, соединенному с блоком построения полученных данных в 3D формате.
[5]Наиболее близким, к изобретению по совокупности существенных признаков является «Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для съемки рельефа дна акватории» (см. патент RU №2 519 269 С1 12.12.2012). Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам барометрической съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории с определением их геодезических координат. Способ предусматривает выполнение магнитной съемки посредством градиентометра, буксируемого на расстоянии 5 м от дна, сейсмоакустическое профилирование посредством профилографа с рабочей частотой 3,5кГц. При этом измеряют уровень моря, и определяются глубины. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей с одновременным повышением достоверности и информативности при картировании рельефа дна акватории по измеренным глубинам посредством многолучевого эхолота.
[6]Перечисленные аналогичные технические решения используют средства непосредственного измерения координат дна водного объекта, что требует дорогостоящего оборудования и отслеживается факт изменения рельефа дна. Недостатками являются большая стоимость, возможность фиксации факта свершившегося руслового процесса на ограниченном участке и невозможность предсказания хода переформирования отложений.
[7]На основании перечисленных источников информации выявлено, что технической проблемой в области гидрографии является не достаточное количество технических средств, для предсказания хода переформирования отложений.
[8]Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения - осуществление достоверного прогноза изменения глубины водохранилища, с целью прогноза формирования береговой отмели водных объектов.
[9]Заявленный технический результат достигается за счет того, что в способе прогнозирования изменения глубины и рельефа дна водохранилищ, предусматривающем определение мест и масштабов разрушений дна водохранилища, моделируют распространение продуктов разрушений водохранилищ, формируя блок входных данных по результатам изменения береговой линии, фиксируемой средствами аэрокосмического зондирования, определяют места и масштабы разрушений, затем с помощью математической модели изменения угла естественного откоса при изменении влагонасыщенности грунтов определяют объемы разрушений, и на базе полученных параметров осуществляют прогноз изменения отметок дна водохранилища.
[10]Изобретение предусматривает одновременный анализ аэрокосмических снимков береговой линии водоемов и расчет объемов размыва берегов и отложения наносов. Анализ аэрокосмических снимков проводится с целью выявления зон разрушения берегов и определения динамики разрушения. При этом динамика формирования отложений фиксируется не как результат каких-то процессов, а через анализ причины ведущей к формированию отложений. Расчет объемов размыва берегов и отложения наносов основан на данных динамики берегоразрушения. В отличие от существующих расчетных способов, предложенное техническое решение позволяет повысить точность расчетов и привязать расчетные соотношения к конкретным условиям. Изменения береговой линии водохранилищ возможно фиксировать со спутника, самолета или беспилотного летающего аппарата.
[11]Изобретение поясняется иллюстрациями.
[12]На фиг. 1 представлен снимок Рыбинского водохранилища со спутника;
[13]На фиг. 2 Расчетная схема берегоразрушения;
[14]На фиг. 3 Прогноз формирования профиля берега и береговой отмели Рыбинского водохранилища.
[15]На фиг. 4 Прогноз формирования профиля берега и береговой отмели Богучанского водохранилища
[16]Пример конкретного выполнения способа.
[17]1. Исследования проводили на Рыбинском водохранилище. По снимку со спутника (фиг. 1) определяли зоны берегозазрушений (выделено квадратом) и их размеры: длина береговой линии L=13,7 км. Ширина береговой отмели изменяется в пределах Вот=600…2100 м.
[18]2. По данным инструментальной съемки построили рельеф берега (фиг. 2).
[19]Прогноз переформирования берегов делается по методике, изложенной в ВСН 163-83, суть которой сводится к следующему. Энергия волн и изменение влагонасыщенности приводит к обрушению берегового склона. Часть материала разрушения формирует пологую береговую отмель, другая часть уносится в водохранилище. Профиль береговой отмели состоит из двух участков. Верхнего криволинейного участка, простирающего от уреза воды до глубины Н, равной глубине размывающего действия волны ho (участок а-б на рис. 2). Нижнего прямолинейного участка (участок 6-с на рис. 2), простирающегося от глубины Н до глубины H+D, где D - сработка уровня водохранилища за период, свободной от льда воды.
[20]Протяженность криволинейного участка BH и прямолинейного участка Во вычисляется по уравнениям:
[21]
[22]
[23]
[24]Сумма данных величин представляет полную ширину береговой отмели
[26]
[27]Коэффициент k зависит от уклона подводной и надводной части отмели, которые определяются в зависимости от гранулометрического состава берегового склона.
[28]Глубину размывающего действия волны Н определяется в зависимости от расчетной высоты волны ho и крупности донных наносов на внешнем крае береговой отмели.
[29]Положение профиля устойчивой отмели относительно начального берегового склона определяется путем графического совмещения этих профилей при соблюдении условия:
[30]
[31]где Va - объем аккумуляции; Vp - объем разрушения начального берегового склона; χ - коэффициент аккумуляции, равный относительному содержанию в материале разрушения фракций d≥0,05 мм.
[32]Графическое совмещение начального профиля берегового склона и расчетного профиля позволяет получить очертания разрушаемого склона, для которого определяются значения: объем разрушения V'p, объем аккумуляции V'a и смещение береговой линии L'б и проверяется значение коэффициента χ. Если оно не совпадает с допустимым (менее 0,7), то в рассчитанные величины L'б вводится поправка ΔLб:
[33]
[34]где Zp - превышение высшей точки контура над низшей в контуре разрушения; Za - превышение высшей точки контура над низшей в контуре аккумуляции Va.
[36]
[37]С помощью полученной величины Lб расчетный контур обрушения смещается для получения окончательного профиля берега (фиг. 3).
[38]Выполненные исследования для Богучанского водохранилища показали возможность прогноза состояния мест археологических объектов при наполнении водохранилища до проектных отметок (фиг. 4)
[39]Технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом
[40]Эффективность способа определяется новыми возможностями геоморфологического мониторинга водных объектов, которые выражаются в масштабности охвата территории при использовании авиакосмических средств при снижении удельной стоимости по сравнению с эхолокационными методами, использующие плавсредства.
[41]Предложенный способ позволит получить достоверный прогноз изменения глубины водохранилища, с целью формирования береговой отмели водных объектов.
