Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А
Рис. 2. Годовые атмосферные осадки по м/с Воронеж-агро (слева) и Богучар (справа)
В удлинившийся период открытого русла вода в реках дольше остается в прогретом состоянии. Летнее увеличение температуры воды при современном обмелении рек способствует более длительному периоду вегетации водной растительности, что в свою очередь является причиной снижения пропускной способности и зарастания русла, ухудшения физических свойств воды и снижению уровня экологического состояния водного объекта. Мелководья нередко зарастают, при низкой проточности заболачиваются, превращаются в заболоченные заводи.
Температурные изменения в большей степени отражаются на фазах водного режима: половодье и межени (периоде низкой водности). Весеннее половодье на реках Подонья характеризуется низким объемом, растянутостью, смещением во времени пиков половодья в сторону более поздних дат наступления [1, 2]. Важным условием хода снеготаяния и нарастания объемов талой воды является метеорологический режим непосредственно во время снеготаяния. Интенсивность притока тепла определяет дружность половодья. При быстром нарастании температуры воздуха наблюдается бурное снеготаяние и образование высокой волны половодья, особенно на малых реках. Примером может служить половодье на реке Россошь у пгт Подгоренский в 2010 году, когда интенсивное снеготаяние при скачке температуры на 20 °С в течение 5 суток сформировало исторически высокий максимум. Вся площадь водосбора до замыкающего створа в 452 км2 стала активной, и талая вода устремилась в русло реки [3, 4].
Летне-осенняя и зимняя межень сократились по продолжительности. Но важной характерной особенностью межени является увеличение водности. Осенний и в большей степени зимний сток увеличились в долевой части годового объема. При этом повысились значения минимумов водности, что свидетельствует о меньшем истощении подземного питания рек и большей и равномерной водности в течение года. Увеличение водности межени наряду со снижением водности половодья перераспределяет сток рек и водные ресурсы внутри года.
Расчеты внутригодового распределения стока для ряда рек Донского бассейна показывают, что наибольшие изменения стока присущи текущему столетию. Доля объема стока весны на правобережных притоках Дона (Ведуга, Девица, Черная Калитва и др.) составляет меньше 50 %, а в р. Тихая Сосна у г. Алексеевка сократилась до 31,2 %. На левобережных притоках Дона (Битюг, Хопер и другие реки) доля стока едва превышает 50 % [2]. Это говорит о том, что снеговое питание теряет свои приоритетные позиции, а усиливается доля подземного питания. В итоге современный вид питания рек - смешанный. Далеко неполный обзор климатической динамики речных вод дает информацию для выявления водохозяйственных последствий и оценки эколого-хозяйственных рисков водопользования. Снижение максимумов половодья уменьшает риск затопления, разрушительных последствий, связанных с водой. Отсутствие высоких половодий на Дону в течение почти полувека повышает гидро-
46
экологическую безопасность, но притупляет бдительность населения, поэтому зачастую «сухая» пойма, активно застраивается. При этом забывается, что природные процессы цикличны, и на смену малой воде рано или поздно придет большая вода, что повлечет возрастание эколого-хозяйственного риска.
Уменьшение объемов половодья ведет к снижению ассимилирующей функции водотока, снижению скоростей течения и объемов разбавляющей воды, что негативно для водопользования. В данных условиях необходимы дополнительные средства для обезвреживания воды после приема загрязненных сточных вод, утилизаторами которых являются водотоки. Отрицательным следствием снижения стока половодья является риск незаполнения многочисленных прудов и других искусственных водоемов Донского бассейна весной из-за недостатка приточной воды. Особенно чревата ситуация для прудов рыбохозяйственного назначения, которые эпизодически освобождаются осенью от воды для ее замены свежей водой весной. Подобные факты имели место в 2011 и 2014 годах в областях Черноземья. Увеличение стока межени, напротив, снижает эколого-хозяйственные риски водопользования. Более равномерная водность в течение года способствует улучшению качества воды за счет возрастания разбавляющих объемов воды в межень, а увеличение водности стабилизирует водопользование. Таким образом, климатические изменения текущего столетия, главным образом, температурного режима, формируют современные особенности динамики речного стока. В зависимости от тенденций в категориях речного стока могут возникать экологоводохозяйственные риски различной глубины и длительности.
Литература
1.Дмитриева В.А. Гидрологический отклик на региональные климатические изменения / В.А. Дмитриева // Региональные эффекты глобальных изменений климата (причины, последствия, прогнозы): материалы междунар. науч. конф. 26-27 июня 2012 г., г. Воронеж. – Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2012. - С. 219-223.
2.Дмитриева В.А. Водные ресурсы Воронежской области в условиях меняющихся климата и хозяйственной деятельности / В.А. Дмитриева. - Воронеж: Изд. дом «ВГУ», 2015. - 192 с.
3.Дмитриева В.А. Генезис максимумов водности рек и изменчивость водного режима
всовременный климатический период / В.А. Дмитриева, С.В. Бучик // Водное хозяйство России, 2016. - №5. - С. 50-62.
4.Дмитриева В.А. и др. Гидрологические последствия чрезвычайно жаркого лета 2010 года / В.А. Дмитриева, Н.С. Давыдова, А.И. Сушков // Жара 2010 года в Центральном Черноземье: последствия, причины, прогнозы. - Воронеж: Центр.-Чернозем. кн. изд-во, 2011. - С.
28-40.
1ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»
2Воронежский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
V.A. Dmitrieva1, A.I. Sushkov2
MODERN DYNAMICS OF RIVER WATERS IN THE UPPER DON CATCHMENT AREA AND ECONOMICAL AND ECOLOGICAL RISKS OF WATER USE
Modern conditions of water regime formation in rivers of Upper Don catchment area are considered. Special features of genesis of maximum discharge during high water and low water are shown. Probable economical and ecological risks of water use due seasonal water scarcity are revealed
Key words: river waters, high water, low water, water dynamics, ecological risk
1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Voronezh State University»
2Voronezh Center of Hydrometeorology and Environmental Monitoring
47
УДК 551.507.362
В.В. Дорофеев, В.И. Ковалев, А.Ш. Шихахмедов
ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АВИАЦИИ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НОЧЬЮ
В работе показано, что критерием обосновывающим правильность принятия решения на применение авиации ночью для решения проблем по поиску и спасению потерпевших бедствие при ликвидации чрезвычайных ситуаций в зависимости от ее возможностей, является информация о дальности видимости с применением приборов ночного видения. В работе предложен способ оценки возможности применения авиации, приспособленной к полетам ночью и оборудованной приборами ночного видения ночью, в зависимости от метеорологических условий
Ключевые слова: дальность видимости, прибор ночного видения, метеорологические условия, ночь
При ликвидации последствий чрезвычайных ситуациях возникает необходимость выполнения поисково-спасательных работ потерпевших бедствия объектов и людей. При этом часто для поиска используется вертолетная и легкомоторная авиация, а полеты производятся на малых и предельно-малых высотах по правилам визуальных полетов в темное время суток (ТВС).
Согласно «Федеральным правилам производства полетов государственной авиации Российской Федерации» (ФАППП–2004 г.) метеорологические минимумы для выполнения таких полетов определяются значениями высоты нижней границы облаков (ВНГО) и наклонной полетной дальностью видимостью (НПДВ). Под НПДВ понимается наклонная дальность видимости наземных объектов из кабины воздушного судна (ВС) в полете [1-3].
Выполнение полетов ночью обусловливает широкое применение приборов ночного видения (ПНВ). При применении ПНВ возникает противоречие между значениями дальности видимости (ДВ) объектов, заявленных в тактико-технических характеристиках ПНДВ, метеорологическая дальность видимости (МДВ) и дальность видимости (ДВ) при применении ПНВ в реальных метеорологических условиях (МУ). Это противоречие требует решения научной задачи по оценке влияния МУ на ДВ объектов с ПНВ. Это обусловлено еще и тем, что в ТВС МДВ, определяемая метеорологическими подразделениями как горизонтальная ДВ световых ориентиров, не позволяет оценивать руководящему и летному составу видимость несамосветящихся объектов с применением ПНВ по данным наземных метеорологических наблюдений.
Поддержка принятия решений на применение авиации в ТВС основана на оценке обстановки. Под оценкой обстановки, принято понимать, всестороннее изучение условий, в которых будут применяться авиация и которые затруднят, исключат или будут способствовать выполнению задач [2, 3].
Исходя из этого, целью работы является повышение эффективности метеорологического обеспечения путем учета влияния метеорологических условий на возможности авиации ночью, на основе оценки влияния метеорологических условий на ДВ с применением ПНВ при поиске и спасении при ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Проведенные исследования литературных источников показали, что отсутствует точное определение ДВ с применением ПНВ [1]. Поэтому в работе предлагается принять за дальность видимости с применением приборов ночного видения предельное расстояние, на котором объект белого цвета с площадью в 1 м2 к углу зрения наблюдателя на фоне абсолютно черного неба, будет обнаружен и опознан в ТВС с применением ПНВ.
Под реальной дальностью видимости с применением ПНВ понимается предельное расстояние, на котором объект реальных размеров и реального контраста, создаваемого им на местности, будет обнаружен и опознан в ТВС с применением ПНВ. Из определения следует, что от ДВ с применением ПНВ можно перейти к реальной ДВ с применением ПНВ объекта, умножив ее на специальный коэффициент скрытности, характеризующий габариты объекта и контрастность на фоне местности.
Под наклонной полетной дальностью видимости с применением ПНВ понимается предельное расстояние, на котором объект реальных размеров и реального контраста, созда-
48
ваемого им на местности, будет обнаружен и опознан с борта воздушного судна в ТВС с применением ПНВ [1, 2].
Из определения следует, что от реальной ДВ с применением ПНВ можно перейти к наклонной ДВ с применением ПНВ объекта по специальной методике, учитывающей скорость и высоту полета ВС [1, 3]. Исходя из этого, основной величиной, необходимой для исследования и разработки методики для ее определения, является ДВ с применением ПНВ. Существующие методики применения ПНВ, используемые в авиации позволяют определять временной период возможного применения ПНВ по данным авиационных астрономических ежегодников и определения критических значений естественной освещенности.
Площадь поиска назначается с учетом многих факторов, связанных с характером объекта и условиями его обнаружения (ДВ и ВНГО) и опознавания, высотой и скоростью полета, продолжительностью поиска и заданной вероятностью обнаружения.
При поиске объекта в заданном районе на площади (S) возможность его обнаружения (Робн) определяется по формуле [1]:
- |
nftn |
|
|
P = 1- e KS |
, |
(1) |
|
обн |
|
|
|
где tп - время поиска на площади (S), сек; n - количество воздушных судов; К - коэффициент использования местности, показывающий какую часть местности можно использовать для размещения объектов поиска (для равниной местности 0,8; холмистая 0,5; горная 0,2); f - площадь, просматриваемая в единицу времени, м2, которая определяется по формуле:
|
|
SпнвP H 2 |
|
5V 7,2H ) , |
(2) |
|
f = |
|
|
(S |
пнв |
||
|
|
|||||
|
|
12tоп |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
где Sпнв - ДВ с применением ПНВ, м; Н - высота полета, м; V - скорость полета, м/с; tоп - время опознавания объекта, с (5 сек); ά - угол визирования, град (14 град). Исходя из этого
формула примет вид:
f = |
|
SпнвP H 2 |
|
12tоп |
|
|
|
Тогда площадь поиска:
nft
S = K ln(1 Pобн ) .
С учетом размеров объекта ДВ с применением ПНВ (
p |
|
|
l |
, |
|
Sпнв |
= S |
|
|
||
пнв |
|||||
|
|||||
|
|
|
y |
|
|
.
) можно определить:
(3)
(4)
(5)
где l - видимый размер цели, м; γ - угловой размер цели, м.
Исходя из этого вероятность обнаружения цели (Робн) вычисляется по формуле:
|
|
2d' эфVt |
|
||
Pобн = 1 - e |
S |
|
, |
(6) |
|
где tп - ширина эффективно просматриваемой местности, м: |
|
||||
dэф |
= S sin , |
|
|
(7) |
|
пнв |
|
|
|
||
где β - половина сектора обзора из кабины Ми-24Н (20 град): |
|
||||
|
SпнвVt |
, |
(8) |
||
Pобн = 1- e S |
|||||
Эффективность применения вертолетов детально исследовались в ряде работ, но выполнялись применительно к дневным условиям [1, 2, 3]. Как показали, выше проведенные исследования, возникает необходимость в оценке возможностей применения ВС в ТВС с применением ПНВ.
Анализ возможных вариантов применения ВС в ТВС показывает на необходимость решения двух задач:
49
1.Оценка влияния МУ на ориентирование с применением ПНВ в ТВС при полете по маршруту;
2.Оценка влияния МУ на поиск объектов в заданном районе.
Исходя из этого, в работе было определено изменение возможностей, относительно пилотирования в светлое время суток, при ориентировании с применением ПНВ в ТВС при полете по маршруту (высота полета 100-200 м скорость 150 км/ч, равнинная местность). Рассчитанные возможности по пилотированию ВС представлены в табл. 1. Они показывают, с какой вероятностью будет обнаружен ориентир в поворотной точке на линии визирования или рядом с ней для введения поправки в ориентировку.
Таблица 1 Вероятность обнаружения вертолета, в зависимости от метеорологических условий
Естественная |
Метеорологическая |
Изменения возможности |
|
по пилотированию ВС |
|||
освещенность |
дальность видимости |
||
Ми-28Н |
|||
|
|
||
|
0–2000 м |
0,35 |
|
Е= 0,3–0,1 Лк |
2000–5000 м |
0,17 |
|
|
5000–10000 м |
0,09 |
|
|
0–2000 м |
0,2 |
|
Е=0,1–0,04 Лк |
2000–5000 м |
0,11 |
|
|
5000–10000 м |
0,05 |
|
|
0–2000 м |
0,40 |
|
Е=0,04 –0,01 Лк |
2000–5000 м |
0,25 |
|
|
5000–10000 м |
0,17 |
|
|
0–2000 м |
– |
|
Е=0,01 –0,001Лк |
2000–5000 м |
0,55 |
|
|
5000–10000 м |
0,20 |
|
|
0–2000 м |
– |
|
Е=0,0001 –0,0001Лк |
2000–5000 м |
0,70 |
|
|
5000–10000 м |
0,30 |
Из представленной табл. 1 видно, что эффективность по пилотированию ВС с ухудшением МУ резко падает во всех условиях, что подтверждается опытом летной эксплуатации ночью. Это говорит о достоверности проведенных исследований.
На основе формул 4, 5, 8 были произведены расчеты изменения возможностей по поиску объектов ночью в районе 4 на 4 км (высота полета 100-200 м скорость 150 км/ч, равнинная местность), в качестве примера, представленные на рисунке. Как показали исследования, при изменении ДВ с применением ПНВ в ТВС резко падают и возможности выполнения ими задач, связанных с изменением ДВ (с ее уменьшением).
Анализ рисунка позволяет сделать вывод, что применение ВС эффективно по поиску объектов в заданном районе в ТВС, только при ДВ более 4 км и ЕО от 0,1 до 0,001Лк. Часто возникает задача по определению необходимого наряда сил по заранее данной вероятности обнаружения объекта. Данный наряд сил подразделений авиации для 95 % обнаружения объекта на территории 40 на 40 км в течение 30 мин. (высота полета 100-200 м скорость 150 км/ч, равнинная местность) представлен в табл. 2. Из данных табл. 2 видно, что в зависимости от МУ, потребный наряд сил может быть увеличен практически в 3 раза. Таким образом, используя слабые стороны по применению авиации, в зависимости от МУ в ТВС, можно производить оценку возможностей ВС по выполнению поставленных задач. Данные расчеты позволят выбрать наилучшие маршруты и параметры воздушной навигации для решения поставленных задач. Это ляжет в основу выбора оптимального варианта при принятии решения на производство поисково-спасательных работ.
50