Анотація до роботи:

Бєлятинський А.О. Гідрологічні розвідування мостових переходів з застосуванням методів дистанційного зондування Землі.- Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.11 – Автомобільні шляхи та аеродроми. – Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2005.

Дисертація присвячена проблемі використання космічних знімань та аерометодів в гідрологічних розвідуваннях мостових переходів. Вперше розроблена і науково обгрунтована нова методологія гідрологічних розвідувань мостових переходів, яка грунтується на використанні методів дистанційного зондування Землі, що здійснюється з штучного супутника та з літака або з інших літальних апаратів. Розроблені математичні моделі процесів стоку з використанням космічної інформації з метою загальної оцінки умов поверхневого стоку, вивчення особливостей гідрографічної мережі і водозбірних басейнів, а також прогнозування і попередження підтоплення заплав.

Дистанційне зондування з літака застосоване при визначенні розрахункових імовірностних величин: рівнів і витрат води, швидкостей течій, напрямків струменів, кількості і складу твердого матеріалу, який переноситься потоком води. За допомогою стереоскопічної моделі мостового переходу запропоновані закономірності, які дають можливість на основі аерофотознімань визначати величину загального та місцевого розмивів, підпору води. Розроблена технологічна схема обробки матеріалів аерокосмічної зйомки. Створена методика просторового аналізу наслідків катастрофічних ситуацій засобами ГІС.

1. Вирішена важлива народногосподарська проблема попередження руйнування мостових переходів під час катастрофічних повеней шляхом застосування нових методів гідрологічних розвідувань і гідравлічних розрахунків для підвищення їх ефективності і надійності.

2. Внаслідок проведеного аналізу показано, що на Україні, особливо в Закарпатті, має місце велика кількість руйнувань мостових переходів, викликаних стихійними лихами, а також недостатньою надійністю раніше застосованих методів гідрологічних розвідувань. Для установлення гідрологічної ситуації на всій річковій мережі регіону, необхідна розробка методології вишукувань, які є складовою автоматизованого проектування доріг та мостових переходів та базуються на сучасних прогресивних технологіях.

3. Доведено, що в інженерно-гідрологічних вишукуваннях мостових переходів, сучасною прогресивною технологією є застосування дистанційного зондування Землі з космічного супутника та літака, яка вперше використана для загальної оцінки в районі мостового переходу умов поверхневого стоку, вивчення особливостей гідрографічної мережі і водозбірних басейнів, картографування меж снігового покриву, розмірів повеней.

4. Вперше розроблена методологія гідрологічних розвідувань мостових переходів, яка є комплексом методів космічного знімання та аерофотозйомки, і яка використовувалася для визначення розрахункових імовірнісних величин: рівнів і витрат води, швидкостей течії.

5. Запропоновано новий метод прогнозування та просторового аналізу за матеріалами космічної інформації катастрофічних гідрологічних ситуацій на мостових переходах на протязі всієї річки. Розраховані висоти підйому води на мостових переходах та установлені значення висот захисних дамб. Розраховані висоти підтоплення мостових переходів для річок Закарпаття та Прикарпаття, а також площі підтоплення під час катастрофічної повені в залежності від максимальної витрати води на водпосту. Розроблений новий метод дозволяє простежувати і розраховувати щоденні зміни у розвитку повеневої ситуації, оцінювати час та глибину затоплення кожної одиниці площі заплави, кожного мостового переходу. Метод реалізовано на базі функцій просторового аналізу ГІС ArcInfo та ArcView.

6. На основі даних дистанційного зондування поверхні водозбірних басейнів розроблена нова математична модель процесів стоку для прогнозування витрат води під час повені . Здійснений математичний опис гідрографу стоку для річок: Тиса, Дністер, Прут за допомогою інтеграла Дюамеля та матеріалів аерокосмічного знімання, що дозволило визначити площі водозбору, які покриті снігом.

7. Доведена ефективність застосування аерометодів для вивчення руслового процесу, а саме для оцінки планових деформацій річкового русла. За допомогою аерометодів здійснювалася також оцінка крупності руслових відкладень. Удосконалено метод дослідження кінематики потоку на річках, який дозволив визначати поверхневі швидкості водного потоку. Установлені величини масштабів аерофотозйомки, при яких застосування аерометодів в гідрологічних розвідуваннях є ефективним.

8. Розвинена та узагальнена теорія визначення витрати води інтеграційним методом на ділянці мостового переходу, яка базується, з одного боку, на застосуванні методів стереофотограмметрії, з іншого, на застосуванні аерофотознімань. Визначені граничні можливості застосування аерогідро-метричного методу.

9. Вперше розроблені теоретичні основи методу одночасного визначення глибини загального та місцевого розмивів на існуючих мостових переходах, які базуються на застосуванні інтеграційного методу з метою установлення величини руслових деформацій, викликаних побудовою мостового переходу.

10. На основі стереоскопічної моделі мостового переходу вперше розроблені нові методи: визначення підпору води та висоти набігання хвилі на заплавний насип; установлення умовних рівнів води, побудови профілів живого перерізу та визначення ризику затоплення заплавних насипів і підходів до штучної споруди.

11. Вперше розроблені алгоритм і технологічна схема обробки матеріалів аерокосмічної зйомки під час гідрологічних розвідувань мостових переходів, які відрізняються від існуючих тим, що передбачають шляхом використання дистанційного зондування та геоінформаційних технологій, просторове моделювання гідрологічних ситуацій. Розроблені і запропоновані основні етапи моделювання повеневих ситуацій, в основу яких покладені установлення максимального рівня води та перенесення його на модель місцевості в районі мостового переходу.

12. Підтверджена необхідність практичного використання математичної моделі, алгоритмів і комп’ютерних програм, а також розроблених теоретичних основ застосування дистанційного зондування Землі та фотограмметрії в гідрологічних розвідуваннях мостових переходів.

13. Представлено методику проведення натурних спостережень, яка застосовувалася для визначення гідрологічних характеристик при проведенні гідрологічних розвідувань мостових переходів та прогнозування гідрологічної ситуації на річках, що дозволяє суттєво підвищити точність та ефективність виконаних робіт. Запропонована методика дозволила простежувати картину підтоплення та його динаміку окремо на кожному мостовому переході , що дало можливість приймати першочергові заходи якраз саме в тих місцях, де виникала гостра необхідність. Рекомендовано створити аерогідрослужби для обстеження мостових переходів, особливо в місцях можливих стихійних лих.

14. Експериментально досліджено використання інтеграційного методу в гідрологічних розвідуваннях мостових переходів, що дозволило обгрунтувати адекватність теоретичних і експериментальних досліджень, яка точно підтверджувалася за прийнятим критерієм.

15. Виконана техніко-економічна оцінка розроблених методів гідрологічного розвідування мостових переходів. Від впровадження окремих стадій розробленого методу економія на одному аерогідрометричному кущі складає 30000 грн. на рік. Економія від застосування розроблених методів тільки за рахунок запобігання руйнуванню мостових переходів на автомобільних дорогах в Закарпатській області складає 36532500 грн. на рік.

16. Результати досліджень впроваджені: Акціонерним товариством закритого типу “ Інститут по вишукуванню та проектуванню автомобільних шляхів та мостів Київсоюзшляхпроект” при розробці проекта ділянки автомагістралі Львів – Косини на переході через Карпати; Державною службою автомобільних доріг України з метою попередження руйнування мостових переходів та автомобільних доріг під час катастрофічних повеней в Закарпатській області; Відкритим акціонерним товариством “Мостобуд” при реконструкції моста через р.Латориця в м.Мукачево тощо; Науково-дослідним центром безпеки дорожнього руху МВС України та Оперативно-рятувальною службою м.Харкова з метою підвищення безпеки руху під час катастрофічних повеней; Українським державним інститутом з проектування об’єктів дорожнього господарства “Укрдіпродор” для попередження руйнування мостових переходів в Закарпатській області, де використовувався розроблений автором методичний документ; Українським державним науково-дослідним інститутом проектування міст “Діпромісто” при проектуванні населених пунктів з метою уникнення їх підтоплення; Службою автомобільних доріг у Харківській області при обстеженні та вишукуваннях мостових переходів та автомобільних доріг. Наукові положення та розробки дисертаційної роботи використовуються в учбовому процесі Національного транспортного університету (НТУ) та Харківського національного автомобільно-дорожнього університету (ХНАДУ).

Публікації автора:

1. Бєлятинський А.О. Наукові основи використання стереофотограмметрії в інженерній гідравліці. Монографія. К.:ТОВ "ISTERPRESS-Україна". 2001. 152с.

2. Бєлятинський А.О. Аероінтеграційний спосіб визначення витрат води. // Вестник НТУУ "КПИ" Машиностроение , 2002, №42, т.1, С.128 130.

3. Большаков В.О., Бєлятинський А.О. Гідрологічні обстеження аерометодами автомобільних доріг та мостових переходів.// Вестник НТУ “ХПИ”. - Харьков : 2001.-Вып.129. Ч.1.-С.284-287.

Здобувачем запропоновано методику гідрологічного обстеження мостових переходів і автомобільних доріг за допомогою аерометодів.

4. Большаков В.О., Бєлятинський А.О. Визначення витрат води під час повені фотограмметричним методом. // Вісник Транспортної академії України та Укр.трансп.ун-ту. 1998. Вип.2. С.64-67.

Здобувачем розроблено методику визначення витрати води під час повені фотограмметричним методом.

5. Большаков В.О., Бєлятинський А.О. Застосування космічної зйомки для аналізу стану мережі автомобільних доріг та мостових переходів. // Автошляховик України. 2000. №2. С.33 - 34.

Здобувачем здійснений аналіз мостових переходів та автодоріг за допомогою космічної зйомки.

6. Бєлятинський А.О. Вивчення динаміки підтоплень на мостових переходах за допомогою космічної зйомки. // Автошляховик України. 2003. №1. С.38 - 39.

7. Бєлятинський А.О. Застосування методів фотограмметрії для визначення витрати води при реконструкції мостових переходів. // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Міжвід.науково-техн.зб. 1999. Вип.57. С.15-18.

8. Бєлятинський А.О. Визначення глибини загального розмиву за допомогою методів фотограмметрії. // Вісник геодезії та картографії. №4.-1999. С.22-23.

9. Бєлятинський А.О. Забезпечення безпеки руху на заплавних насипах мостових переходів. // Безпека дорожнього руху України К.:ТОВ "ISTERPRESS-Україна". 1999. № 4(5). С.22-25.

10. Бєлятинський А.О. Прогнозування масштабів повені та руйнувань автодоріг шляхом аналізу різночасових оптичних та радіолокаційних космознімків. // Автошляховик України. Окремий випуск. Вісник Центрального наукового центру ТАУ.-2000.-№3. С.66-67.

11. Бєлятинський А.О. Визначення підпору води за допомогою методів фотограмметрії. // Вісник геодезії та картографії. 2000.- №1. С.30-31.

12. Бєлятинський А.О. Застосування методів фотограмметрії для обстеження заплавних насипів з метою оцінки безпеки руху на них. // Безпека дорожнього руху України К.:ТОВ "ISTERPRESS-Україна". 2000.- № 3(8). С.45-47.

13. Бєлятинський А.О. Застосування дистанційних методів зондування при обстеженні автомобільних доріг та мостових переходів регіону Закарпатської області. // Містобудування та територіальне планування: Науково-технічний збірник. 2000. Вип.7.-С.3-9.

14. Бєлятинський А.О. Визначення наявності видимості на заокругленні за допомогою стереоскопічної моделі // Безпека дорожнього руху України: К.:ТОВ "ISTERPRESS-Україна". 2001. №1(9). С.40-42.

15. Бєлятинський А.О. Застосування геоінформаційних систем для прогнозування повені. //Вісник наукових праць НТУ і ТАУ. 2000. Вип.4.-С.86-88.

16. Бєлятинський А.О. Обстеження аерометодами переходів через водотоки з метою забезпечення безпеки руху автомобілів. // Безпека дорожнього руху України К.:ТОВ "ISTERPRESS-Україна". 2001. №2 (10). С.55-58.

17. Бєлятинський А.О. Використання космічної зйомки для аналізу дорожньої мережі та штучних споруд. // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Міжвід.науково-техн.зб. 2001. Вип.61. С.37-38.

18. Большаков В.О. , Бєлятинський А.О. Застосування ресурсозберігаючих технологій в гідрологічних розвідуваннях при проектуванні мостових переходів. // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Міжвід.науково-техн.зб.-2001. Вип.62. С.7-10.

Здобувачем пропонується для економії енергоресурсів здійснювати гідрологічні розвідування за допомогою методів дистанційного зондування Землі.

19. Бєлятинський А.О. Прогнозування стихійних лих за допомогою космічної зйомки з метою попередження руйнування автомобільних доріг та мостових переходів. // Вісник Національн. транспорт. ун-ту та Транспортної академії України.-К.:, НТУ, 2002. - Вип. 7. - С.113-116.

20. Бєлятинський А.О. Про доцільність використання дистанційних методів зондування та ГІС при обстеженні автомобільних шляхів і мостових переходів. // Науково-технічний журнал “Вісник геодезії та картографії” №1, 2002. - С.26-28.

21. Бєлятинський А.О. Космічний моніторинг мостових переходів під час надзвичайних паводкових ситуацій. // Науково-виробничий журнал “Автошляховик України” Окремий випуск “Вісник Північного наукового центру Т.А.У. “.- 2003. - № 6. - С.85-86.

22. Бєлятинський А.О. Математичне моделювання процесів стоку. // Науково-виробничий журнал “Автошляховик України” Окремий випуск “Вісник Північного наукового центру Т.А.У.“.-2002. - №5. - С.101-103.

23. Бєлятинський А.О. Дослідження з метою визначення умовних відміток рівнів води, глибин і побудови профілів живого перерізу за допомогою методів фотограмметрії. // Науково-техн. зб.”Інженерна геодезія”. К., Вид.КНУБА 2002. Вип.46, С.15-18.

24. Бєлятинський А.О. Застосування космічної зйомки для збору гідрологічних даних. // Науково-виробничий журнал “Автошляховик України” №1, 2004. - С.47-48.

25. Білятинський О.А., Бєлятинський А.О. Автоматизоване проектування реконструйованих автомобільних доріг. // Міжвідомчий науково-технічний збірник “Автомобільні дороги і дорожнє будівництво”. Вип.71, 2004. - С. 3-6.

Здобувачем запропонована методика проектування автомобільних доріг за допомогою методів дистанційного зондування Землі, яка дозволяє автоматизувати польові роботи.

26. Бєлятинський А.О. Оцінка наслідків катастрофічних повеневих ситуацій та їх прогнозування засобами ГІС. // Міжвідомчий науково-технічний збірник “Автомобільні дороги і дорожнє будівництво”. Вип.72, 2004 С. 6-11

27. Бєлятинський А.О. Використання стереофотограмметрії при гідрологічних вишукуваннях. // Вісник Національного транспортного університету. К., НТУ, 2003. Вип. 8. С.56-59.

28. Бєлятинський А.О. Застосування космічної зйомки для попередження руйнувань штучних споруд мостових переходів. // Міжвідомчий науково-технічний збірник “Автомобільні дороги і дорожнє будівництво”. Вип.65, 2002 С. 23-25

29. Бєлятинський А.О. Застосування інформації дистанційного зондування Землі з метою прогнозування повені на гірських річках. // Автошляховик України. Вісник Центрального наукового центру ТАУ. № 4. 2001 С. 103-105.

30. Бєлятинський А.О. Запобігання надмірним розмивам, викликаним повіню. // Міжвідомчий науково-технічний збірник “Автомобільні дороги і дорожнє будівництво”. Вип.64, 2002 С. 11-13.

31. Бєлятинський А.О. Уточнення підрахунку талого стоку за допомогою космічної зйомки. // Вісник Національного транспортного університету. К., НТУ, 2001. Вип. 5. С.101-103.

32. Бєлятинський А.О., Нікітенко А.І. Технологічні схеми обстеження існуючих автомобільних доріг методами наземної стереофотограмметричної зйомки. // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів. К., НТУ, 2001. № 12. С.373-376.

Здобувачем запропонована технологічна схема обробки результатів спостереження методом наземної стереофотограмметрії.

33. Бєлятинський А.О. Прогнозування стихійних лих з метою забезпечення безпечного руху на автомобільних дорогах. // Науково-технічний вісник "Безпека дорожнього руху України" К., 2002. №3 (14). С.21-24.

34. Бєлятинський А.О. Забезпечення безпечної експлуатації мостових переходів. // Науково-технічний вісник "Безпека дорожнього руху України" К., 2001. №3 (11). С.55-58.

35. Белятынский А.А. Применение методов фотограмметрии для определения расхода воды при реконструкции мостовых переходов. // Материалы Междунар. научн.-техн. конф. "Проблемы гидравлики гидротехнических сооружений и потоков в открытых руслах" (ГГС-2000). С.Петербург: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2000. С. 66-68.

36. Бєлятинський А.О. Гідрологічні розвідування мостових переходів зі застосуванням дистанційного зондування Землі. // Матеріали Міжнар. наук.-техн. конф. "Сучасні проблеми та перспективи розвитку дорожньо-будівельного комплексу України". К.,НТУ, 2004. С.26.

37. Большаков В.А., Белятынский А.А. Построение модели местного размыва по материалам аэрофотосъёмки // Республ. научн.-техн. конф. "Гидроаэромеханика в инженерной практике" / Тезисы докладов. Киев-Черкассы, НТУУ (КПИ)-ЧИТИ. 1997. С.17.

Здобувачем розроблені : математична модель ями розмиву біля опори мостового переходу та пакет програм, який дозволяє автоматизувати обчислювальний процес.

38. Бєлятинський А.О., Олійник М.О. Застосування методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) в гідрологічних розвідуваннях мостових переходів. // 59-а наук. конф. проф.-виклад. складу і студентів НТУ / Тези доповідей. К.: НТУ. 2003. С.67.

Здобувачем запропоновано метод контролю за розвитком весняної повені і прогнозування її наслідків.

39. Бєлятинський А.О. Аерогідрометричний спосіб визначення витрати води за поверхневими швидкостями. // Матеріали ІV міжнародної науково-технічної конференції "АВІА-2002" К., НАУ, 2002. Т. 4 , С.42.29 - 42.32.

40. Белятынский А.А. Использование дистанционного зондирования при решении гидравлических задач. // Материалы международной научно-теоретической конференции "Гидравлика (наука и дисциплина)" Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2004. С.34-35.

41. Бєлятинський А.О. Застосування методів фотограмметрії при обстеженні мостових переходів. // Збірник наукових праць конф. “Автодорожній комплекс України в сучасних умовах: проблеми і шляхи розвитку” К., УТУ, 1998. С.274.

42. Бєлятинський А.О. Застосування космічних та аерометодів при інженерно-гідрологічних розвідуваннях. // Матеріали ІІІ міжнародної науково-технічної конференції "АВІА-2001" К., НАУ, 2001. Т. 4 , С.15.21 - 15.23.

43. Byelyatynskyy Andriy Application of cosmic survey for analysis of network automobile roads condition and bridge passage // 8^th International Road Conference Budapest, Roads and Bridges in Europe. – Budapest (Hungary).– 2001. – HID 13.

44. Пат. 71744А Україна, МПК ⁷ Е 01 D 21/00, Е 02 В 1/00. Морфометричний спосіб Бєлятинського А.О. визначення витрати води при проектуванні мостового переходу. / Бєлятинський А.О., Осташко В.Ю. – Заявл. 05.11.2003; Опубл. 15.12.2004; – 4с.

Здобувачем запропонований морфометричний спосіб визначення витрати води при проектуванні мостового переходу, який дозволяє збільшити продуктивність праці.

45. Пат. 68268А Україна, МПК ⁷ Е 01 D 21/00. Спосіб гідрологічного розвідування мостових переходів. / Бєлятинський А.О., Осташко В.Ю. – Заявл. 05.11.2003; Опубл. 15.07.2004; – 4с.

Здобувачем розроблений спосіб гідрологічного розвідування мостових переходів, який грунтується на застосуванні методів дистанційного зондування Землі.

46. Пат. 70506А Україна, МПК ⁷ Е 01 D 21/00, Е 02 В 1/00. Спосіб визначення глибин місцевого і загального розмивів при реконструкції та експлуатації мостового переходу. / Бєлятинський А.О., Осташко В.Ю. – Заявл. 17.11.2003; Опубл. 15.10.2004; – 4с.

Здобувачем запропонований спосіб визначення глибин місцевого і загального розмивів при реконструкції та експлуатації мостового переходу, який забезпечує оптимальний режим виконання робіт.

47. Пат. 70505А Україна, МПК ⁷ Е 02 В 1/00. Спосіб визначення підпору води при експлуатації та реконструкції мостового переходу. / Бєлятинський А.О., Осташко В.Ю. – Заявл. 17.11.2003; Опубл. 15.10.2004; – 4с.

Здобувачем розроблений спосіб визначення підпору води, який дозволяє встановити реальну гідрологічну ситуацію на мостовому переході при його експлуатації та реконструкції.

48. Пат. 72702А Україна, МПК ⁷ Е 01 D 21/00, Е 02 В 1/00. Спосіб Бєлятинського А.О. визначення висоти насипу на заплавах при експлуатації мостових переходів. / Бєлятинський А.О., Осташко В.Ю. – Заявл. 05.11.2003; Опубл. 15.03.2005; – 4с.

Здобувачем запропонований спосіб визначення висоти насипу на заплавах , який дозволяє встановити допустиме його значення на існуючих мостових переходах.