УДК 332.362

ВЕБ-СЕРВИС ПО РАСЧЕТУ ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА С ПОПРАВКОЙ НА СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ

Мазитов Артур Рустемович1, Атнабаев Андрей Фарагатович2
1ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», студент кафедры «Геоинформационные системы»
2ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет», кандитат технических наук, доцент кафедры «Геоинформационные системы»

Аннотация
В статье представлен веб-сервис, предоставляющий более точное вычисление глубины промерзания грунта за счет на территории Республики Башкортостан за счет увеличения числа городов и скорректированной формулы вычисления.

Ключевые слова: , , ,


Рубрика: 04.00.00 ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Мазитов А.Р., Атнабаев А.Ф. Веб-сервис по расчету промерзания грунта с поправкой на снежный покров // Современные научные исследования и инновации. 2021. № 2 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2021/02/94539 (дата обращения: 20.10.2021).

Введение. Глубина промерзания грунта – важнейшая как прикладная, так и фундаментальная характеристика исследования разных областей знаний. Так её изучением занимается практически весь спектр географических наук, сельское хозяйство, геология, строительство и так далее. [1] Благодаря информации о глубине промерзания грунта гидрологи, например, рассчитывают возможный уровень подъёма воды в реке в период весеннего половодья, агрономы анализируют урожайность озимых культур и последующий вегетационный период, строители соответственно рассчитывают глубину, необходимую для закладки фундамента при строительстве любого объекта.

Последние несколько десятилетий глубина промерзания грунта определятся, как правило, приближенно в зависимости от географического положения района по специальной карте, приводимой во многих учебниках и справочниках [2]. Указание СНиПа по проектированию оснований, касающихся необходимости более точного определения этой глубины на основе натурных наблюдений или теплотехнических расчетов, на практике обычно не выполняются, вследствие отсутствия у проектировщиков необходимых исходных данных. Натурные наблюдения за фактической глубиной промерзания грунтов, как правило, не проводятся, а данные о среднемесячных температурах района строительства проектировщику обычно не известны. Строительная же практика постоянно выявляет несоответствия между глубинами промерзания грунта, принимаемыми в проектах и их фактическими величинами.

Инновационная составляющая. Все это в полной мере относится к условиям нашей республики. Практика строительства в Республике Башкортостан показывает, что фактическая глубина промерзания грунта, как правило, существенно отличается от нормативной величины, принимаемой равной 1,8м по упомянутой карте. Фактическое значение обычно оказывается значительно меньше. Это особенно проявляется при выполнении земляных работ, когда требуется рыхление мерзлого слоя грунта или его прогрев. При наличии снежного покрова в самые суровые месяцы зимы мерзлота, требующая рыхления, зачастую составляет лишь 0,3-0,7м. В то же время известно множество фактов, когда на участках с очень малым снежным покровом (0,1-0,15м), где снег сдувался ветром или искусственно удалялся, грунт все-равно не промерзал на 1,8м. По этой причине мною были проведены работы по уточнению данного вопроса.

Базируясь на СП 22.13330.2016 [5] можно выяснить, что базовая формула для вычисления уровня промерзания грунта:

где M – сумма среднемесячных температур в регионе,

k – коэффициент типа грунта.

И. Б. Рыжков и И. В. Чернов в своей статье «О глубине промерзания грунтов в условиях РБ», проведя натурные исследования влияния снежного покрова на промерзание грунта, установили тесную криволинейную корреляцию между значениями снежного покрова и промерзанием грунта. В результате эмпирическая зависимость может быть представлена следующей формулой:

где Hглубина промерзания, м;

h – толщина снежного покрова, м.

Таким образом, уточненная формула глубины промерзания грунта:

Как было упомянуто выше, в последние несколько десятилетий глубина промерзания грунта вычисляется по устаревшим картам и по указаниям СНиП, в котором не учитывается снежный покров. В ходе анализа предметной области было выяснено, что все веб-сервисы, предоставляющие данные по промерзанию грунта, используют базовую формулу для вычисления, а Республика Башкортостан ограничивается пятью городами. Можно сделать вывод, что веб-сервис, вычисляющий более достоверное промерзание грунта для большего числа городов Республики Башкортостан – необходимый проект для специалистов, чья работа связана с этими данными: гидрологи, строители, агрономы.

Функциональная модель. В ходе анализа уже существующих ресурсов по расчету промерзания грунта был выявлены требования к разрабатываемому веб-сервису. Это позволило перейти к следующему этапу проектирования, заключающемуся в создании различных моделей веб-сервиса. Структурный подход позволяет рассмотреть систему на всех уровнях декомпозиции. Функциональная декомпозиция, позволит разбить систему на функциональные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на подфункции, те — на задачи и так далее до конкретных процедур. Для построения функциональной модели системы, которая описывает все требуемые процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности системы, была использована методология SADT. В IDEF0 моделируемая система изображается как совокупность взаимосвязанных работ (функций, активностей). Создание функциональной модели с помощью методологии SADT позволит уменьшить количество ошибок и понять какие основные функции необходимо добавить в систему [3].

На рисунке 1 представлен главный блок функциональной модели предметной области. Целью модели является расчет по представленной выше формуле промерзания грунта. Модель составлена с точки зрения пользователя веб-сервиса. Главный блок диаграммы можно описать следующим образом:

Пользователь веб-сервиса программные и аппаратные ресурсы компьютера, а также используя необходимые входные данные, может с помощью определенных запросов получить интересующую его информацию. Блок, который представляет систему в качестве единого модуля, детализируется на следующей диаграмме с помощью нескольких блоков, соединенных интерфейсными дугами. Эти блоки представляют основные подфункции исходной функции. Декомпозиция позволяет выявить полный набор подфункций, каждая из которых представлена как блок, границы которого определены интерфейсными дугами.


Рисунок 1 – Главный блок функциональной модели

Функциональная модель позволяет выявить полный набор функций, которые должны быть в системе, для достижения поставленной цели.

Информационная модель. Следующий этап проектирования сложной системы является создание информационной модели. Для того чтобы определить какие данные необходимы для решения задач, описанных в функциональной модели, необходимо разработать информационную модель. Информационная модель работы веб-сервиса позволяет показать данные, представленные в виде сущности и их взаимную связь. Она позволяет понять, какая информация необходима для решения ранее выявленных функций. Спроектированная информационная модель позволит скорректировать входные данные, минимизировать ошибки, определиться с архитектурой веб-сервиса и ускорит процесс реализации. Информационная модель веб-сервиса представлена на рисунке 2.


Рисунок 2 – Информационная модель

Блок-схема работы веб-сервиса. Созданная информационная модель позволила перейти к следующему этапу проектирования – созданию блок-схемы работы модуля. Блок-схема – графическое представление алгоритма или распространенный тип схем, описывающих алгоритмы или процессы, в которых отдельные шаги изображаются в виде блоков различной формы и которые соединяются между собой линиями, указывающими направление последовательности. Блок-схема позволит учесть все функции веб-сервиса, уменьшить количество ошибок при разработке, получить представление о последовательности выполнения функций сервисом. Блок схема представлена на рисунке 3.


Рисунок 3 – Блок-схема работы веб-сервиса

Заключение. Главной функцией такой системы будет являться расчет промерзания грунта, используя архив данных, накопленный за три года непрерывного метеорологического анализа Республики Башкортостан. В результате работы веб-сервиса конечный пользователь будет получать более детальную информацию о промерзании в рамках его населенного пункта в пределах Башкортостана относительно аналогичных продуктов, представленных на данный момент в сети. Это было достигнуто за счет большего числа городов и дополненной формулы расчета глубины промерзания грунта.


Библиографический список
  1. Рахимов Р.Р. Исследование средней максимальной глубины промерзания почвы в Республике Башкортостан // Центральный научный вестник. – 2018. – № 43. – С. 31-32.
  2. Рыжков И.Б., Чернов И.Б. О глубине промерзания грунтов в условиях РБ // Вестник Башкирского Аграрного Университета. – 2006. – № 8. – С. 24-25.
  3. Мавтютов А.Р., Атнабаев А.Ф. Внедрение геоинформационных систем на предприятие // Modern Science. – 2020. – № 1-2. – С. 289-303.
  4. ГОСТ 24847-81 Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания.
  5. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*.


Количество просмотров публикации: Please wait

Все статьи автора «Мазитов Артур Рустемович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация