Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена
В настоящее время активное освоение природных и энергетических ресурсов Арктической зоны тесно связано со строительством дорог на грунтовых основаниях криолитозоны и сопровождается активным изменением естественного теплового режима многолетнемерзлых пород. Для предотвращения деформации дорог авторам...
Published in: | Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy |
---|---|
Main Authors: | , , , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | Russian |
Published: |
Тюменский государственный университет
2019
|
Subjects: | |
Online Access: | https://doi.org/10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40 https://openrepository.ru/article?id=361422 |
id |
ftneicon:oai:rour.neicon.ru:rour/361422 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
NORA (National aggregator of open repositories of Russian universities) |
op_collection_id |
ftneicon |
language |
Russian |
topic |
температурное поле стохастическое прогнозирование грунт метод Монте-Карло инфракрасное излучение солнечная радиация temperature field stochastic prediction soil Monte Carlo method infrared radiation solar radiation |
spellingShingle |
температурное поле стохастическое прогнозирование грунт метод Монте-Карло инфракрасное излучение солнечная радиация temperature field stochastic prediction soil Monte Carlo method infrared radiation solar radiation Спасенникова, К. А. Аникин, Г. В. Spasennikova, K. A. Anikin, G. V. Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена |
topic_facet |
температурное поле стохастическое прогнозирование грунт метод Монте-Карло инфракрасное излучение солнечная радиация temperature field stochastic prediction soil Monte Carlo method infrared radiation solar radiation |
description |
В настоящее время активное освоение природных и энергетических ресурсов Арктической зоны тесно связано со строительством дорог на грунтовых основаниях криолитозоны и сопровождается активным изменением естественного теплового режима многолетнемерзлых пород. Для предотвращения деформации дорог авторами разработана методика расчета теплофизических свойств грунтов, которая может быть использована при проектировании. Ранее авторами была решена задача Стефана с учетом случайных изменений граничных условий на верхней границе расчетной области. В данной работе методом стохастического прогнозирования проводится моделирование состояния грунта под насыпью автодорожного полотна, учитывающее дополнительно стохастичность таких параметров задачи, как солнечная радиация, инфракрасное излучение Земной поверхности и атмосферы. Рассматриваются 48 случайных траекторий таких величин, как скорость ветра, температура атмосферы, высота снежного покрова, полученных путем усреднения архивных данных метеостанции «Игарка». Солнечная радиация и инфракрасное излучение Земной поверхности и атмосферы были получены путем усреднения данных NASA. Для каждой случайной траектории были вычислены температурные поля в расчетной области под дорогой и определена вероятность нахождения грунта в талом состоянии. The current active development of natural and energy resources of the Arctic zone is closely connected with the construction of roads on soil grounds of the permafrost zone. It is accompanied by an active change in the natural thermal regime of permafrost. To prevent road deformation, the authors have developed a calculation method that allows predicting temperature changes in soils with sufficient accuracy when designing objects located in permafrost conditions. Previously, the authors solved Stefan’s problem taking into account random changes in meteorological characteristics, such as wind speed, atmosphere temperature, and snow cover height. In this paper, stochastic forecasting is used to simulate the ground state under the embankment of a roadway, taking into account the stochasticity of such parameters of the problem as solar and infrared radiation of the Earth’s surface and the atmosphere. The authors consider 48 variants of the development of events throughout the year, each of which is generated using the Monte Carlo method based on the distribution of meteorological characteristics: wind speed, atmospheric temperature, and snow cover height, obtained by averaging the archival data of the Igarka meteorological station. Solar radiation and infrared radiation of the Earth’s surface and atmosphere were obtained by averaging the NASA data. For each version of the situation in the future, the temperature fields in the calculated area under the road were calculated. The probability of finding ground in the thawed state at arbitrary points of the calculated region is calculated. |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
Спасенникова, К. А. Аникин, Г. В. Spasennikova, K. A. Anikin, G. V. |
author_facet |
Спасенникова, К. А. Аникин, Г. В. Spasennikova, K. A. Anikin, G. V. |
author_sort |
Спасенникова, К. А. |
title |
Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена |
title_short |
Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена |
title_full |
Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена |
title_fullStr |
Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена |
title_full_unstemmed |
Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена |
title_sort |
стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена |
publisher |
Тюменский государственный университет |
publishDate |
2019 |
url |
https://doi.org/10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40 https://openrepository.ru/article?id=361422 |
long_lat |
ENVELOPE(86.603,86.603,67.466,67.466) |
geographic |
Arctic Igarka |
geographic_facet |
Arctic Igarka |
genre |
Arctic permafrost |
genre_facet |
Arctic permafrost |
op_relation |
Вестник Тюменского государственного университета: Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика Спасенникова, К. А. Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена / К. А. Спасенникова, Г. В. Аникин // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика / главный редактор А. Б. Шабаров. – Тюмень, 2019. – Т. 5, № 1. – С. 27-40. 2411-7978 2500-3526 doi:10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40 https://openrepository.ru/article?id=361422 |
op_rights |
open access |
op_doi |
https://doi.org/10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40 |
container_title |
Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy |
container_volume |
5 |
container_issue |
1 |
container_start_page |
27 |
op_container_end_page |
40 |
_version_ |
1766349583882911744 |
spelling |
ftneicon:oai:rour.neicon.ru:rour/361422 2023-05-15T15:19:24+02:00 Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена Stochastic forecasting of soil condition taking into account radiative heat transfer Спасенникова, К. А. Аникин, Г. В. Spasennikova, K. A. Anikin, G. V. 2019 application/pdf https://doi.org/10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40 https://openrepository.ru/article?id=361422 ru rus Тюменский государственный университет Вестник Тюменского государственного университета: Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика Спасенникова, К. А. Стохастическое прогнозирование состояния грунта с учетом радиационного теплообмена / К. А. Спасенникова, Г. В. Аникин // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика / главный редактор А. Б. Шабаров. – Тюмень, 2019. – Т. 5, № 1. – С. 27-40. 2411-7978 2500-3526 doi:10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40 https://openrepository.ru/article?id=361422 open access температурное поле стохастическое прогнозирование грунт метод Монте-Карло инфракрасное излучение солнечная радиация temperature field stochastic prediction soil Monte Carlo method infrared radiation solar radiation Article info:eu-repo/semantics/publishedVersion info:eu-repo/semantics/article 2019 ftneicon https://doi.org/10.21684/2411-7978-2019-5-1-27-40 2020-07-21T12:48:11Z В настоящее время активное освоение природных и энергетических ресурсов Арктической зоны тесно связано со строительством дорог на грунтовых основаниях криолитозоны и сопровождается активным изменением естественного теплового режима многолетнемерзлых пород. Для предотвращения деформации дорог авторами разработана методика расчета теплофизических свойств грунтов, которая может быть использована при проектировании. Ранее авторами была решена задача Стефана с учетом случайных изменений граничных условий на верхней границе расчетной области. В данной работе методом стохастического прогнозирования проводится моделирование состояния грунта под насыпью автодорожного полотна, учитывающее дополнительно стохастичность таких параметров задачи, как солнечная радиация, инфракрасное излучение Земной поверхности и атмосферы. Рассматриваются 48 случайных траекторий таких величин, как скорость ветра, температура атмосферы, высота снежного покрова, полученных путем усреднения архивных данных метеостанции «Игарка». Солнечная радиация и инфракрасное излучение Земной поверхности и атмосферы были получены путем усреднения данных NASA. Для каждой случайной траектории были вычислены температурные поля в расчетной области под дорогой и определена вероятность нахождения грунта в талом состоянии. The current active development of natural and energy resources of the Arctic zone is closely connected with the construction of roads on soil grounds of the permafrost zone. It is accompanied by an active change in the natural thermal regime of permafrost. To prevent road deformation, the authors have developed a calculation method that allows predicting temperature changes in soils with sufficient accuracy when designing objects located in permafrost conditions. Previously, the authors solved Stefan’s problem taking into account random changes in meteorological characteristics, such as wind speed, atmosphere temperature, and snow cover height. In this paper, stochastic forecasting is used to simulate the ground state under the embankment of a roadway, taking into account the stochasticity of such parameters of the problem as solar and infrared radiation of the Earth’s surface and the atmosphere. The authors consider 48 variants of the development of events throughout the year, each of which is generated using the Monte Carlo method based on the distribution of meteorological characteristics: wind speed, atmospheric temperature, and snow cover height, obtained by averaging the archival data of the Igarka meteorological station. Solar radiation and infrared radiation of the Earth’s surface and atmosphere were obtained by averaging the NASA data. For each version of the situation in the future, the temperature fields in the calculated area under the road were calculated. The probability of finding ground in the thawed state at arbitrary points of the calculated region is calculated. Article in Journal/Newspaper Arctic permafrost NORA (National aggregator of open repositories of Russian universities) Arctic Igarka ENVELOPE(86.603,86.603,67.466,67.466) Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy 5 1 27 40 |