SPECIFICATION OF ROAD-CLIMATIC ZONING OF THE REPUBLIC OF KYRGYZSTAN FOR ROAD PAVEMENT DESIGN

Research article
DOI:
https://doi.org/10.18454/mca.2024.47.1
Issue: № 4 (47), 2024
Suggested:
03.03.2024
Accepted:
27.03.2024
Published:
22.04.2024
177
5
XML
PDF

Abstract

The article examines the issues of taking into account climatic conditions of highways operation in the design of pavement structures on the example of the Kyrgyz Republic.

The main attributes in determining the normative boundaries of the road-climatic zones of Kyrgyzstan are altitude above sea level and average annual precipitation. Mountainous terrain with a marked difference in altitude and reduction of the observation network of meteorological stations limit the possibility of correct zoning of the territory.

It has been established that with changes in altitude, the Kyrgyz Republic is characterized by significant changes in temperature and humidity indicators. Based on the analysis of long-term climatic data, the territory of the Kyrgyz Republic was divided into climatic regions. The zoning is based on several climatic parameters: hydrothermal coefficient and Emberger's index.

1. Введение

Для территории Кыргызстана характерна выраженная вертикальная зональность. Территория Кыргызской Республики расположена в пределах двух горных систем. Северо-восточная ее часть, большая по площади, лежит в пределах Тянь-Шаня, юго-западная – в пределах Памиро-Алая. Климат Кыргызстана является континентальным с относительно небольшим количеством осадков. В году в среднем 247 солнечных дней. В низинах температура меняется от -4°…-6°С в январе до 16°...24°С в июле. В высокогорьях от -14°…-20°С в январе до 8°...12°C в июле. Для зимы характерны сильные снегопады. По схеме климатического районирования Кыргызстана на её территории выделяют 4 климатические области

.

В действующем нормативе на проектирование автомобильных дорог СНиП КР 32-01:2004

территория Кыргызстана делится на 4 дорожно-климатические зоны (II, III, IV, V) по таким признакам геокомплекса, как абсолютные высотные отметки зоны над уровнем моря и годовое количество осадков. Этого для проектирования дорожных одежд явно недостаточно.

2. основная часть

В нормативах на проектирование дорожных одежд: ОДН 218.046-01

и др. территория Кыргызской Республики отнесена исключительно к V-ой дорожно-климатической зоне. Констатируется рассогласование между нормативными документами. При проектировании дорожных одежд проигнорирован разнообразный климат Кыргызской Республики, что обуславливает неточность в назначении расчётных параметров при проектировании дорожных одежд.

Дорожно-климатические зоны Республики Кыргызстан, согласно действующему нормативному документу на проектирование автомобильных дорог, показаны на рисунке 1.

Дорожно-климатическое районирование Кыргызской Республики (согласно СНиП КР 32-01:2004)

Рисунок 1 - Дорожно-климатическое районирование Кыргызской Республики (согласно СНиП КР 32-01:2004)

Всю территорию Кыргызской Республики условно можно разделить на 4 климатические области: Северный и Северо-Западный Кыргызстан (ССЗК); Юго-Западный Кыргызстан (ЮЗК); Северо-Восточный Кыргызстан, в который входит Иссык-Кульская котловина (ИКК); Внутренний Тянь-Шань (ВТШ). По изменчивости основных метеорологических параметров, особенностям формирования температурного режима и вертикальной поясности на территории республики выделено 14 климатических районов. В основу районирования положено два основных климатических параметра – температурный режим и количество осадков. Температурный режим определяется по сумме положительных температур воздуха за период между датами устойчивого перехода средней суточной температуры через 10°С
.

Обзор ранее проведённых исследований районирования различных территорий свидетельствует об актуальности и перспективах сужения границ районирования для повышения надёжности проектирования инженерных сооружений и конструкций

,
.

Существует несколько известных в научной литературе подходов районирования территорий, построенных на учёте тех или иных климатических параметров

,
,
,
.

В данной работе анализ климатических условий Кыргызской Республики проведен на основе метеорологических данных наблюдательной сети Кыргызгидромета

,
.

В среднем для всей территории Кыргызстана средняя годовая температура в ХХ веке в пересчёте на 100 лет возросла на 1,6°С, что значительно выше глобального потепления на 0,6°С

. При этом как по отдельным климатическим областям, так и станциям внутри областей, то есть высотным зонам, повышение температуры неодинаково.

В рамках программы по поддержанию и развитию сети автомобильных дорог Российской Федерации на кафедре «Строительство и эксплуатация дорог» ФГБОУ ВО МАДИ ведётся разработка альбомов типовых конструкций дорожных одежд для различных условий эксплуатации автомобильных дорог. На начальном этапе выполняется анализ особенностей природно-климатических условий рассматриваемой территории для более точного учёта важных условий эксплуатации дорожных одежд при их проектировании.

Например, была проведена оценка климатических факторов для Республики Удмуртии

. Оценка условий увлажнения территории выполнена с помощью гидротермического коэффициента (ГТК), предложенного в работах Селянинова Г. Т. Гидротермический коэффициент определяется по следующей формуле:

img
(1)

где Σr – сумма осадков за вегетационный период (мм);

Σt – сумма активных температур за тот же период (°С).

Классификация зон увлажнения по ГТК приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Классификация зон увлажнения по ГТК Селянинова Г. Т.

Показатель ГТК Селянинова Г. Т.

Характеристика района

<0,4

Сухой

0,4…0,7

Очень засушливый

0,7…1,0

Засушливый

1,0…1,3

Слабо засушливый

1,3…1,6

Влажный

В последующем, на основе показателя Селянинова Г. Т. было выполнено уточнённое дорожно-климатическое районирование Республики Удмуртия.

Ввиду выраженной вертикальной зональности территории Кыргызстана для мест с малой или нулевой плотностью размещения метеостанций было принято решение провести линейно-регрессионный анализ зависимости ГТК Селянинова Г. Т. от высоты над уровнем моря (рис. 2). Значение коэффициента корреляции составило r = 0,53, что по шкале Чеддока интерпретируется как заметная степень статистической взаимосвязи. Уравнение регрессии имеет следующий вид:

img
(2)

где y – ГТК Селянинова Г. Т.;

x – высота над уровнем моря, м.

Чтобы определить характеристики районов с малой или нулевой плотностью размещения метеостанций, было использовано вышеуказанное уравнение регрессии. Для каждой характеристики района с известными значениями ГТК Селянинова Г. Т. рассчитаны диапазоны высотных отметок. В результате получено следующее: для территорий, расположенных на высоте более 2 600 м, территория района характеризуется как влажная, 1 900…2 600 м – слабо засушливая, 1 100…1 900 м – засушливая, 400…1 100 м – очень засушливая, менее 400 м – сухая.

Линейный парный регрессионный анализ зависимости ГТК Селянинова Г. Т. от высоты над уровнем моря

Рисунок 2 - Линейный парный регрессионный анализ зависимости ГТК Селянинова Г. Т. от высоты над уровнем моря

Районирование по ГТК Селянинова Г. Т. (рис. 3) позволило разделить Кыргызстан на влажные места в высокогорных территориях, на слабо засушливые и засушливые места в низкогорьях, на очень засушливые территории, которые включают Ферганскую, Чуйскую и Таласскую долины. К сухим местам отнесена только территория города Баткен.
Районирование территории Кыргызской республики по ГТК Селянинова Г. Т.

Рисунок 3 - Районирование территории Кыргызской республики по ГТК Селянинова Г. Т.

Магистр из Сирийской Арабской Республики Арус Навар предложил для целей проектирования дорожных одежд провести районирование Сирии на основе показателя французского учёного Луи Эмбергера (Louis Emberger) – таблице 2.

Таблица 2 - Классификация зон увлажнения по показателю Эмбергера

Показатель Эмбергера

Характеристика района

Более 90

Влажный

50…90

Полувлажный

30…50

Полусухой

Менее 30

Сухой

Показатель Эмбергера определяется по следующей формуле

:

img
(3)

где P – среднегодовое количество осадков, мм;

M – средняя максимальная температура самого тёплого месяца, °C;

m – средняя минимальная температура самого холодного месяца, °C.

Таким образом, предложенный метод основан на учёте двух главных параметров, определяющих водно-тепловой режим дорожных одежд, которыми являются температура воздуха и количество осадков.

Так же, как и в случае определения зависимости ГТК Селянинова Г. Т. от высоты над уровнем моря, было принято решение провести линейно-регрессионный анализ зависимости показателя Эмбергера от высоты над уровнем моря (рис. 4). Значение коэффициента корреляции составило r = 0,58, что по шкале Чеддока интерпретируется как заметная степень статистической взаимосвязи. Уравнение регрессии имеет следующий вид:

img
(4)

где y – показатель Эмбергера;

x – высота над уровнем моря, м.

Характеристики районов с малой или нулевой плотностью размещения метеостанций были определены с помощью вышеуказанного уравнения регрессии. Для каждой характеристики района с известными показателями Эмбергера рассчитаны диапазоны высотных отметок. В результате получено следующее: для территорий, расположенных на высоте более 2 400 м, назначена влажная характеристика района, 1 300…2 400 м – полувлажная, 700…1 300 м – полусухая, менее 700 м – сухая.

Линейный парный регрессионный анализ зависимости коэффициента Эмбергера от высоты над уровнем моря

Рисунок 4 - Линейный парный регрессионный анализ зависимости коэффициента Эмбергера от высоты над уровнем моря

Районирование по показателю Эмбергера (рис. 5) позволило районировать Кыргызстан на влажные места в высокогорных территориях, на полувлажные места в низкогорьях, на полусухие территории, которые включают Ферганскую, Чуйскую и Таласскую долины на высоте 600…1 700 м, на сухие места, к которым отнесены подгорные равнины Ферганской, Чуйской и Таласской долин.

Увлажнённость местности является общепринятым критерием выделения однородных территорий при дорожно-климатическом районировании. Увлажнённость местности можно выразить как через показатель Эмбергера, так и ГТК Селянинова Г. Т.

Чтобы определить возможность назначения расчетных характеристик по дорожно-климатическим зонам с известными показателями, предлагается сопоставить значения климатических параметров и параметров ГТК Селянинова Г. Т. для районов Кыргызской Республики и Российской Федерации.

Районирование территории Кыргызской Республики по коэффициенту Эмбергера

Рисунок 5 - Районирование территории Кыргызской Республики по коэффициенту Эмбергера

Степень увлажнения территорий является одним из доминантных критериев разделения территорий при дорожно-климатическом районировании, поскольку в зависимости от дорожно-климатических зон выполняют назначение расчётной влажности грунта земляного полотна при проектировании дорожных одежд. Районирование Кыргызстана по ГТК Селянинова Г. Т. и показателю Эмбергера показало, что основная площадь Кыргызстана относится к влажным местам. Сравнение действующего дорожно-климатического районирования с границами по показателям Селянинова Г. Т. и Эмбергера частичное. На территории с влажными местами располагаются II, III и IV ДКЗ
. Подобное расхождение, но уже в отношении иных условий увлажнённости, наблюдается и для других районов страны. Поэтому требуется дальнейшее уточнение границ дорожно-климатических зон Кыргызстана.

3. Заключение

Существующие методы климатического районирования территорий показывают схожие результаты в определении природно-климатических условий районов Кыргызстана. Некоторые различия в результатах объясняется разным количеством характеристик районов в методиках районирования территорий. Так по ГТК Селянинова Г. Т. зоны делятся на 5 типов, а по показателю Эмбергера – на 4. Тем не менее близость полученных результатов свидетельствуют о корректности используемых подходов. Увлажненность территорий является одним из основных критериев дорожно-климатического районирования. Уточнение дорожно-климатического районирования Кыргызской Республики будет способствовать повышению достоверности и надёжности при проектировании дорожных одежд.

Article metrics

Views:177
Downloads:5
Views
Total:
Views:177