Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географические условия Республики Татарстана 11
1.1. Рельеф 11
1.2. Гидрография 13
1.3. Осадки 14
1.4. Почвы и овражно-балочная расчлененность территории Татарстана 15
1.5. Растительность 19
1.6. Выводы 20
Глава 2. Методы расчёта максимального стока дождевых вод 21
2.1. Методы расчёта максимального стока, применяемые в России 21
2.2. Методы расчёта максимального стока, применяемые в зарубежных странах 33
2.3. Выводы 35
Глава 3. Надёжность водопропускных труб 36
3.1. Основные положения теории надёжности конструкций и сооружений 36
3.2. Методика оценки надёжности сооружений на этапе эксплуатации 39
3.3. Нормирование показателей надёжности 41
3.4. Степень ответственности малых водопропускных сооружений и расчетные критерии вероятности превышения поверхностного стока 42
3.5. Понятие надёжности водопропускной трубы и модели её отказа 45
3.6. Расчетная модель надёжности водопропускной трубы 48
3.7. Отказ по пропускной способности 49
3.8. Выводы 54
Глава 4. Результаты натурного обследования дорог Татарстана 55
4.1. Состояние водопропускных труб 55
4.2. Заиление водопропускных труб и их влияние на экологическую ситуацию 63
4.3. Способы борьбы с заилением 72
4.4. Трубопроводы в водопропускных трубах 76
4.5. Разрушение укреплений водопропускных труб, размывы русла и овраго-образование 76
4.6. Металлические технически гладкие (негофрированные) трубы 78
4.7. Размыв откоса насыпи у оголовков 86
4.8. Деформации оголовков трубы 86
4.9. Расчет отказа трубы по пропускной способности 88
4.10. Выводы 90
Глава 5. Обработка экспериментальных данных 91
5.1. Корреляционный анализ 91
5.1.1. Общие корреляции 92
5.1.2. Частные корреляции 92
5.2. Диаграммы размаха 97
5.3. Модели регрессии дефектов содержания автомобильных дорог, прямо или косвенно влияющих на окружающую природную среду 101
5.4. Выводы 106
Глава 6. Гидравлический расчет заиленной трубы 107
6.1. Гидравлический расчёт 107
6.2. Экономический расчёт приведённых затрат на содержание заиленных труб 120
6.3. Выводы 123
Выводы 125
Список использованной литературы 127
Приложение 1. Статистические данные 142
Приложение 2. Общие корреляции 146
Приложение 3. Частные корреляции 149
Приложение 4. Условное обозначение и коды для корреляций и уравнений регрессии 159
Приложение 5. Диаграммы размаха 160
Приложение 6. Гидравлический расчёт 170
Приложение 7. Программа расчёта заиленной трубы 179
- Почвы и овражно-балочная расчлененность территории Татарстана
- Степень ответственности малых водопропускных сооружений и расчетные критерии вероятности превышения поверхностного стока
- Частные корреляции
- Модели регрессии дефектов содержания автомобильных дорог, прямо или косвенно влияющих на окружающую природную среду
Введение к работе
Актуальность темы Диссертационная работа посвящена одному из вопросов повышения надёжности автомобильных дорог - надёжности работы малых водопропускных сооружений на дороге. На автомобильных дорогах Татарстана расположено 7235 водопропускных труб. Эффективность работы малых водопропускных сооружений является одной из составляющих успешной работы автомобильной дороги.
Опыт обследования малых водопропускных искусственных сооружений, проведенный рядом авторов (Л.Н. Бернацкий, М.М. Журавлев, Н.М. Константинов, В.И. Климешов и др.) и специализированных организаций, показывает, что на отдельных автомобильных дорогах страны до 80% перечисленных сооружений имеет ту или иную степень повреждения.
Одним из факторов, вызывающих повреждения водопропускной трубы, её оголовков и укреплений, является заиление трубы.
Отсутствие методической, а также нормативно-инструктивной базы гидравлических расчетов заиленных сооружений и предопределило необходимость проведения настоящего диссертационного исследования.
Данная работа выполнялась в соответствии с «Программой развития и совершенствования дорожной сети Республики Татарстан до 2005 года».
Целью диссертационной работы является разработка метода оценки надёжности водопропускных труб.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
определить понятие надёжности водопропускной трубы;
разработать модели отказа трубы;
создать расчётную модель надёжности водопропускной трубы по пропускной способности;
разработать методику гидравлического расчета заиленных водопропускных труб, которая определит условия их эксплуатации и возможные катастрофические последствия.
Методика исследования
Для решения поставленных задач методика исследования предусматривала: литературные и патентные исследования; натурные исследования водопропускных труб Республики Татарстан; систематизацию, статистический и корреляционный анализы полевых данных; выявление, разработку и нормирование показателей надёжности водопропускной трубы.
Научная новизна
Введено определение понятия надёжности водопропускной трубы, разработаны модели отказа трубы. Создана расчётная модель надёжности водопропускной трубы. Определен отказ трубы по пропускной способности.
Разработана методика гидравлического расчёта заиленных труб различного по-
перечного сечения.
Автор приносит благодарность профессору кафедры «Изыск! МАДИ (ГТУ) В.И. Пуркину за оказанную помощь в ходе работы над
д„ссерШ^0ТЕ|(А j
С.Пет«р«м»г/<2 У.
Модели регрессии, разработанные для Татарстана, позволяют сделать вероятностную оценку: заиления тела трубы, разрушения укрепления, появления размыва русла, образования оврагов и извилистости русла, разрушения оголовка, зарастания укрепления оголовка травой.
Практическая ценность
Разработанные методика расчета заиленной трубы и математические модели могут быть использованы в практике гидравлических расчетов при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог Татарстана. Это позволит прогнозировать и предотвратить развитие нежелательных экологических процессов, что повысит надёжности водопропускных труб.
Апробация работы Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на республиканских научных конференциях профессорско-преподавательского состава КГ АСА (1998 - 2003 гг.), на 3-ей научно-практической конференции студентов и аспирантов «Актуальные проблемы жилищно-коммунального хозяйства и социальной сферы города» (г. Казань, 2001 г.), на I, И, III международных научно-практических конференциях «Автомобиль и техносфера» (г. Казань, 1999, 2001, 2003 гг.), на 32-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (г. Пенза, 2003 г.), на V-ой республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Наука. Инновации. Бизнес» (г. Казань, 2005 г.).
Автор защищает:
расчётную модель надежности водопропускной трубы, модели отказа водопропускной трубы, определение надёжности водопропускной трубы;
результаты практических исследований состояния водопропускных труб;
модели регрессии, позволяющие оценить влияние водопропускных труб на окружающую среду;
- методику, алгоритм и программное обеспечение гидравлического расчета
заиленных водопропускных труб.
Публикации Результаты проведённых исследований и основное содержание диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе получен один патент на изобретение.
Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованных источников, 11 таблиц, 31 рисунка, 7 приложений (180 страниц машинописного текста).
Почвы и овражно-балочная расчлененность территории Татарстана
Формирование речной и овражно-балочной сети имеет свою длительную историю. За последние тысячелетие, на территории Татарстана существенных изменений базиса эрозии не происходило [123]. Однако, за последние два - три столетия произошли существенные изменения физико-географических условий, которые выразились в уничтожении лесного покрова.
Современный размыв в большинстве случаев проявляется за счёт действия боковой эрозии оврагов и возникновения вторичных оврагов по дну и склонам древних балок.
Не менее важную роль в оврагообразовании играют породы, которые слагают поверхность. Эрозионная прочность связных отложений в первую очередь зависит от механического состава и степени уплотнения. Для несвязных - от размера частиц, что касается почвенных и почвено-растительных образований, то их прочность зависит главным образом от состояния самой поверхности [6, 68, 112].
Предволжье ввиду больших различий в условиях почвообразования делится на два агропочвенных района: Высокое и Юго-Западное Предволжье.
Высокое Предволжье, по рельефу, это широковолнистая равнина, расчленённая долинами рек, многочисленными балками и оврагами. Средние углы наклона полей около 3. Для района в целом наблюдается постепенная смена при движении с севера-востока на юго-запад дерново-подзолистых почв серыми и темно-серыми, а затем в различной степени выщелоченными чернозёмами. По мере этого изменения увеличивается их производственная ценность и возрастает их эрозионная прочность от 15-20 ньютон у дерново-подзолистых почв до 80-120 ньютон у среднесуглинистых выщелоченных чернозёмов, а противоэрозионная устойчивость возрастает от 0,4 до 0,7. Соответственно уменьшается потенциальная подвержен-ность территории овражной эрозии и эрозии почв.
Юго-Западное Предволжье - это юрско-меловая возвышенная равнина с неглубоко врезанной речной сетью и слабо расчленённая балками и оврагами за исключением приволжской части. Средние наклоны полей 2-3. Почвообразующие породы здесь элювиально-делювиальные пылевато-глинистые, легкие глины и тяжёлые суглинки, а также известковистые тёмно-серые и серые глины на юрских и меловых отложениях. Из почв преобладают серозёмы, они занимают 83% площади сельскохозяйственных угодий, в том числе выщелоченные чернозёмы - 7,6%. Около 10% занимают пойменные почвы и 7,6% - серые лесостепные почвы. Это земли с эрозионной прочностью 110-150 ньютон и противоэрозионной устойчивостью от 0,8 до 1,12. Эрозии подвержены лишь 44% почв района. Почвы Юго-Западного района надёжны в отношении эрозии. Сток взвешенных наносов в Предволжье составляет 200-300 т/км2хгод.
Предкамье - это самый большой агропромышленный район с асимметричным волнисто-холмистым рельефом, густо расчленённый реками, балками и оврагами. Средние углы наклона полей 3. Материнскими породами являются лёссовидные суглинки и глины. Почвы слабо устойчивы к эрозии. Их эрозионная прочность 15-20 ньютон, а противоэрозионная устойчивость около 0,3. Даже при небольших углах наклона дерново-подзолистые почвы легко смываются и размываются. Наиболее распространённые почвы Предкамья светло-серые. Эрозионная прочность светло-серых почв в зависимости от глинистости (материнские породы - чаще суглинки) колеблется от 20 до 45 ньютон, тёмно-серых тяжёлосуглинистых - до 80, а на глинах - до 130 ньютон. Эрозионная устойчивость этих почв в Предкамье около 0,4. Как и дерново-подзолистые почвы, серые лесостепные почвы легко размываются и на склонах в различной степени эродированы. Сток взвешенных наносов в Предкамье составляет 750-880 т/км хгод.
Западное Закамье представляет собой слабохолмистую равнину с чередованием асимметричных речных долин и обширных ровных или волнистых водоразделов. Средние уклоны полей 1-2, самые низкие в республике. Район самых высоких летних и самых низких зимних температур, с самой малой мощностью снежного покрова. Это лесостепь. Материнскими породами являются суглинки и глины. Западное Закамье - чернозёмный район, почвы обладают высокой эрозионной прочностью в 110-150 ньютон и противоэрозионной устойчивостью от 0,5 до 1,1.
Овражная эрозия наблюдается главным образом в полосе побережья водохранилища.
Север Восточного Закамья занимают серые и тёмно-серые почвы. Почвы обладают хорошей противоэрозионной устойчивостью, особенно в области низины от 0,6 до 1,0. Но овражная эрозия в условиях длинных пологих склонов имеет место. Юг Восточного Закамья расчленён глубокими долинами рек, лощинами и балками. Углы наклона полей 4-5, это район пониженных летних и зимних температур. Широко распространены выщелоченные и оподзоленные чернозёмы. Эрозионная прочность почв невелика: от 20 до 60 ньютон, а противоэрозионная устойчивость колеблется от 0,6 до 0,9. На крутых склонах почвы подвержены смыву. В Западном Закамье сток взвешенных наносов составляет 150 т/км2хгод, а в Восточном - до 600 т/км2 х год. Степень овражности и лесистости находятся в обратной зависимости. При большой облесённости (50% и более) овражность очень слабая, в то время как в малолесных районах овраги развиты очень сильно [68]. По данным Ф.Ф. Бойко [112] за последние два столетия территория лесов сократилась с 49,0% до 16,0%.
Эта тенденция характерна для всех орографических зон Татарстана.
Лишь в пределах Татарстана площадь под оврагами определяется в 68,8 га, причем ежегодно около 2 тыс. га сельскохозяйственных угодий разрушается оврагами [34].
Определенное значение для роста оврагов имеет продолжительность снеготаяния, количество запасов воды в снеге и степень промерзания почвогрунтов. Также рост оврагов наблюдается в летне-осеннее время, в особенности после прохождения продолжительных, зачастую ливневых дождей, во время которых выпадает до 100 мм осадков в сутки. Таким образом, динамика развития овражно-балочных систем зависит в значительной степени от сезонных климатических условий, от наличия большого количества и интенсивности снеговых, и ливневых вод. Оптимальные климатические процессы могут обусловить глубину врезания оврагов на 25-30 м при длине роста до 10-15 м в год.
Степень ответственности малых водопропускных сооружений и расчетные критерии вероятности превышения поверхностного стока
Трудности эксплуатации малых сооружений обусловливаются их большим количеством, разбросанностью по автодороге, а также кратковременностью ливневых паводков. В преобладающем большинстве случаев условия эксплуатации связываются с расходами водотоков и с соответствующими им требованиями. Условия эксплуатации сооружений, как правило, ухудшаются с возрастанием расходов и уровней. Поэтому их вероятность превышения за пределами расчетных расходов и уровней характеризует ненадёжность сооружений.
Факторы, определяющие надёжность работы водопропускных сооружений, в целом характеризуют водоопасность данного района. В результате анализа географического распределения факторов, определяющих условия эксплуатации сооружений и водоопасности районов, куда относятся генезис паводков, коэффициенты вариации максимальных расходов, эрозия почв, селеактивность и русловой процесс, территорию России можно разделить на четыре зоны водоопасности [7]. Татарстан относится ко II - средней зоне водоопасности.
Однако сама по себе вероятность превышения ещё не характеризует условий эксплуатации сооружений, так как для их оценки необходимо знать количество превышений расхода или уровня. Незначительные превышения не могут оказать влияния на ухудшение условий эксплуатации. Паводки на малых водотоках крат-ковременны, но и этого бывает достаточно, чтобы произошло разрушение оголовков и укреплений труб. Хотя размывы выходных русел малых мостов и труб достаточно часты, но приводящие к перерывам движения встречаются достаточно редко.
Вместе с тем недостаточность отверстия малого моста или трубы, помимо размыва на выходе, вызывает еще подпор, который, в отличие от размыва, в отводящем русле может образоваться вскоре после поступления к трубе соответствующего расхода. Если насыпь автодороги по высоте недостаточна для такого подпора, то начинается перелив воды и разрушение насыпи.
Помимо изложенных выше соображений по гидравлической работе труб, нужно иметь в виду, что в XX веке скорость возрастания осадков заметно выше, чем в конце XIX - начале XX в. [41]. Это является свидетельством увлажнения и потепления климата в современный период. В результате этого могут возрасти расходы, которые должны будут пропускать водопропускные сооружения и, соответственно, могут потребоваться изменения их размеров.
При проектировании малых водопропускных сооружений автомобильных дорог основным критерием надёжности является величина вероятности превышения максимального расхода дождевого стока. Основой расчётов и разработок является выполнение условия, при котором вычисленная величина расхода воды расчётной вероятности превышения должна быть не меньше максимальной, наблюдавшейся за рассматриваемый период времени.
Необходимость установления степени ответственности водопропускных сооружений обусловлена возросшими темпами развития дорожной сети России, требованиями к качеству проектных разработок и строительных работ без увеличения необоснованных затрат.
Согласно СНиП 2.05.02.-85 вероятность превышения расчётных расходов воды при проектирование водоотводных сооружений следует принимать для дорог I технической категории - 1%, II и III категорий - 2%, IV и V категорий - 3%.
Опыт проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог указывает на необходимость рассмотрения водопропускных сооружений как элементов конструкций земляного полотна и дорожной одежды, и их классификации по типу капитальности и характеру работы.
Дождевые расходы с малых бассейнов формируется осадками большой интенсивности и малой продолжительности с небольшими вариациями по величине для различных районов России, что приводит к напряженной работе водопропускных сооружений в течение одного дождя. Заиление водопропускных сооружений вызывает дополнительный рост пруда аккумуляции, перелив воды через насыпь, что приводит к снижению расчетной скорости движения автотранспорта, а в отдельных случаях создаёт аварийные ситуации.
Завышение значений расходов при расчёте систем водоотвода приводит к излишним и необоснованным строительным затратам. Поэтому увеличение значений дождевых расходов необходимо дополнительно обосновать особыми требованиями и значимостью объекта строительства.
Рациональность назначения вероятности превышения связана со всеми конструктивными элементами автомобильной дороги - земляным полотном, проезжей частью, разделительной полосой, водоотводными сооружениями и определяет условия безопасного движения транспорта по дороге, а также её устойчивость под воздействием гидрометеорологических факторов.
Назначение различных величин вероятности превышения для автодорог одинаковых категорий и капитальности сооружений приводит к несоответствию технического уровня дорожных объектов в случае паводков редкой повторяемости (1 - 2%), в зонах с малой вероятностью их возникновения. Снижение степени ответственности водоотводных сооружений позволяет уменьшить стоимость строительства, однако абсолютно не гарантирует их устойчивость при пропуске больших паводков.
Частные корреляции
Корреляция между двумя переменными, вычисленная после устранения влияния всех других переменных, называется частной корреляцией. Частный корреляционный анализ приводится в ПРИЛОЖЕНИИ 3. Уровень значимости результата частных корреляций р 0,05.
Анализ частных корреляций выявил, что на всех обследованных дорогах, имеющих заиление тела трубы, прослеживается прямая устойчивая связь заиления трубы и оголовков. Это подтверждает общие корреляции рассмотренные ранее.
1. Автодорога Казань - Уфа.
При рассмотрении частных корреляций прослеживается достоверная (р 0,05) устойчивая прямая связь заиления трубы от извилистости русла (г =0,17), извилистости от размыва русла (г =0,17) и извилистости от наличия оврагов у трубы (г =0,72). Как отмечалось ранее, водный поток размывает извилистое русло. Частицы грунта осаждаются в лотке трубы, что вызывает её заиление. Размыв способствует образованию оврагов. Такие корреляционные связи образовались в результате того, что автодорога проходит по Предкамью, где почвы и грунты обладают слабой устойчивостью к эрозии.
2. А втодорога Казан ь - Орен бург.
На автодороге Казань-Оренбург выявлены устойчивые обратные зависимости между размывом русла и заилением тела трубы (г = -0,15) и заилением оголовка (г = -0,2). То есть чем больше размыв, тем меньше заилены труба и оголовок. Это может быть связано с тем, что размыв происходит на выходе из трубы; большой скоростью водного потока, из-за которой не происходит отложения наносов в трубе и оголовке; дорога пересекает три орографические зоны, имеющие грунты с различной степенью противоэрозионной устойчивости.
3. Автодорога Казань - Пермь.
На автодороге Казань-Пермь установлены устойчивые прямая зависимость размыва откоса насыпи у оголовка и заиления оголовка (г =0,28). Происходит отложение частиц грунта на укреплении оголовка в результате размыва откоса насыпи. Прямая связь извилистости русла и наличия оврагов (г =0,86) подробно рассматривалась выше. Обратная связь размыва русла и заиления оголовка (г = - 0,29). То есть чем больше размыв, тем меньше заилен оголовок. Это может быть связано с эрозионной прочностью грунта у оголовка или скоростью водного потока на выходе из трубы, которая размывает грунт и смывает наносы с укрепления оголовка.
4. Автодорога Казань - Ульяновск.
На автодороге Казань-Ульяновск существуют прямые связи извилистости с размывами за укреплениями труб (г =0,84) и оврагами (г =0,68). Причины этих явлений были рассмотрены выше.
5. Предволжье.
В Предволжье установлены прямые связи между извилистостью русла и его размывами (г =0,84), и извилистостью и оврагами (г =0,68). Это подтверждается корреляционными связями, выявленными на автодороге Казань - Ульяновск. Причины и следствия этих связей были рассмотрены выше.
6. Западное Предкамье.
В Западном Предкамье установлена прямые связи заиления тела трубы и оголовка (г =0,29), а также извилистости русла от наличия оврагов (г =0,66).
7. Восточное Предкамье.
В Восточном Предкамье прослеживаются прямые устойчивые связи заиления тела трубы от заиления оголовка (г =0,32) и от извилистости русла (г =0,24), и извилистости русла от наличия оврагов (г =0,75).
По Западному и Восточному Предкамью проходят автодороги Казань - Уфа, Казань - Пермь, Казань - Оренбург. Грунты Предкамья, как отмечалось выше, имеют низкую эрозионную прочность.
8. Западное Закамъе.
В Западном Закамье установлена прямая связь между заилением трубы и заилением оголовка {г = 0,49), а также обратная связь заиления трубы и размывами русла (г = - 0,36).
9. Восточное Закамье.
В Восточном Закамье обнаружена прямая связь заиления тела трубы и заиления оголовка (г =0,41), и обратная - заиления оголовка от размывами русла (г = - 0,32).
Таким образом, данные корреляции по Закамью полностью подтверждают корреляционные связи для автодороги Казань - Оренбург. А в целом данные корреляции по орографическим зонам подтверждают корреляционные связи по дорогам Татарстана.
Влияние разрушения укреплений на разрушение оголовков, размывы русла, размывы откосов насыпи По данным обследования прослеживаются следующие прямые корреляционные связи: разрушение укрепления имеет прямую связь с размывами откосов насыпи (г =0,17) и с размывами русла (г =0,18). Можно предположить, что в результате размыва выходного русла может произойти разрушение выходного укрепления оголовка (рис 4.16), которое спровоцирует размыв откосов насыпи у оголовка.
1. Автодорога Казань - Уфа.
На данной дороге прослеживаются прямая связь между разрушением укрепления и размывами русла (г =0,20). Подробнее эти процессы описывались выше.
2. Автодорога Казань - Оренбург.
На автодороге Казань - Оренбург установлены прямые связи разрушения укреплений с подмывами откосов насыпи (г =0,28) и с размывами русла (г =0,16.)
3. Автодорога Казань - Пермь.
На данной автодороге устойчивых связей не обнаружено.
4. Автодорога Казань - Ульяновск.
На дороге установлена прямая связь между размывами откосов насыпи у оголовков и деформациями оголовков (г =0,79). Процесс размыва откоса насыпи неизбежно приведёт к деформациям портальной стенки и откосных крыльев ого ловка, которые могут разрушиться упасть и.т.п.
5. Предволжъе.
В Предволжье прослеживается устойчивая прямая связь между размывами откоса насыпи и деформациями оголовка (г =0,79). 6. Западное Предкамье.
В Западном Предкамье имеются прямые связи между разрушением укреплений и деформациями оголовков (г =0,15); между разрушением укрепления и размывами откосов насыпи (г =0,22); между разрушением укреплений и размывами русла (г =0,31).
7. Восточное Предкамье.
В Восточном Предкамье установлена прямая связь разрушения укрепления и разрушения оголовка (г =0,34).
8. Западное Закамье.
В Западном Закамье выявлена прямая связь между подмывами откосов насыпи и размывами русла {г =0,40).
9. Восточное Закамье.
В Восточном Закамье выявлены прямые связи разрушения укреплений и размывами откосов насыпи (г =0,31).
Полученные данные позволяют прийти к выводу, что все корреляционные взаимосвязи соответствуют природно-климатическим данным орографических зон, через которые проходят обследованные автодороги.
Модели регрессии дефектов содержания автомобильных дорог, прямо или косвенно влияющих на окружающую природную среду
Общее назначение множественной регрессии состоит в анализе связи между несколькими независимыми переменными (называемыми также регрессорами или предикторами) и зависимой переменной (откликом). Множественный коэффициент корреляции R - это положительный квадратный корень из R-квадрата (множественного коэффициента детерминации). Эта статистика полезна при проведении многомерной регрессии (т.е. использовании нескольких независимых переменных), когда необходимо описать зависимость между одной и несколькими переменными.
Принимает значения от 0 до 1. Является обобщением обычного коэффициента корреляции.
Модель линейной множественной регрессии наиболее просто понимаема с точки зрения математики и, с практической точки зрения, наиболее проста для толкования. Уравнение линейной множественной регрессии имеет вид: Y = a + blXl+b2X2+... + b„X„, (5.4) где Y - расчётное значение результативного признака (функция отклика); X, - аргументы или факторы (кодовые значения); Ь, - частные коэффициенты регрессии, показывающие степень влияния каждого из факторов на функцию отклика; а - свободный член.
Причина появления отрицательных коэффициентов в регрессионной модели связана с коррелированностью независимых переменных. В уравнениях значения переменных в большинстве своем дискретны, т.е. представляют собой коды (ПРИЛОЖЕНИЕ 4), а не реальные физические величины. В результате получены следующие уравнения множественной регрессии:
Регрессионная модель зависимости кода заиления трубы (Yx) от кодов: орографической зоны (Хх), вида препятствия (Х2), количества очков у трубы (Хъ), диаметра (Х4) и длины трубы (Х5), вида оголовка (XJ, высоты насыпи над трубой Yt =0,28 +0,36Х2 +0,21 Хг + 0,85JT4 -0,023Х5 +0,134Х6 + 0,03LT7 -1,550 (5.5)
Критерий Фишера F=6,15; коэффициент множественной регрессии R=0,33; уровень значимости р 0,001.
Если оставить только особо значимые переменные для этой модели, то она выглядит так: Yx = 0,3IX, + 0,36X2+0,8SX4 -0,02Х5 -1,087 (5.6)
Критерий Фишера (чем выше, тем достовернее модель, порог значимости в данном случае 2.0) F=9,75; коэффициент множественной регрессии R=0,42; уровень значимости р 0,001.
Регрессионная модель зависимости кода заиления оголовка (наличие травы на укреплении) (Y2) от кодов: орографической зоны (Хх), вида препятствия (Х2), количества очков у трубы (Хъ), диаметра (XJ и длины трубы (Х5), вида оголовка (Х6), высоты насыпи над трубой(Х7): Y2 = 1,58 + 0,2\ХХ + ОД 03Х2 + ОД 9Х3 - 0,24Х4 - 0,24Х5 - 0,073Х6 + 0,025Х7 (5.7) F=4,21;R=0,30;p 0,001.
Регрессионная модель зависимости кода разрушения укрепления (Y3) от кодов: орографической зоны (Хх), вида препятствия (Х2), количества очков у трубы (Х3), диаметра (XJ и длины трубы (Х5), вида оголовка (Х6), высоты насыпи над трубой (Х1): Y3 = 1,76-0,095Х, + 0,17Х2 +0,058 Гз -0,60Х4 -0,0023Х5 -0,27Х6 -0,014JT7 (5.8) F=4,83;R=0,42;p 0,001.
Регрессионная модель зависимости кода извилистости русла (YJ от кодов: орографической зоны (XJ, вида препятствия (Х2), количества очков у трубы (Х3), диаметра (XJ и длины трубы (Х5), вида оголовка (XJ, высоты насыпи над трубой (Х7): Y4 =-0,20 + 0,03\ХХ + 0,067Х2 +0,14Х3 + 0,18Х4 + 0,0034 5 - 0,094ЛГ6 + 0,054Х7 (5.9) F=3,59;R=0,27;p 0,001.
Регрессионная модель зависимости кода размыва русла (Y5) от кодов диаметра трубы (XJ и вида оголовка (Х6): Ys =0,47 -0,3 8Х4 + 0,2LT6 (5.10) F=6,80;R=0,25;p 0,001.
Регрессионная модель зависимости кода наличия оврагов (YJ от кодов орографической зоны (Хх), вида препятствия (Х2), количества очков у трубы (Х3), диаметра (XJ и длины трубы (Х5), вида оголовка (Х6), высоты насыпи над трубой (Х7): Y6 =0,037-0,053X, + 0,090JT2 + 0,032JT3 + 0,145X4 + 0,0015X5 -0,093X6 + 0,075X7 (5.11)
Регрессионная модель зависимости кода разрушения оголовка (Y-,) от кодов орографической зоны (Хх), количества очкову трубы (Хг), вида оголовка (Х6): У7 = -0,14 + 0,1 IX, - 0,16Х3 + 0,2 IX6 (5.12) F=5,61;R=0,27;p 0,001 Регрессионная модель зависимости кода извилистости русла (Y4) от кода оврагов (XJ: 74=0,21 + 0,74Х8 (5.13)
Коэффициент регрессии R=0,54; критерий Фишера F=173,l; уровень значимости р 0,001.
Таким образом, получено девять уравнений линейной множественной регрессии для различных дефектов содержания автомобильных дорог. Уровень значимости всех моделей р 0,001, т.е. высокозначимый. Подставляя в уравнения соответствующие коды (ПРИЛОЖЕНИЕ 4), можно предсказать развитие этих дефектов.
