Содержание к диссертации
Введение
1 Гидрографические условия судоходства в акватории Северного морского пути 10
1.1 Гидрографическая изученность акватории Северного морского пути 12
1.2 Судоходные трассы акватории Северного морского пути 17
1.3 Методы определения гарантированной глубины на трассах при плавании на мелководье 25
1.4 Выводы по первому разделу 34
2 Методы оценки гарантированных глубин по данным промерных работ 35
2.1 Оценка проходных глубин по данным ледового промера 38
2.2 Оценка гарантированной глубины по данным промера, выполненного параллельными галсами 53
2.3 Оценка допустимого отклонения пути судна от фарватера, обследованного многолучевым эхолотом 65
2.4 Выводы по второму разделу 71
3 Исследование морфометрических характеристик локальных форм рельефа дна 72
3.1 Классификация форм рельефа дна арктического шельфа 72
3.2 Методика определения статистического распределения улов наклона малых форм рельефа арктического шельфа 77
3.3 Результаты исследования морфометрических характеристик рельефа дна арктического шельфа 80
3.4 Выводы по третьему разделу 87
4 Количественные оценки гарантированных глубин при дискретной съемке рельефа дна 88
4.1 Результаты количественных оценок гарантированных глубин при ледовом промере 89
4.2 Оценка значений гарантированных глубин при промере параллельными галсами 90
4.3 Оценка допустимого уклонения от обследованной полосы 99
4.4 Выводы по четвертому разделу 104
Заключение 105
Список литературы 107
- Судоходные трассы акватории Северного морского пути
- Оценка допустимого отклонения пути судна от фарватера, обследованного многолучевым эхолотом
- Результаты исследования морфометрических характеристик рельефа дна арктического шельфа
- Оценка значений гарантированных глубин при промере параллельными галсами
Введение к работе
Актуальность темы исследования. «Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года» предусматривает развитие Северного морского пути для осуществления коммерческих перевозок. Особо отмечается значение Северного морского пути, как единой национальной транспортной магистрали, которая связывает Северо-Западные и Дальневосточные регионы России, а также раскрывает потенциальные возможности для транснациональных транзитных перевозок между европейскими портами и портами Тихоокеанского региона в режиме круглогодичного функционирования.
В «Комплексном проекте развития Северного морского пути» предусматриваются меры по совершенствованию навигационного и гидрографического обеспечения судоходства в акватории арктических морей, включающие в себя проведение промерных работ по маршрутам транспортировки углеводородного сырья, обследование акваторий портов, рейдовых стоянок и подходных фарватеров, а также развитие сети маршрутов, пригодных для безопасного плавания крупнотоннажных судов.
Планомерные систематические гидрографические исследования подводного рельефа морей Арктики выполнялись с 1933 года. В условиях ограниченного времени и ресурсов при обследовании морского дна выполнялся промер параллельными галсами и промер со льда. Промер выполнялся с относительно высокой дискретностью, что позволило обеспечить покрытие подробной гидрографической съемкой участков арктических морей, охватывающих около 90% традиционных судоходных трасс Северного морского пути. Гидрографическая изученность рельефа дна прибрежных трасс соответствовала требованиям стандартов, действующих на момент съёмки, и обеспечивала безопасное плавание судов с осадкой до 6-7 метров строго по рекомендованным маршрутам в условиях летне-осенней навигации.
Меняющиеся условия арктического судоходства, связанные с ростом осадки судов, развитием сети глубоководных фарватеров, а также ужесточением требований, предъявляемых к безопасности арктического мореплавания, влекут за собой необходимость переоценки материалов гидрографической изученности прошлых лет и проведение съемки рельефа дна с использованием современных гидрографических измерительных комплексов.
Гидрографическая изученность рельефа дна арктических морей, ранее обеспечивающая безопасное плавание судов с осадкой 6-7 метров, сегодня и в ближайшей перспективе оказывается недостаточной.
В условиях недостаточной гидрографической изученности возрастают риски, связанные с касанием грунта и посадками на мель, особенно для крупнотоннажных судов.
Для снижения таких рисков судам рекомендовано снижать скорость, иметь дифферент «на нос», непрерывно контролировать глубины и осуществлять другие мероприятия, которые позволяют снизить возможные негативные последствия аварии.
Отсутствие четких критериев оценки гидрографической изученности акватории может приводить к ошибочным решениям при выборе режима маневрирования судна.
Таким образом, актуальность темы исследования определяется тем, что она посвящена получению и оценке величин гарантированных глубин в условиях недостаточной гидрографической изученности рельефа дна арктических морей, и направлена на обеспечение безопасности судоходства в акватории арктических морей.
Степень разработанности темы. Тема связана с известной задачей выбора маршрута с безопасными глубинами при плавании судна на мелководье. Решение этой задачи сводится к учету изменения осадки судна, связанного с взаимным влиянием мелководья и внешних факторов, с динамическими характеристиками судна и его основными размерениями. Решению этой задачи посвящено значительное количество исследований, результаты которых обобщены в научной, методической и учебной литературе по управлению судном в особых условиях. Среди авторов этих решений следует отметить В.И. Снопкова, А.С. Баскина, А.С. Васькова, Ю.Л. Воробьева, В.Т. Соколова, Н.А. Кубачева, П.В. Томсона и других. Во всех этих работах предполагается, что на морских навигационных картах опасные глубины пропущены быть не могут и всегда нанесены на карту. Такое предположение может считаться достаточно обоснованным только при условии, что в акватории выполнено гидрографическое траление с использованием жестких тралов или площадное обследование с использованием многолучевых эхолотов. Во всех остальных случаях, когда при обследовании дна используются дискретные методы измерения глубин, часть опасных глубин акватории могут быть не обнаружены и, следовательно, на картах не отображены.
Исследованию этой проблемы в гидрографии посвящено большое количество работ, среди которых особое место занимают труды А.П. Белоброва, Г.С. Максимова, А.И. Сорокина, Н.Н. Неронова, И.А. Блинова, Б.Н. Беляева, А.Б. Афонина, СВ. Решетняка, А.Л. Тезикова и других. Работы ведутся по следующим основным направлениям:
-
совершенствование технических средств выполнения промерных работ;
-
совершенствование методов обследования фарватеров;
-
совершенствование методов математического моделирования рельефа дна;
-
исследование морфометрических характеристик морского дна;
-
анализ причин аварий, связанных с недостаточной гидрографической изученностью, и выработка рекомендаций по их предотвращению.
С 2010 года маршруты для крупнотоннажных судов в акватории СМП обследуются с использованием многолучевых эхолотов в ограниченной по ширине полосе. Такой вид съемки гарантирует надежное обнаружение практически всех подводных навигационных опасностей, включая опасности, имеющие минимальные размеры, и поэтому не требует оценивать значение глубин, которые при такой съемке могут быть пропущены. Вместе с тем, при площадном обследовании фарватеров в ограниченной по ширине полосе ставится задача о допустимом уклонении судна за пределы обследованной полосы. Задача ставится впервые, поскольку для традиционных видов гидрографической съемки она значения не имела.
На основании анализа состояния проблемы сформулированы цель и задачи настоящей работы.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка метода учета подробности съемки рельефа дна для определения и оценки гарантированных глубин в акватории СМП.
Для достижения поставленной цели в работе поставлены следующие задачи:
определить навигационно - гидрографические условия мореплавания в акватории СМП;
систематизировать сведения, касающиеся минимальных глубин и подробности гидрографической съемки на трассах СМП;
обобщить и исследовать методы оценки возможного пропуска опасных глубин, используемые при выполнении дискретных измерений глубин, в том числе при выполнении гидрографического траления, пло-
щадной съемки с использованием многолучевых эхолотов, промере со льда и промере параллельными галсами;
разработать математическую модель локальных форм рельефа дна;
разработать методику определения углов наклона поверхности локальных форм рельефа дна;
установить предельное значение углов наклона поверхности локальных форм рельефа дна на заданном статистическом уровне обеспеченности;
разработать методику учета дискретности измерений при определении и оценке гарантированных глубин;
разработать методику определения и оценки гарантированных глубин с учётом дискретности измерений;
выполнить проверку разработанной методики.
Объектом исследования является акватория Северного морского пути.
Предметом исследования являются материалы гидрографической изученности рельефа дна акватории Северного морского пути.
Методологической и методической основой исследования являются новейшие теоретические и практические достижения в области разработки технических средств и методов гидрографического обеспечения судоходства, картографирования акватории Мирового океана, моделирования природных объектов, морфометрических исследований, методы математической статистики и теории вероятности, принципы обеспечения безопасности судоходства.
Научная новизна исследования состоит в разработке метода оценки влияния на навигационную безопасность малых подводных объектов, которые могут быть пропущены при использовании дискретных методов измерений, основанного на уточненных данных о морфометрических характеристиках рельефа дна арктических морей, влияющих на безопасность судоходства.
Практическая значимость полученных результатов заключается в обосновании и разработке методики количественной оценки дополнительного запаса воды под килем судна на трассах Северного морского пути в условиях недостаточной гидрографической изученности акватории арктических морей, а также в разработке метода оценки допустимого отклонения пути судна от рекомендованных маршрутов движения судов, обследованных в ограниченной по ширине полосе. Полученные результаты
направлены на снижение вероятности аварий в акватории Северного морского пути, связанных с касанием грунта и посадкой судов на мель.
Основные научные результаты проведенного исследования, полученные автором лично, заключаются в следующем:
получены новые научные данные, относящиеся к морфометриче-ским характеристикам рельефа дна арктических морей;
обоснована необходимость и важное прикладное значение исследований и картографирования микрорельефа дна арктических морей;
разработана методика оценки параметров объекта, скрытого от непосредственного наблюдения;
обоснован подход к использованию картографических данных при определении проходных глубин в акватории в условиях недостаточной гидрографической изученности.
На защиту выносятся:
-
Оценка навигационных и гидрографических условий судоходства в акватории СМП;
-
Методика определения морфометрических характеристик элементов рельефа дна арктических морей;
-
Результаты исследования морфометрических характеристик рельефа дна арктических морей;
-
Модель локальных поднятий дна с уточненными параметрами;
-
Результаты анализа метод ов оценки точности интерполяции глубин на морских навигационных картах, планах и промерных планшетах;
-
Методика учета вида съемки подводного рельефа и дискретности измерения глубин для получения и оценки гарантированных глубин в акватории;
-
Методика определения и оценки гарантированных глубин с учётом дискретности измерений;
-
Методика оценки гарантированной глубины, полученной методом экстраполяции глубин за пределы границ обследованной полосы;
-
Результаты оценки гарантированных глубин на прибрежных и глубоководных маршрутах СМП.
Достоверность результатов подтверждается корректным использованием актуальной картографической информации, результатами гидрографических исследований и опытом арктического судоходства.
Апробация.
Основные положения и результаты исследования докладывались на научно - практической конференции профессорско - преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов и курсантов ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова в 2014 и 2015 г. г. (г. Санкт-Петербург), на Международной научно- практической конференции «Макаровские чтения-2016», посвященной 140- летию со дня рождения адмирала С.О. Макарова в 2016 г. (г. Санкт-Петербург) и на Международной научно- практической конференции «Макаровские чтения-2017», в 2017 г. (г. Санкт-Петербург), на 2 международной конференции «Природные ресурсы и комплексное освоение прибрежных районов Арктики» в 2016 г. (г. Архангельск), а также на расширенном заседании кафедры гидрографии моря ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова в 2017 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 4 статьи в реферируемых ВАК изданиях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 102 наименования. Основное содержание работы изложено на 115 страницах, включая 22 таблицы и 10 рисунков.
Судоходные трассы акватории Северного морского пути
СМП [15, 67, 91] включает в себя три основных рекомендованных маршрута плавания. К таким относятся:
-прибрежная традиционная трасса, которая проходит вдоль берега и связывает все арктические порты;
-высокоширотные трассы, предназначенные для транзитного плавания судов с осадкой до 15 м;
-околополюсные маршруты, которые в перспективе при определенных условиях могут использоваться для транзитного плавания крупнотоннажных судов без ограничений по осадке, так как проходят по большим глубинам.
Вход на трассы СМП с запада осуществляется через пролив Карские Ворота или с севера от мыса Желания. Вход на трассы СМП с востока осуществляется через пролив Дежнёва. Протяженность трасс СМП колеблется от 2700 миль для околополюсных до 3500 миль для прибрежной трассы. Общая протяженность трасс СМП превышает 14 тыс. миль.
Арктические моря в основном мелководны. Доля площади акватории с глубинами менее 20 м характеризуется следующими величинами [17]: -9% - Карское море; -48,5% - море Лаптевых; -61% - Восточно - Сибирское море; -7% - Чукотское море.
По мелководным участкам проходит традиционная прибрежная трасса и часть высокоширотной трассы.
Схема судоходных маршрутов СМП приведена на рисунке 1.1. На рисунке 1.1 показаны участки трассы СМП, рекомендованные для плавания.
На схеме цифрами обозначены минимальные глубины, которые были обнаружены на рекомендованных трассах в результате гидрографической съемки рельефа дна.
Прибрежная трасса проходит вдоль побережья так, чтобы с одной стороны обеспечить максимально возможные проходные глубины, а с другой – быть приближенной к берегу на расстояние, при котором судно имело бы возможность определять свои координаты визуальными методами. Последнее в условиях Арктики обеспечивается на удалении от береговых средств навигационного оборудования не более 18 миль [19].
Прибрежная трасса в основном используется судами с осадкой до 6-7 м в условиях летней навигации. Сезонные ограничения эксплуатационных возможностей трассы определяются возможностями использования на ней ледоколов.
Ледоколы имеют относительно большую осадку, что не позволяет им выполнять работу на отдельных участках прибрежной трассы в условиях продленной навигации [76]. Эксплуатация ледоколов на подходах и на внутренней акватории большей части арктических портов также ограничена лимитирующими глубинами.
Количественные характеристики участков прибрежной трассы приведены в таблице 1.5.
В таблице приведены следующие данные: -первый столбец - прямой и обратный курс в градусах; -второй столбец - протяженность участка трассы в километрах; -третий столбец - диапазон измеренных глубин в метрах; -четвёртый столбец - минимальная измеренная глубина в метрах; -пятый столбец - подробность съёмки в метрах.
На большей части мелководных участков прибрежной трассы с глубинами менее 20 м выполнена съемка рельефа дна с подробностью 250 или 500 м.
Обобщённый в [31, 32, 61] опыт плавания на мелководье и в прибрежных зонах, показывает, что безопасное плавание в таких районах обеспечивается, если запас воды под килем превышает 6-10м. На участках, где такое условие не выполняется, вероятность касания грунта не исключается.
Часть участков прибрежной трассы проходит по акваториям с недостаточной гидрографической изученностью. К таким участкам относятся центральная и северная часть моря Лаптевых, где на участке в центральной части протяжённостью 852 км выполнен промер с междугалсовым расстоянием 8000 м, который позволил обнаружить минимальную глубину 14 м. Севернее этого участка выполнен только маршрутный промер.
В Восточно - Сибирском море один из участков трассы протяженностью 70 км обследован с междугалсовым расстоянием 10000 м. Обнаружены глубины 15 м.
Плавание в акватории, характеризующейся недостаточной гидрографической изученностью, сопряжено с повышенным риском касания грунта.
Высокоширотные трассы предназначены для плавания крупнотоннажных судов с осадкой до 15 м. На участках высокоширотной трассы выполнено площадное обследование с использованием многолучевого эхолота. В соответствии со стандартом МГО [100] многолучевые эхолоты должны обеспечить обнаружение малых локальных поднятий дна, размерами 1х1 м на предельно малых глубинах для судна с заданной осадкой и обнаружении малых локальных поднятий дна, размерами 2х2 м на глубинах, которые для судна с заданной осадкой предельно малыми не являются.
Высокоширотные трассы отмечены пунктирной линией на схеме, приведённой на рисунке 1.1.
Количественные характеристики участков высокоширотной трассы приведены в таблице 1.6.
Приведённые в таблице 1.6 данные заимствованы с официального сайта ФГУП «Гидрографическое предприятие» [91].
Оценка допустимого отклонения пути судна от фарватера, обследованного многолучевым эхолотом
Плавание судов в акватории СМП организовано по рекомендованным маршрутам, для каждого из которых установлена рекомендованная предельная осадка судна. Для крупнотоннажных судов с осадкой до 15 м рекомендованные маршруты представляют собой полосы шириной 2 км, в пределах которых выполнено площадное обследование дна с использованием многолучевых эхолотов [91]. Такие маршруты начали использоваться с 2013 г. При этом возникает вопрос о допустимом отклонении пути судна от рекомендованной полосы движения. Задача представляет не только научное, но и практическое значение, так как при плавании в ледовых условиях или проведении аварийно-спасательных мероприятий выход судна за пределы обследованной полосы становится неизбежным [9, 14, 40, 53,69].
Задача допустимого отклонения от обследованной полосы представляется актуальной только для фарватеров, имеющих значительную протяженность, и обследованных многолучевыми эхолотами.
Величина допустимого отклонения в общем случае зависит от ряда факторов, к которым относятся:
– ширина обследованной полосы;
– глубины и характер рельефа в обследованной полосе;
– гидрографическая изученность окружающего полосу рельефа дна;
– размеры локальных форм рельефа, которые при обследовании дна могут быть пропущены.
Введем систему координат: ось OX совпадает с направлением полосы обследования; ось OY перпендикулярна направлению полосы (рисунок 2.8).
Ширина фарватера определяется неравенством yL у yR, где yL,yR — соответственно ординаты левой и правой границ полосы. На фарватере выполнена площадная съёмка рельефа дна, в результате которой измерены глубины, которые могут быть заданы в виде: Zs=Zs(x,yL y yR). (2.45)
Проходные глубины в полосе yL y yR связаны с минимальной глубиной, которая была обнаружена в процессе съемки. Поэтому значение минимальной глубины является важной характеристикой маршрута движения судна. Для минимальной глубины используем следующее обозначение: Zf =nnn{Zs(x,yL y yR)}-h(Z), (2.46) где h(Z) - поправка к минимальной глубине, связанная с возможностями многолучевых эхолотов обнаруживать малые подводные объекты.
В соответствии с требованиями стандарта МГО [100], на фарватерах с глубинами до 40 м, обследованных многолучевыми эхолотами, в формуле (2.46) можно принять h(Z) = \м, а на фарватерах с глубинами до 100 м - h(Z) = 2м.
Задача оценки допустимого отклонения пути судна Аут справа от полосы у yR и AyPL слева от нее сводится к определению такого максимального отклонения от обследованной полосы, на котором глубина с высокой степенью уверенности не представляла бы опасность для мореплавания, т. е. не была бы меньше, чемZn, вычисленная по формуле (2.46).
На рисунке 2.9 показана схема глубин и интервалов допустимого бокового отклонения.
Методы регрессионного анализа [33] позволяют определить наклон дна в пределах полосы yL y yR по направлению OY для фиксированных профилей, когда х = const.
С учетом того, что вертикальная расчленённость рельефа дна на шельфе арктических морей и, в частности, в зоне высокоширотной трассы, невелика и углы наклона дна, как правило, не превышают 0,001 радиана [10, 15], для описания профилей допустимо использовать линейное уравнение регрессии: Z=a + b{y-yL) (2.48)
Допустим, что глубины в интервале y yR, разбитом на п частей, подчинены нормальному закону распределения. Тогда коэффициенты а и b с использованием метода наименьших квадратов могут быть вычислены по формулам [33]:
Выражение (2.49) предлагается использовать для оценки глубин ZPR и ZPL соответственно в точках допустимого отклонения yPR и yPL.
Измеренные на интервале y yR глубины Zs отклоняются от линейного уравнения регрессии (2.48), а кроме того, коэффициенты уравнения (2.48) сами имеют некоторые погрешности. В этой связи оценка глубин в точках допустимого отклонения должна учитывать неопределенность, связанную не только с наклоном дна, но и с возможностью её отклонения от него в некотором доверительном интервале. При этом размеры доверительного интервала должны изменяться в зависимости от величины отклонения.
Коэффициенты (2.49) уравнения регрессии (2.48) рассчитываются по ограниченной выборке, поэтому при оценке границ доверительного интервала рекомендуется [68] использовать t - статистику Стьюдента, связанную с вероятностной оценкой допустимого отклонения P.
Доверительные интервалы глубин в точках отклонения вправо и влево от полосы в этом случае определяются с помощью выражения
Для определения допустимого отклонения пути судна от обследованной полосы следует решить уравнение (2.52) относительно неизвестной yPR (PL ) .
С учетом того, что уравнение (2.48) в общем случае представляет собой наклонную прямую линию, допустимые отклонения маршрута вправо и влево от обследованной полосы отличаются между собой. Допустимое отклонение уменьшается в сторону уменьшения глубин и увеличивается в противоположную сторону.
Оценка допустимого отклонения уменьшается при возрастании уровня её доверительной вероятности, что определяется значением коэффициента tP . Оценка допустимого отклонения маршрута увеличивается на участках с выровненным рельефом, когда измеренные глубины мало отличаются от профиля (2.48).
Применение формулы (2.52) нуждается в дополнительном обосновании, связанным с определением предельных значений углов наклона дна в зоне прохождения фарватера.
Результаты исследования морфометрических характеристик рельефа дна арктического шельфа
Ниже приведены данные эмпирического распределения углов наклона дна для исходных глубин 10, 15 и 20 метров, расположенных в зонах, примыкающих к судоходным трассам.
В качестве исходных использовались данные электронных навигационных карт арктических морей.
Углы наклона распределены по восьми диапазонам, обозначенными римскими цифрами от I до VIII. Значения диапазонов приведены в таблице 3.2. Границы диапазонов выражены в радианах.
Для Карского моря всего было измерено 3065 угла наклона. Наибольшее их количество относилось к исходной глубине 20 метров.
Значения углов наклона дна на уровне 95% обеспеченности составили: 795%(10м) = 0,009рад 30 Г95%(15м) = 0,004рад 15 Г95%(20м) = 0,002рад 6 По результатам обработки получено, что наибольший угол наклона относится к глубине 10 метров. С увеличением глубин угол наклона уменьшается и достигает6 .
В таблице 3.4 приведены сводные данные по распределению углов наклона дна в Восточно – Сибирском море.
По результатам обработки получено, что наибольший угол наклона относится к глубине 10 метров. С увеличением глубин угол наклона уменьшается и достигает2 . Рельеф дна Восточно - Сибирского моря выровнен.
Таблицы показывают, что наибольшее значение угла наклона 95 % обеспеченности относится к рельефу дна шельфа Карского моря.
Таблицы характеризуют усреднённые значения углов наклона дна для моря в целом.
Для моря Лаптевых приведены четыре таблицы распределения углов наклона, относящиеся к отдельным участкам акватории моря от устья реки Лены до Новосибирских островов с проливами Санникова и Дмитрия Лаптева.
В таблицах 3.5 - 3.8 приведены данные эмпирического распределения углов наклона для четырёх районов акватории моря Лаптевых.
В этом районе моря Лаптевых всего было измерено 526 углов наклона. Наибольшее их количество относилось к исходной глубине 20 метров.
Глубины в районе превышают 10 метров, поэтому отметка 10 метров в качестве исходной глубины не использовалась.
Значения углов наклона дна на уровне 95% обеспеченности составили: Г95%(15м) = 0,001рад 3 у95%(20м) = 0,001рад 3 .
Приведённые данные показывают, что этот район моря Лаптевых имеет выровненный характер рельефа дна с незначительным уклоном, составляющим 3 вблизи пятнадцати- и двадцатиметровой изобаты.
Приведённые данные показывают, что этот район моря Лаптевых вблизи всех исходных изобат имеет выровненный характер рельефа дна с одинаковым уклоном, составляющим 17 .
Сопоставление данных, относящихся к Карскому морю, Восточно - Сибирскому морю и морю Лаптевых, приведённых в таблицах 3.3 - 3.8, подтверждает известные выводы [10, 12, 25, 60, 94] о выровненном характере дна шельфа арктических морей.
Результаты вычислений показали, что максимальное значение угла наклона дна на уровне 95% обеспеченности, равное у95%(10м) = 0,016рад 55 , относятся к району подходов к острову Котельный в море Лаптевых вблизи 10-ти метровой изобаты. На других участках акватории подобных значений не обнаружено, что может объясняться как геоморфологией района, так и ограничениями, связанными с особенностями определения глубин и картографического отображения рельефа дна. По мере накопления данных с использованием средств площадного обследования рельефа дна, полученные результаты будут уточняться. Полученное на этом этапе максимальное значение угла наклона дна предлагается использовать для оценки влияния дискретности гидрографической съёмки на величину гарантированной глубины акватории.
Оценка значений гарантированных глубин при промере параллельными галсами
Зависимость оценки гарантированных глубин от дискретности съемки рельефа дна при промере параллельными галсами в акватории арктических морей иллюстрируется данными, приведенными в таблице 4.2. Дискретность промера определяется междугалсовым расстоянием L. Дискретность в таблице 4.2 задана следующими значениями: 50, 100, 250, 500, 1000, 1500, 2000, 8000 и 10000 м.
В качестве минимальной измеренной глубины во всех районах принималась глубина, равная 10,0 м.
Максимальное значение высоты локального поднятия дна, которое может попасть в пространство между измерениями, связано с углами наклона дна { 95„/о}, значения которых установлено по результатам вычислений морфометрических характеристик рельефа дна арктических морей, описанных в разделе 3.
Максимальная высота /z(max{/95%}) соответствует локальному поднятию, го ризонтальные размеры которого установлены соотношением
Для вычисления гарантированных глубин ZG использовалось соотношение
В выражении (4.4) учтено, что принятое в таблице 4.2 минимальное значение измеренной глубины Zmn не превышает 40 м. Для больших глубин значения оце 92 нок гарантированных глубин по сравнению с (4.4) должны быть дополнительно уменьшены на один метр, что было обосновано в разделе 1.
Результаты вычислений показывают, оценка численного значения гарантированной глубины зависит не только от минимальной измеренной глубины, но и от дискретности съемки.
При уменьшении дискретности съемки, когда параметр L имеет большие значения, вероятность пропуска малых глубин растет. Следствием этого является то, что значения оценок гарантированных глубин уменьшаются.
Например, при междугалсовом расстоянии L=500 м гарантированная глубина может отличаться от минимальной глубины на 5 м. При междугалсовом расстоянии L=1000 м и более изученность акватории должна быть признана «недостаточной». При междугалсовом расстоянии 1500, 8000, 10000 и более оценку гарантированной глубины сделать практически невозможно.
Сравнение значений глубин /z(max{ 95%}), которые могут быть пропущены при ледовом промере (таблица 4.1) и при промере параллельными галсами (таблица 4.2), позволяет утверждать, что при одном и том же междугалсовом расстоянии, ледовый промер дает меньшие значения гарантированных глубин.
В таблице 4.3 приведены оценки гарантированных глубин для участков рекомендованных маршрутов традиционной прибрежной трассы СМП.
На всех участках в разные годы был выполнен промер параллельными галсами с междугалсовым расстоянием от 50 до 10000 м за исключением северного участка на выходе из проливов Вилькицкого и Шокальского, где систематический промер не выполнялся.
Оценка гарантированных глубин для всех участков маршрута прибрежной трассы выполнена с использованием значение угла наклона дна тах{Г95%}=55 .
На участках маршрутов с минимальными глубинами, значения которых не превышали 40 м, для оценки значения гарантированных глубин использовалось выражение (4.4). На участках с глубинами, превышающими 40 м, для оценки значения гарантированных глубин применялось выражение: z;=Z -A(maxfoJ)-2 (4.5)
Приведенные в таблице 4.3 сведения позволяют выделить участки с недостаточной гидрографической изученностью, для которых оценку гарантированных глубин по разработанной методике дать практически невозможно. К таким участкам относятся:
-мелководный участок маршрута с минимальной глубиной 8 м на выходе из проливов Вилькицкого и Шокальского, обследованного с междугалсовым расстоянием 2000 м;
-центральная и северная часть трассы с минимальной глубиной 14 м на выходе из проливов Вилькицкого и Шокальского, обследованной с междугалсовым расстоянием 8000 м;
-центральная и северная часть трассы с минимальной глубиной 36 м на выходе из проливов Вилькицкого и Шокальского, сведения о глубинах на которой имеются только по данным маршрутного промера;
-участок трассы Восточно - Сибирского моря с минимальной глубиной 15 м, обследованный с междугалсовым расстоянием 10000 м;
-участок трассы, проходящий по проливу Лонгу, в котором по данным промера с междугалсовым расстоянием 10000 м обнаружена минимальная глубина 36 м.
Приведенные в таблице 4.3 данные показывают, что измеренные на маршрутах минимальные глубины по величине отличаются от гарантированных глубин.
Для оценки проходных глубин на акватории, показанные на морских навигационных картах минимальные глубины, должны быть уменьшены на величину, пропорциональную подробности промера. При высокой подробности промера та 98 кие поправки имеют небольшую величину. При низкой подробности их величина существенно возрастает.
Подробность съемки, рекомендованная Правилами гидрографической службы [65], не может гарантировать достоверное отображение на картах всех малых локальных форм рельефа дна. В таблице 4.4 приведены соответствующие данные, относящиеся к рекомендованной подробности.