М. А. Фурманова,
Московський державний університет лісу
У цій статті розглядається метод оцінки кількості затонулих колод в річках - метод створів [1]. Суть методу полягає в тому, що на обстежуваному ділянці річки розбивають створи перпендикулярні осі потоку і враховують всі колоди перетнули лінії створів (рис. 1).
Мал. 1. Пояснююча схема до методу створів. 1 - створи; 2 - колода
За цими даними дають оцінку загальної кількості затонулих колод в річці. Якщо ділянка річки, в межах якого знаходиться скупчення з N затонулих колод, має розмір LxB, то кількість колод можна оцінити за середнім числом колод перетинають один створ mcp:
де р - деякий параметр.
Теоретичні дослідження показали, що формула для визначення параметра р залежить, зокрема, від кута орієнтації колод в річці [1, 2].
Для випадку, коли колоди в річці орієнтовані випадковим чином (рівномірний закон розподілу кута орієнтації колод) параметр р визначається за формулою:
В окремому випадку, коли все колод в річці орієнтовані під одним кутом уздовж річки, параметр р визначається за формулою:
Формули (2) і (3), отримані теоретичним шляхом, вирішено було перевірити експериментально. У лабораторних умовах експерименти проводилися на модельних колодах (рис. 2).
Мал. 2. Лабораторні досліди зі скупченнями з 10 колод
З гілок нами були виготовлені модельні колоди довжиною 15 см, що в перекладі на натуральні розміри в прийнятому масштабі, відповідало 4,5 м. Для моделювання ділянки річки використовувався аркуш ватману шириною 61 см і довжиною 85,5 см, що в перекладі на натуральні розміри відповідало 18,3 м і 25,7 м. На модельному ділянці річки були розбиті два створу. Координати положення колоди на модельному ділянці річки задавалися заздалегідь по рівномірному закону розподілу на інтервалах [0, 61см] і [0, 85,5см] за допомогою програми Excel. Також задавалися і кути орієнтації колод на інтервалах [0, 10осм], що близько до натурних даними [1].
Після того як модельні колоди були розподілені на модельному ділянці річки, визначали кількість колод перетинають створи. Експерименти проводилися серіями для 10, 20, 30 і 40 колод. Кожна серія складався з 20 дослідів.
Аналіз результатів лабораторних експериментів показав, що кут орієнтації колод впливає на точність оцінки кількості затонулих колод в річці.
Результат дозволив також дати практичні рекомендації щодо вибору формул для оцінки кількості затонулих колод в річці.
Оцінку кількості затонулих колод в річці можна робити за формулою (1). Параметр р в цій формулі рекомендується обчислювати за формулою (3). Що стосується точності оцінки кількості затонулих колод в річці, то при кутах орієнтації колод в межах 0-100 (що підтверджується натурними дослідженнями для скупчень затонулих колод [1]) формула (3) дає хороші для практики результати. Відхилення від істинного значення при даному способі розрахунку в лабораторних дослідах не перевищило 10%, що видно з графіка на рис. 3.
Мал. 3. Відхилення оцінки кількості колод на ділянці річки від істинного кількості колод, виражене у відсотках
Експерименти також показали, що використання формули (2) для оцінки кількості затонулих колод в річці, дає велике відхилення від істинного числа колод. Для практичних оцінок кількості затонулих колод в річці ця формула не придатна. Як видно з графіка на рис. 2, відхилення, при розрахунках кількості затонулих колод з визначенням параметра р за формулою (2), вагайся в межах від 42,8 до 62,2%, що, звичайно, не прийнятно.