Теоретична концепція та практична реалізація нової інтегрованої методології систем раннього попередження про зсувну небезпеку

Yu.І. Kaliukh; Yu.І. Ishchenko

doi:10.33644/01103

Yu.І. Kaliukh Doctor of Engineering Science, Professor, Lead Researcher, State Enterprise “The State Research Institute of Building Constructions”, Kyiv, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-7240-4934
Yu.І. Ishchenko Head of Laboratory, State Enterprise “The State Research Institute of Building Constructions”, Kyiv, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-6046-8180

Ключові слова: концепція, методологія, раннє попередження про небезпеку, моніторинг, чисельне моделювання

Анотація

Глобальні кліматичні зміни і триваюче збільшення землекористування викликають помітне збільшення частоти та інтенсивності зсувів. Зсуви є важливою складовою низки значних стихійних лих і несуть відповідальність за набагато більш великі втрати, ніж загальновизнано. Зазвичай часто про зсуви згадують у зв'язку з повенями, землетрусами або виверженнями вулканів навіть при тому, що втрати від зсувних руйнувань можуть перевищувати всі інші збитки від загальної катастрофи. Протягом останнього десятиліття (з 2000 по 2009) стихійні лиха пошкодили та зруйнували близько одного мільйона об'єктів, що безпосередньо торкнулося майже 2,5 млрд людей в усьому світі. Щорічно у Європі трапляється близько 20 великих зсувів – значно більше, ніж повеней, землетрусів та ураганів. Системи раннього попередження про небезпеку є ефективним інструментам для запобігання та пом'якшення ризиків, пов'язаних з виникненням різного типу загроз (зсувів у тому числі). У статті представлена і описана концепція та практична реалізація нової інтегрованої методології систем раннього попередження, яка заснована на інтеграції між сучасними технологіями моніторингу і всебічним чисельним моделюванням досліджуваного обєкту. Основна концепція EWS, встановлених на зсувах, полягає в тому, щоб елементи, котрі схильні до ризику, особливо люди, що знаходяться далеко від небезпечної зони, мали достатньо часу для евакуації у випадку очікування неминучого колапсу. Тому дійова і ефективна EWS повинна включати в себе чотирі основні набори дій: моніторинг активності об’єкта спостереження: збір даних, передача і обслуговування обладнання; аналіз і моделювання досліджуваного об’єкта; попередження - розповсюдження простої і зрозумілої інформації про об’єкт спостереження; ефективна реакція у відповідь елементів схильних до ризику; повне знання ризику. Наведено приклади практичної реалізаії запропонованої інтегрованої методології для різних будівельних об’єктів та природно-техногенних систем: 1) Центральна Лівадійська зсувна система та Лівадійський палац, 2) система моніторингу зсувонебезпевних ділянок Харьківської обл., 3) система раннього попередження зсувів з використанням безпілотних літальних аппаратів в якості спеціалізованої системи моніторингу зсувних деформацій.

Завантаження

Данные скачивания пока не доступны.

Посилання

Lacasse S. (2013). Protecting society from landslides – the role of the geotechnical engineer, 8th Terzaghi Oration. The 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, 1, 15-34.

The U.S. Geological Survey. Landslide Hazards Program: 5-Year Plan 2006-2010. (2005). U.S. Department of the Interior. U.S. Geological Survey. Retrieved from https://hsdl.org/?view&did=30534.

Kuzmenko, Е.D., Blinov, Е.D., Demchyshyn, М.H. et al. (2016). Landslides prediction: Monograph. Ivano-Frankivsk, Ukraine: Ivano- Frankivsk National Technical University of Oil and Gas Press.

The landslide at Krasnozviozdnyi avenue in Kyiv continues, which poses risks for the residential building - experts. Retrieved from http://kiev.unian.net/1205603-opolzen-na-krasnozvezdnom-prospekte-v-kieve-prodoljaetsya-chto-predstavlyaet-opasnost-dlya-jilogo-doma-spetsialistyi.html#ad-image-11

Dolina, L.F. (2002). Basics of monitoring. In: Environmental monitoring and biosphere protection engineering (Part 1). Dnepropetrovsk: Continent L. – 208 p.

Kadilnikova, T.M. (2004). Theoretical and methodological background to the lifting-and-conveying machines monitoring. Dnepropetrovsk: Porohi.

Kaliukh, Iu.І. (1999). Management of natural and technology-related risks is an important task for local and central government bodies. Bulletin of the NAPA, 1, 265-273.

Kaliukh, Iu.І., & Astistov, S.H. (1998). The state and analysis of information technologies at the trading companies. Economy of Ukraine, 1, 38.

Salomatov, V.А. (2000). Monitoring of the problems of the Ukraine’s socio-economic living. Proceedings of the National Academy of Public Administration under the President of Ukraine, 2 (3), 271 - 278.

Filozof, L.P. (2000). Monitoring in the public administration. Commander, 2-3, 9-11.

Tytarenko, O.М., & Kaliukh, Iu.І. (2002). Information and analysis monitoring capabilities in social dialogue building between small business owners and authorities at the local level. Management of the modern city, 7-9 (7), 136-139.

Nikolaiev, А.V. (1991). Development of non-traditional methods in geophysics. In: Physical basis of the seismoacoustic method. Moscow: Nauka.

The Earth crust seismoacoustic monitoring. (1986). Мoscow: Institute of Physics of the Earth of the USSR Academy of Sciences.

Syrykh, V.N. (1996). Monitoring of the object fire safety state using an automated system. (PhD Thesis in Engineering).

Savich, А.I., & Kuiundzhich, B.N. (Eds.). (1990). Integrated geodetic surveys during the construction of hydraulic engineering works. Moscow: Nauka.

Molokov, L.А. (1988). The interaction between engineering structures and geological environment. Moscow: Nedra.

Kushnir, А.F., Pisarenko, V.F., & Rukavishnikova, T.A. (1980). Noise compensation in multivariate physical observations. In: Methods and algorithms for interpreting the seismic data. Moscow: Nauka.

United Nations International Strategy for Disaster Reduction (UNISDR). (2009). Terminology on Disaster Risk Reduction. Retrieved from http://www.unisdr.org.

DiBiagio, E., & Kjekstad, O. (2007). Early Warning, Instrumentation and Monitoring Landslides. In: 2nd Regional Training Course, RECLAIM II, Phuket, Thailand, 29th January- 3rd February 2007.

Teza, G, Galgaro, A, Zaltron, N, & Genevois R. (2007). Terrestrial laser scanner to detect landslide displacement fields: a new approach. International Journal of Remote Sensing, 28(16), 3425–3446.

Monserrat, O. & Crosetto, M. (2008). Deformation measurement using terrestrial laser scanning data and least squares 3D surface matching. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 63, 42–154.

Abellán, A., Jaboyedoff, M., Oppikofer, T., & Vilaplana, J.M. (2009). Detection of millimetric deformation using a terrestrial laser scanner: experiment and application to a rockfall event. Natural Hazards and Earth System Sciences, 9, 365–372.

Barla, G., Antolini, F., Barla, M., Mensi, E., & Piovano, G. (2010). Monitoring of the Beauregard landslide (Aosta Valley, Italy) using advanced and conventional techniques. Engineering Geology, 116, 218–235.

Barla, G., Antolini, F., Barla, M., & Perino, A. (2013). Key aspects in 2D and 3D modeling for stability assessment of a high rock slope. In: Workshops ‘Failure Prediction’ 2013, Austrian Society for Geomechanics, Salzburg, 9th October 2013.

Casagli, N., Catani, F., Del Ventisette, C., & Luzi, G. (2010). Monitoring, prediction, and early warning using ground-based radar interferometry. Landslides, 7(3),.291–301.

Barla, M., & Antolini, F. (2012). Integrazione tra monitoraggio e modellazione delle grandi frane in roccia nell’ottica dell’allertamento rapido. In: Barla, G., Barla, M., Ferrero, A., & Rotonda, T. (eds.). MIR 2010 – Nuovi metodi di indagine e modellazione degli ammassi rocciosi, Torino, 30th November – 1st December 2010. Bologna: Pàtron.

Intrieri, E., Gigli, G., Mugnai, F., Fanti, R., & Casagli, N. (2012) Design and implementation of a landslide early warning system. Engineering Geology, 147–148, 124–136.

Antolini, F. (2014). The use of radar interferometry and finite-discrete modelling for the analysis of rock landslides. (PhD Thesis). Politecnico di Torino.

Dixon, N., & Spriggs, M. (2007) Quantification of slope displacement rates using acoustic emission monitoring. Canadian Geotechnical Journal, 44(8), 966–976.

Mikkelsen, P.E. (1996). Chapter 11 - field instrumentation. In: Turner, A.K. & Schuster, R.L. (eds.) Landslides: investigation and mitigation (pp. 278–318). Washington D.C., USA: Washington Transportation Research Board.

O’Connor, K., & Dowding, C. (2000). Comparison of TDR and inclinometers for slope monitoring. Geo-Denver 2000, Denver, Colorado, August 5th-7th, 2000.

Pieraccini, M., Casagli, N., Luzi, G., Tarchi, D., Mecatti, D., Noferini, L., & Atzeni, C. (2003) Landslide monitoring by ground-based radar interferometry: a field test in Valdarno (Italy). International Journal of Remote Sensing, 24(6), 1385–1391.

Atzeni, C., Barla, M., Pieraccini, M., & Antolini, F. (2015). Early warning monitoring of natural and engineered slopes with ground-based synthetic aperture radar. Rock Mechanics and Rock Engineering, 48, 235–246. Doi: https:// doi.org/10.1007/s00603-014-0554-4

Kaliukh, Iu.І., Dudarenko, О.О., Kaliukh, T.Iu. et al. (2000). Modern information analysis systems for the support of decision-making with regard to the area sustainability ensuring: Instructional guide. Kyiv: “Znannia” Society.

Kaliukh, Iu.І., & Kadilnikova, T.М. (2004). Manual for the development and design of monitoring systems for complex technical systems and construction objects. Кyiv: NIISK.

Trofymchuk, А.N., Kaliukh T.Iu., Hlebchuk, А.S. et al. (2010). Mathematical modeling of inverse tasks in landslides lithodynamics taking into account the seismic factor. Building Structures, 73, 389-399.

Kaliukh, T.Iu. (2010). The solution of landslide dynamics inverse problems taking into account the risk theory. Collection of scientific papers (industrial engineering; construction), 3(28), 89-94. Poltava, Ukraine: PoltNTU.

Barla, M., & Antolini, F. (2016) An integrated methodology for landslides’ early warning systems. Landslides, 13(2), 215-228.

Trofymchuk, О.М., Klymenkov, О.А., & Kaliukh, Iu.І. (2015). Mathematical modeling and monitoring of the Livadia Landslide System. Ecological Safety, 4 (20), 5-19.

Kaliukh, Iu.І., Klymenkov, О.А., & Berchun, Ya.О. (2016). The Livadia palace monitoring under the changes in the physical and mechanical characteristics of the Central Livadia Landslide System soils. Ecological safety and natural resources, 1-2 (21), 69-82.

Trofymchuk, O., Kaliukh, Iu. at al. (2013). Experimental and analytical studies of landslides in the south of Ukraine under the action of natural seismic impacts. Earthquake-Induced Landslides. The International Symposium on Earthquake-Induced Landslides, Kiryu, Japan, 2012. Berlin: Springer-Verlag.

Trofymchuk, O., & Kaliukh, Iu. (2013). Activation of landslides in the south of Ukraine under the action of natural seismic impacts (experimental and analytical studies). Journal of Environmental Science and Engineering B, II (2), 68 – 76.

Trofymchuk, O., Kaliukh, Iu., Hlebchuk, H., & Berchun, Ya. (2013). Experimental and Analytical Studies of Landslides in the South of Ukraine Under the Action of Natural Seismic Impacts. The International Symposium on Earthquake-Induced Landslides, Kiryu, Japan, 2012. Berlin: Springer-Verlag.

Trofymchuk, O., Kaliukh, I. & Hlebchuk, H. (2013). Mathematical and GIS-Modeling of Landslides in Kharkiv Region of Ukraine. In: Landslide Science and Practice: Spatial analysis and modelling (pp. 347-352). Heidelberg, Germany: Springer Berlin.

Trofymchuk, А.N., Kaliukh, Iu.I., Klimenkov, О.А. & Berchun, Ya.О. (2016). The use of information and space mapping for landslide hazard analysis (the case of Kharkov region). The 7th International Scientific and Practical Conference "Emergencies: Prevention and Response", Minsk, 1 November 2016. Minsk: Ministry of Emergency Situations of Belarus Printing Office.

Klimenkov, О.А. (2016). Features of UAV application for aerial photography of landslide hazard areas. The All-Ukrainian scientific conference "Differential equations and problems of aerohydromechanics and heat and mass transfer", 28-30 September, 2016, Dnepropetrovsk. Dnepropetrovsk: Dnipropetrovsk National University Press.

Trofymchuk,O., Kaliukh, Iu., Silchenko, K., Berchun, V., Kaliukh, T., & Berchun, Ya. (2017). Mitigation of landslide hazards in Ukraine under the guidance of ICL: 2009 –2016 (IPL 153&191). The 4th World Landslide Forum, Ljubljana Slovenia EU, 29 May-2 June, 2017.