Изменчивость глубины промерзания

Приведём результаты наблюдений за глубиной промерзания грунта, к примеру, на метеорологической станции г. Иркутска. Легко заметить их значительную изменчивость, как в отдельные годы, так и десятилетия. Средние значения глубин промерзания грунта за отдельные десятилетия (сорокалетний период) приведены на рис. 1. Не трудно заметить, что за представленный расчётный период наблюдений за глубиной промерзания, взятые величины за отдельные десятилетия имеют значительную амплитуду колебаний относительно среднего значения. Наибольшие изменения глубин промерзания наблюдаются для поверхности с естественным покровом, очевидно, что в этом случае наиболее существенным фактором, определяющим глубину промерзания, является снежный покров. Следует отметить, что за этот же расчётный период наблюдений максимальная и минимальная глубины промерзания грунта под поверхностью с естественным покровом, взятая по Климатологическому справочнику, достигли:

• 196 см в зиму 1935-1936 гг.,
• 92 см в зиму 1962-1963 гг.

Под оголённой поверхностью соответственно:

• 296 см в зиму 1928-1929 гг.
• 250 см в зиму 1920-1921 гг.

Проведя обработку ряда измерений глубины промерзания грунта, наблюдавшиеся на метеорологический станции г. Иркутска, например, с 1930 по 1969 гг. под поверхностью с естественным покровом, получим следующие статистические характеристики ряда:

Полученные характеристики, зависящие в конечном итоге от температуры воздуха, высоты снежного покрова и влажности грунта, не позволяют с достаточной надёжностью дать обычными методами, рекомендованными в нормативных документах, количественную оценку глубины промерзания.

Рис. 1. Средняя из максимальных глубин промерзания грунта по метеорологической станции г. Иркутска: а - оголённая поверхность; б - поверхность с естественным покровом; 1 - за отдельные десятилетия; 2 - за весь период. Для просмотра рисунка в исходном размере щёлкните по его изображению.

Для решения подобных задач применительно к районам глубокого сезонного промерзания необходимо подходить с вероятностной оценкой [2]. Для этого, используя вычисленные характеристики – статистики наблюдений, находим вероятностную закономерность закона изменения. Поскольку вычисленные значения β1 и β2 близки к нулю, а также соблюдаются условия: |β1| ≤ 3S_β1 и |β2| ≤ 5S_β2 [3],

(2)

где n – число членов ряда, то наблюдаемое распределение можно с достаточным приближением считать нормальным [4].

Таким образом, глубину промерзания грунта следует рассматривать как вероятностную характеристику. В этом случае целесообразно использовать методику вычислений, разработанную М.В. Завариной [2], определяя функцию распределения вероятностей F(a) = P(x ≥ a), которая широко применяется в строительной климатологии.