Аннотация

Цель: проведение дистанционного зондирования низконапорной земляной плотины с помощью лидарной съемки, на основании полученных данных создание ее высокоточной 3D-модели для выполнения диагностики технического состояния инженерной защиты Нижней Кубани. 

Материалы и методы. Материалами исследования послужили данные лидарной съемки, которая осуществляется путем излучения лазерных импульсов и фиксации момента их возвращения. В настоящей работе описано и рассмотрено применение лидарной съемки для построения точной топографической модели низконапорной земляной плотины инженерной защиты Нижней Кубани. Для анализа технической инженерной защиты р. Кубань применялось мобильное лазерное сканирование в 2023 и 2025 гг., общая протяженность тестовых участков составила 15,7 км с разными типами морфолитогенеза, по материалам выполненной лидарной съемки построены профили и цифровые модели низконапорной земляной плотины. 

Результаты. За период наблюдений осадка гребня на проблемных участках составила более 25 мм в первом измерении и более 40 мм во втором измерении. Установлено линейное смещение гребня плотины за 2023–2025 гг. по данным 27 измерений. По данным многолетних измерений полученная цифровая модель наглядно отображает мельчайшие изменения рельефа и позволяет обнаружить скрытые деформации и трещинообразования, не видимые при обычном подходе. Представлен подробный обзор метода, этапы подготовки и обработки полученных данных, а также примеры практического применения в целях мониторинга и оценки состояния плотины. 

Выводы. Полученные модели позволяют проводить комплексный анализ морфометрического состояния плотин, установлены размеры площади образования оползней от 1,55 до 12,45 м², а динамика развития составила от 1,55 м² в первом измерении и до 2,24 м² уже при втором измерении. Была выполнена визуализация опасных сочетаний гидродинамических нагрузок при различных расходах сбрасываемых вод при расходах 620 и 850 м³/с.

doi: 10.31774/2712-9357-2025-15-4-271-290

Для цитирования

Применение лидарной съемки для создания высокоточной 3D-модели низконапорной земляной плотины при выполнении диагностики технического состояния инженерной защиты Нижней Кубани / М. А. Бандурин, А. С. Романова, Я. А. Полторак, Д. В. Муха // Мелиорация и гидротехника. 2025. Т. 15, № 4. С. 271–290. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2025-15-4-271-290.

Список литературы

1. Бандурин М. А., Романова А. С. Применение методов инженерной геофизики при оценке технического состояния сооружений инженерной защиты Шапсугского водохранилища // Мелиорация и гидротехника. 2024. Т. 14, № 3. С. 243–260. DOI: 10.31774/2712-9357-2024-14-3-243-260. EDN: CAHNFN.

2. Семененко С. Я., Новиков А. Е. Мониторинг технического состояния объектов берегоукрепления Волгоградского водохранилища // Мелиорация и гидротехника. 2025. Т. 15, № 1. С. 196–215. DOI: 10.31774/2712-9357-2025-15-1-196-215. EDN: ZZWLUF.

3. Актуальные вопросы практических исследований гидротехнических сооружений: монография / А. А. Ткачев [и др.]. Новочеркасск: Лик, 2023. 190 с. ISBN 978-5-907708-14-3. EDN: YWMTJU.

4. Shanshan Xu. Lake detection algorithm in point clouds of the lidar image based on three-dimensional convolutional neural network // Системный анализ и прикладная информатика. 2022. № 1. P. 9–11. DOI: 10.21122/2309-4923-2022-1-9-11. EDN: FGWLYY.

5. Detection by space-borne and ground-based lidar observations of air pollution on the example of the Hefei area / Ya. Hao, Zh. Fang, X. Deng Y. Cao, Ch. Xie // Zurnal Prikladnoj Spektroskopii. 2021. Vol. 88, no. 6. P. 978(1)–979(11). EDN: KUICNG.

6. Olgarenko V. I., Olgarenko I. V., Olgarenko V. I. Technical condition diagnostics of the water supply facilities in the irrigation systems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 698, no. 2. Article number: 022060. DOI: 10.1088/1757-899X/698/2/022060. EDN: ABGPCU.

7. Shaheen L., Rasheed B., Mazzara M. Tree species detection using hyperspectral and Lidar data: A novel self-supervised learning approach // Computer Research and Modeling. 2024. Vol. 16, no. 7. P. 1747–1763. DOI: 10.20537/2076-7633-2024-16-7-1747-1763. EDN: LKBGCN.

8. Диагностика мостовых переездов на малых реках и мелиоративных системах с учетом угрозы внезапного паводка на юге России / М. А. Бандурин, В. А. Волосухин, И. А. Приходько, А. А. Руденко // Мелиорация и гидротехника. 2023. Т. 13, № 1. С. 200–218. DOI: 10.31774/2712-9357-2023-13-1-200-218. EDN: EURSRG.

9. Абдразаков Ф. К., Дегтярев В. Г., Дегтярев Г. В. Цифровое моделирование и анализ подпорных плотин для аккумуляции осадков // Научная жизнь. 2021. Т. 16, № 8(120). С. 1005–1015. DOI: 10.35679/1991-9476-2021-16-8-1005-1015. EDN: MDELPD.

10. Погорелов А. В., Бойко Е. С., Вертлиб Э. М. Использование технологий лидарной съемки для создания высокоточной 3D модели города: опыт моделирования города Краснодара, Россия // Известия Ошского технологического университета. 2023. № 2-1. С. 70–76. EDN: LTIZJU.

11. Лагута А. А. Моделирование отвесной стенки активного клифа по данным лидарной съемки (на примере Краснодарского водохранилища) // Геология и геофизика Юга России. 2024. Т. 14, № 3. С. 230–242. DOI: 10.46698/s6092-8254-1638-t. EDN: JTWBKV.

12. Овчинников М. А., Вершков А. А. Проектирование развязок в программном комплексе «Топоматик Robur» // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2015. № 2(5). С. 94–98. DOI: 10.17273/CADGIS.2015.2.14. EDN: ULNWTT.

13. Analysis of the stress-strain state of travel pipes with the use of hardware and software complex / V. G. Solonenko, N. M. Makhmetova, V. A. Nikolaev, M. Ya. Kvashnin, S. E. Bekzhanova, I. S. Bondar, S. A. Mirzabaev // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. 2020. Vol. 1, no. 439. P. 181–188. DOI: 10.32014/2020.2518-170X.22. EDN: PKLUVZ.

14. Цифровые двойники напряжённо-деформированного состояния для автоматизированного мониторинга гидротехнических сооружений / А. Н. Симутин, И. Д. Арсеньев, Е. А. Хотеев, А. В. Дейнеко // Гидротехническое строительство. 2022. № 12. С. 20–31. EDN: RMSPLX.

15. Великин С. А., Снегирев А. М. Локальный геофизический мониторинг состояния правобережного примыкания плотины Вилюйской ГЭС-1 // Вестник Камчатской региональной ассоциации Учебно-научный центр. Серия: Науки о Земле. 2005. № 2(6). С. 77–85. EDN: HRUKUZ.

16. Волосухин В. А., Бондаренко В. Л. Факторы, определяющие безопасность гидротехнических сооружений водохозяйственного назначения // Наука и безопасность. 2014. № 3(12). С. 7–8. EDN: TGLREH.

17. Baev O., Kosichenko Yu., Silchenko V. Effect of subsoil moisture on filtration through a screen defect // Magazine of Civil Engineering. 2022. Vol. 111, no. 3. Article No.: 11109. DOI: 10.34910/MCE.111.9. EDN: BBKICT.

18. Амосова Л. Н., Ердаков Е. Е. Инженерная защита урбанизированных территорий от подтопления // Ползуновский альманах. 2017. № 2. С. 46–50. EDN: ZHNQEJ.