Задание 2

Тема: Оценка и прогноз последствий от цунами.

Цунами – последовательность волн, создаваемая импульсивными возмущениями водной поверхности, вызванными перемещениями, связанными с подземными землетрясениями, вулканическими извержениями, подводными оползнями, обвалами береговой линии.

Задача: В океане на расстоянии L= 1000 км от берега произошло землетрясение с магнитудой М_з = 8,5 , которое вызвало цунами. Средняя глубина океана Н = 5000 м, уклон берега I = 0,008. На побережье океана с = 2 до 5 км от уреза воды расположен город «А» площадь S = 30 км², с плотность проживания  = 1000 чел/км² строения которого состоит из кирпичных и панельно-каркасных зданий, связанных между собой дорогами с асфальтным покрытием.

Определить: Параметры цунами на берегу и его разрушительные факторы для жизнедеятельности населения в городе.

Решение

I. Основные параметры цунами

1. Скорость распространения волн

м/с

Н – глубина бассейна в месте определения скорости, м.

2. Время распространения волн цунами до берега

с  75 мин.

L – расстояние от эпицентра до берега, м.

3. Высота волны цунами на береговой линии (на урезе воды) табл. 1.2

а) h_ур =1,5  4 h₀ = 1,5  20 = 30 м

б) м

h₀ – высота главной волны; h_г – высота волны на глубине принимается 1–2м; Н_г – глубина океана, где эпицентр моретрясения, м; Н_м – глубина воды на мелководье, принимается равной 0,1–0,5 м.

4. Скорость распространения потока волны

м/с

5. Коэффициент шероховатости распространения потока воды

6. Дальность распространения волны цунами на побережье

м = 3,7 км

h_к – глубина потока в конечной рассматриваемой точке, м, при которой ущерб минимальный принимается 0,5 м.

II. Основные разрушающие факторы цунами

1. Инженерная обстановка в районе возможного воздействия цунами

а) в соответствии с табл. 11.9.

– полные разрушения (зона V) в городе будут (при высоте волны h > 2,5 м) на расстоянии от уреза воды:

м = 3,42 км

– сильные разрушения (зона IV) в городе будут (при высоте волны 2,5 > h > 2 м) на расстоянии от уреза воды:

м = 3,48 км

– средние разрушения (зона III) в городе будут (при высоте волны 2 > h > 1,5 м) на расстоянии от уреза воды:

м = 3,55 км

– слабые разрушения (зона II) в городе будут (при высоте волны 1,5 > h > 1 м) на расстоянии от уреза воды:

м = 3,62 км

– повреждения (зона I) в городе будут (при высоте волны h < 1 м) на рас­стоянии от уреза воды равным L_к:

L₁ = L_к = 3697 м = 3,7 км

б) Коммунально-энергетические сети (КЭС) в городе будут разрушенными на расстоянии 3,48 км от среза воды.

в) дороги в городе будут размыты и разрушены на расстоянии от 3,48 км (в пределах всей зоны затопления) будут завалены обломками разрушенных зданий и строений.

2. Высота волны на различных расстояниях S от берега

L₁ = 3,42 км; L₂ = 3,48 км; L₃ = 3,55 км; L₄ = 3,62 км; L₅ =3,7 км

h₁ = (h_yp –i  L)(1 – n) = (30 – 0,008  3420)(1 – 0,059) = 2,48 м

h₂ = (30 – 0,008  3480)(1 – 0,059) = 2,03 м

h₃ = (30 – 0,008  3550)(1 – 0,059) = 1,5 м

h₄ = (30 – 0,008  3620)(1 – 0,059) = 0,98 м

h ₅ = (30 – 0,008  3700)(1 – 0,059) = 0,38 м

3. Скорость распространения гидравлического потока волны цунами при h ₁ = 2,48 м; h₂ = 2,03 м; h₃ = 1,51 м: h₄ = 0,98 м; h₅ = 0,38 м.

для м/с;

для м/с

К основным показателям, характеризующим инженерную обстановку в районах воздействия цунами относятся:

• количество зданий, получивших полные, сильные, средние и слабые разруше­ний и количество участков, требующих укреплений (или разборки) разрушенных или поврежденных конструкций;

• количество аварий на коммунально-энергетических сетях;

• протяженность заваленных проездов и размытых насыпей дорог.

2.1. Определяется давление гидравлического потока по формуле:

P = PS +Р, Па

где PS – среднее гидростатическое, Па;

Р – гидродинамическое давление, Па.

,

где  – плотность воды,  = 1000 кг/м³;

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²;

h – высота волны, м.

, Па

где  – коэффициент лобового сопротивления,  = 1,4;

U – скорость потока, м/с.

, Па

2.2. Определяется (оценивается) инженерная обстановка в районе возможного воздействия цунами:

а) количество зданий получивших разрушения: слабые, среднее, сильные и полные (по табл. 11.9.) путем сопоставления давлений и высоту волны, характеризующих воздействие гидравлического потока.

Таблица 11.9