Практическая работа № 1 «Прогноз и анализ последствий от гидрологических чрезвычайных ситуаций» задание 1

«Прогноз и оценка последствий наводнений»

Гидрологические опасные явления относятся к стихийным бедствиям природного происхождения и подразделяются на морские и речные. К речным гидрологическим опасным явлением относятся:

• высокий уровень воды в реках, связанный с наводнениями;

• низкий уровень воды в реках;

• повышенный уровень грунтовых вод;

• ранний ледостав (зажоры);

• ранний ледоход (заторы).

Среди самых опасных речных гидрологических явлений и процессов являются наводнения, как по суммарному среднегодовому ущербу, так и по повторяемости и площади распространения.

В зависимости от периодичности повторения, масштабу и наносимому ущербу наводнения подразделяются на четыре категории:

– низкие (малые) наводнения – один раз в 5–10 лет на равнинных реках, с малым материальным ущербом без нарушения ритма жизнедеятельности;

– высокие наводнения – один раз в 20–25 лет, сопровождающиеся значительными затоплениями и существенно нарушают хозяйственный и быто­вой уклад населения;

– выдающиеся (большие) наводнения – один раз в 5–100 лет, охватывающие целые речные бассейны, полностью парализуют хозяйственную деятельность и наносят большой материальный и моральный ущерб, связан­ных с массовой эвакуацией населения и материальных ценностей;

– катастрофические наводнения – один раз в 100–200 лет, вызывающие затопления громадных территорий в пределах одной или нескольких речных систем, приводят к значительным материальным убыткам и гибели людей.

В зависимости от причин возникновения выделяют шесть групп наводнений:

1-я группа – наводнения, связанные в основном с максимальным стоком воды от весеннего таяния снега. Наводнения называются половодьем и отличаются значительным и довольно длительным подъемом воды.

2-я группа – наводнения, вызванные интенсивными дождями, а также в ряде зимних оттепелей. Они называются паводками и характеризируются интенсивными, сравнительно кратковременными подъемам уровня воды.

3-я группа – это сезонные наводнения в начале или в конце зимы, вызванные большим сопротивлением потока воды в русле реки заторами и зажорами льда.

4-я группа – наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах, водохранилищах, а также в морских устьях рек.

5-я группа – наводнения вызванные прорывом или разрушением искусственные и естественных водохранилищ.

6-я группа – антропогенные наводнения, вызванные неправильной хозяйственной деятельностью человека (уничтожение пойменных лесов, строительство мостов, застройка пойм и т.д.).

Наводнение – затопление местности и населенных пунктов, возникающее в результате обильного и сосредоточенного потока воды вследствии снеготаяния или выпадения дождевых осадков в сочетании с другими гидрометеорологическими явлениями, а также ветровым нагоном воды в морские побережья.

Затопления – образование свободной поверхности воды на территории в результате паводков, нагонов волн и повышения уровней воды в половодье.

Разлив реки, озера или водохранилища – затопление и местности, не сопро­вождающееся материальным ущербом.

Паводок – интенсивный, сравнительно кратковременный подъем уровня воды.

Половодье – фаза водного режима реки, характеризующаяся наибольшей водностью высоким и довольно продолжительным подъемом уровня воды, ежегодно повторяющейся в один и тот же сезон.

Нагон воды (волн) – подъем уровня, вызванный воздействием ветра на водную поверхность.

Водосбор – гидрографическая сеть речного бассейна, различного размера с разнообразными природными условиями, состоящая из: ложбин, суходолов и речных долин.

Площадь водосбора бассейна реки определяется по формуле:

где L – длина реки, км.

Наводнения определяется тремя главными факторами: количеством снега, аккумулированного в течение зимы в речном бассейне; количеством осадков выпадавших в период формирования наводнения; водопоглотительной способностью речного бассейна и характеризуются: площадью затопления, максимальным расходом, наивысшим уровнем подъема воды и времени их наступления, а также высотой волн наката на берег.

Наводнения классифицируются по степени опасности:

1-я степень опасности – уровень затопления больше или равен 1 м, скорость течения реки больше или равна 0,7 м/с;

2-я степень опасности – уровень затопления меньше 1 м, но более 0,2 м, а скорость течения воды не превышает 0,7 м/с;

3-я степень опасности – уровень затопления 0,2 м и меньше.

Основными характеристиками снежного покрова являются: его высота; структура, плотность и запас воды в нём.

Количество талой воды, поступающей на поверхность речного бассейна, определяется по формуле:

где h – подача талой воды, мм/сутки;

т – водоотдача снега, мм/сутки;

– относительная площадь подачи воды в долях единицы;

где h_с – интенсивность снеготаяния, мм/сутки;

относительная (в долях единицы) убыль снега, при которой он начинает отдавать воду.

Задача: В с. Заветном протекает река Амта, общей протяженностью от истока до впадения в реку Джурак L= 120 км, средняя ширина русла реки В = 36 м, глубина р.Амта до паводка = 2,1 м; ширина Скорость воды в реке = 1,3 м/с. Сечение реки – треугольное. Интенсивность осадков и таяния снега во время наводнения I = 0,63 мм/ч. На правом берегу высота месторасположения объектов жизнедеятельности с.Заветного =1,5 м; расстояние их от берега русла реки L₁ = 17 м; углы наклона береговой черты к руслу реки соответственно равны для правого 9°, 10°

Определить:1. Параметры наводнения;

2. Характер последствий наводнения для объектов.

Решение

1. Схематично сечение реки представляется либо треугольным, либо трапецеидальным (рисунок 1.1).

а) б)

Рисунок 1.1 – Расчетная схема сечения реки

а) треугольное русло; б) трапецеидальное русло; - ширина дна реки,м; -ширина реки до наводнения м; b- условная ширина реки во время наводнения м; – глубина реки до наводнения, м; – высота подъёма воды, м; – глубина затопления, м; – высота месторасположения объектов, м; т, п – углы наклона берегов реки; h -глубина реки во время наводнения, м; В – ширина русла реки, м; – полная ширина разлива реки, м; , β – углы наклона береговой черты, град; Ш – ширина затапливаемой (левой, правой) береговой территории, м.

2. Расход воды в реке до наступления наводнения.

где – скорость воды в реке до наступления наводнения, м/с; S₀ – площадь сечения русла реки до наводнения, ;

3. Площадь водосбора бассейна реки.

4. Расход воды после таяния снега и выпадения осадков в реке, м/c

5. Высота подъема воды в реке при прохождения наводнения , м при треугольном русле:

6. Глубина затопления береговой территории у реки

7. Ширина реки во время наводнения

8. Ширина затапливаемой береговой территории при наводнении определяем по формуле:

где – угол наклона береговой черты, град.

Уточнённая ширина разлива реки во время наводнения определяется из формулы:

Sin 9 = 0,156

Sin 10 = 0,174

9. Площадь сечения русла реки в период наводнения, м².

10. Максимальная скорость потока воды при прохождении наводнения , м/с:

11. Уточнённая максимальная скорость потока затопления

где – параметр удаленности объекта реки, определяется на основании соотношения по таблице 1.1.

Таблица 1.1.