Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

Будівельний факультет

Кафедра організації і технології будівництва та охорони праці

Розрахунково-графічна робота

з дисципліни “Цивільна оборона”

Виконала:

студентка групи 501-БПм

Запара Ю.П.

Керівник:

к.т.н. Дикань С.А.

Полтава 2013 р. Задача 1 Попереднє прогнозування повеней Варіант 22

1. Внаслідок сильних злив прогнозується розлив русла річки. Розрахувати параметри осередку ураження при повенях: висоту підйому паводкової води і ширину території, що може бути затопленою.

2. Вихідні дані:

3. 1.Інтенсивність опадів І=6 мм/хв;

4. 2.Площа водозбору F=3 км²;

5. 3.Ухил річки і=0,0045;

6. 4.Коефіцієнт шорсткості заплави п=0,04;

7. 5.Швидкість річки у звичайному стані V_зв=1,1 м/с;

8. 6.Відстань від берега річки до будинку R= 75м.

9. 7.Параметри русла річки у звичайному стані b_звd_звh_зв: 32252,5м

10. 8.Кут нахилу берега річки = 2

Розв’язок

1. Визначаємо поперечний переріз русла річки у звичайному стані (приблизно, як площу трапеції):

w_зв = (32+25)/2∙2,5 = 71,3 м².

2. Визначаємо витрати води у річці у звичайному стані:

3. В изначаємо максимальні витрати води у річці при сильних опадах:

При таких витратах рівень води піднімається і затоплює заплаву річки шириною L_зат.

4. Для подальших розрахунків можна скористатися емпіричними формулами гідродинаміки, що пов'язують параметри затоплення (висоту підняття паводкової води h і ширину розливання води L) зі швидкістю течії води v через збільшений поперечний переріз русла річки w, яка вийшла з берегів. Висота паводку описується залежністю:

; (1.1)

де v - швидкість руху паводкової води, м/с;

n - коефіцієнт шорсткості заплави;

і - ухил річки.

Швидкість руху води можна знайти за формулою нерозривності потоку

; м/с. (1.2)

Для визначення невідомої в цій формулі площі поперечного перерізу w, через який іде паводок, скористаємося емпіричною залежністю:

; м². (1.3)

Однак у цій формулі є невідома величина χ - змочений периметр поперечного перерізу затопленої території, м. Тож подальший розрахунок ведемо методом послідовних наближень.

5. Припустимо, що затоплення сягає L_зат = 100 м. Це відповідає висоті підняття рівня води:

6. Визначаємо приблизно змочений периметр території, що знаходиться на заданому перерізі під водою:

χ ≈ 100+2∙2,5 +25+3,5 = 134 м

Тоді площа перерізу, через який іде паводок, становить:

Швидкість руху паводкової води:

Висота паводку:

Отже ширина розливання річки L_зат = 100 м прийнята занадто великою.

7. Тепер задаємося завідомо малою шириною розливання річки. Припустимо, що L_зат =20 м. Це відповідає висоті підняття паводкової води:

Тоді змочений периметр :

χ ≈ 20+2·2,5 +25+0,7 = 51 м

Площа поперечного перерізу, через яку проходить максимальний потік:

Швидкість руху води .

Висота паводку :

.

Отже, ширина затопленої території більше ніж 20 м і менше ніж 100 м.

8. Для одержання шуканої величини затопленої території L і висоти підняття води у річці H складаємо рівняння залежності підняття рівня води h_під від ширини розливання річки L_зат:

1. з геометричних міркувань, це буде рівняння прямої, що проходить через точки А₁ і В₁ з координатами А₁(20; 0,7) і В₁(100; 3,5). З аналітичної геометрії відомо, що рівняння прямої, котра проходить через дві точки з координатами (х₁; у₁) і (х₂; у₂) має вигляд:

у(х₂ – х₁) – х(у₂ – у₁) – у₁х₂ + х₁у₂ = 0.

Позначивши за у величину h_під , а за х - L_зат , одержуємо:

h_під(100-20) - L_зат(3,5-0,7) – 0,7∙100 + 20∙3,5 = 0.

Після спрощення рівняння має вигляд:

80h_під – 2,8L_зат = 0 (1.4)

2. аналогічно, враховуючи одержані за формулами гідродинаміки потоку (1.1 – 1.3) значення висоти підняття русла річки h_під при ширині розливання L_зат 100 м і 20 м, складаємо рівняння прямої, що проходить через точки А₂ і В₂ з координатами А₂(20; 2,5) і В₂(100; 1,4):

80h_під + 1,1L_зат – 222 = 0 (1.5)

Розв’язуючи систему двох рівнянь (1.4) і (1.5) з двома невідомими, знаходимо висоту підняття води h_під і ширину затоплення L_зат території в результаті повені:

L_зат =57 м;

h_під=2 м.

9. На заданому плані місцевості наносимо прогнозовану ширину затоплення території і визначаємо об’єкти, що підпадають в осередок ураження.

Висновок: оскільки об’єкт знаходиться на відстані 75 м від берега річки (75м˃57м), в зону затоплення він не потрапляє.