1005

Содержание отчета

1.Цель работы.

2.Краткие теоретические сведения.

3.Исходные данные.

4.Результаты расчета

5.Выводы по работе.

Список литературы

1. РД 52.04.253–90. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. Введ. 1990-07-01.

112

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7 Мониторинг безопасности гидротехнических сооружений

Цель работы – изучить программу «Волна», спрогнозировать масштаб затопления местности и характеристик волны прорыва при разрушении гидроузлов в соответствии со своим вариантом.

Теоретические сведения

В настоящее время значительное внимание уделяется вопросам прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера. Для их решения необходим комплексный подход, с использованием больших объемов экологической, картографической и другой количественной информации о состоянии компонентов природной среды, что требует использования современных инструментов математического моделирования. Наиболее эффективными методами обработки и анализа подобных объемов информации на сегодняшний день являются методы, основанные на использовании географических информационных систем, позволяющих проводить одновременный анализ многомерных данных и аналитическую обработку с использованием цифровых карт. Это упрощает процедуры прогнозирования, делает их наглядными и позволяет оценить комплексное воздействие техногенных факторов на природную среду с возможностью оперативного выявления аномалий и принятия необходимых мер для их устранения. Поэтому разработка и создание новых подходов на основе достижений современных информационных технологий, а также адекватного математического обеспечения и предложение конкретных средств для моделирования и прогнозирования последствий ЧС является актуальной задачей в аспекте информационно-аналитического обеспечения и поддержки принятия управленческих решений.

113

Программа предназначена для прогнозирования масштабов затопления местности и характеристик волны прорыва при разрушении гидроузлов.

Программа «Волна» позволяет оценить последствия разрушения гидроузлов. Определяются параметры затопления местности – максимальные глубина затопления, ширина затопления и скорость течения, время прихода фронта, гребня и хвоста волны прорыва, максимальный расход воды в створе, высота волны (превышение уровня воды над уровнем бытового потока) и максимальная отметка затопления.

Ввод исходных данных

Для создания нового набора данных необходимо после загрузки программы выбрать пункт «Файл» → «Создать» основного меню программы (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Ввод исходных данных

В появившемся окне находятся формуляры для ввода исходных данных по створу гидроузла и створам на реке с нулевыми значениями.

Для открытия существующего набора данных необходимо выбрать пункт «Файл» → «Открыть» основного меню программы или нажать на кнопку на панели инструментов

(см. рис. 7.1).

114

При заполнении таблицы исходных данных по «0» створу (створ гидроузла) следует иметь в виду:

1.НПУ (нормальный подпорный уровень) – это проектный уровень воды в водохранилище. Он характеризуется отметкой уреза воды Zв, которая приводится на картах. Там же

взнаменателе указана отметка уреза воды Zн в реке около плотины (в нижнем бьефе гидроузла).

2.Объем Wв и площадь зеркала Sв водохранилища в таблицу подставляются в млн м3 и млн м2.

3.Данные по реке в нижнем бьефе ГУ (глубина Hбо, ширина Bбо, скорость течения Vбо) берутся из карты по ближайшим к гидроузлу знакам.

4.При известных значениях отметок Zв и Zн и глубине реки в нижнем бьефе Hбо глубина водохранилища при НПУ Hв вычисляется по формуле

Hв = Zв – Zн + Hбо.

5. Степень разрушения гидроузла Eр определяется как отношение площади бреши Fбр к площади водного сечения водохранилища у плотины Fв:

Ep = Fбр . Fв

Она может быть задана сразу числом между 0 и 1. При известных форме и размерах бреши – ширине на уровне уреза воды при НПУ Bбр и глубине Hбр = Hв – P (P – высота порога бреши).

6. Количество постоянных створов по длине реки N может быть задано в пределах от 1 до 10. При этом количество колонок в таблице исходных данных «Створы по реке» будет соответствовать заданному N (рис. 7.2).

Показатель степени кривой объемов водохранилища Nв, вычисляемый по формуле

115

Nв = HWв вSв ,

должен находиться в интервале 1–1,6. В противном случае необходимо проверить и уточнить исходные данные по водохранилищу.

Рис. 7.2. Окно «Исходные данные»

При заполнении таблицы исходных данных «Створы на реке» необходимо соблюдать следующие требования:

1) створ с большим номером должен быть дальше предыдущего:

Lc, i > Lc, i–1;

2) отметки уреза воды должны уменьшаться по длине реки:

... Zб, i+1 < Zб, i < Zб, i–1 ...;

3) скорость течения должна быть больше 0:

Vбi > 0;

116

4) при отсутствии данных по высоте бровки берега и ширине поймы реки в таблице ставятся нули:

m= 0; Bm = 0;

5)поперечный профиль долины реки задается отметками

горизонталей z1, z2, z3 и их расстояниями от оси реки B1, B2, B3. При этом по каждому берегу исходные данные независи-

мы (т.е. не обязательно должно быть z1,пр = z2,лев и т.д.). По совокупности данных по каждому берегу должны соблюдаться

следующие условия:

– отметка первой горизонтали должна быть больше отметки уреза воды:

z1, i > Zб, i;

– отметки последующих горизонталей должны быть больше отметок предыдущих:

z3, i > z2, i > z1, i > Zб, i;

– расстояние первой горизонтали от оси реки должно быть больше суммы половины ширины реки и ширины поймы (по соответствующему берегу):

B1, i > B2бi + BПi ;

– расстояния от оси реки последующих горизонталей должны быть больше расстояний предыдущих:

B3, i > B2, i > B1, i > B2бi + BПi ;

– форма долины реки может задаваться тремя, двумя или одной горизонталью (независимо по каждому берегу). Например, по левому берегу могут быть заданы две горизонтали z1,лев

иz2,лев и соответствующие B1,лев и B2,лев, а по правому одна – z1,пр

иB1,пр. Максимальное число горизонталей – 3. Если число за-

данных горизонталей меньше трех, то вместо незаданных значений нужно оставить нули.

117

Файлы набора данных, отчета и карты местности для каждой решаемой задачи рекомендуется хранить в отдельной папке в каталоге UData в целях сохранности и упорядочивания информации.

Порядок расчета

Для запуска процесса расчета масштабов затопления необходимо выбрать пункт «Расчет» → «Произвести расчет» основного меню.

После этого программа производит проверку наличия всех необходимых исходных данных и их корректность (см. изложенные выше правила) и в случае, если значение какого-либо параметра отсутствует или неверно, выдает сообщение об ошибке с указанием этого параметра.

Сохранение результатов расчета

Для формирования отчета необходимо выбрать подпункт «Создать отчет» из пункта «Расчет» основного меню программы. Если отчет формируется в активном режиме, то после окончания формирования управление передается программе Microsoft Word, где в отчет сразу же можно внести необходимые изменения.

Построение зоны затопления

На основе полученных результатов и с использованием карты участка местности программа позволяет построить зону затопления. Для этого необходимо нажать кнопку на панели инструментов или выбрать пункт «Расчет» → «Карта местности». Карта местности разрабатывается и включается в состав программы дополнительно, по желанию заказчика.

Открывшееся окно содержит прилагаемую карту участка местности и кнопки управления (кнопка «Построить» – по-

118

строение зоны затопления по результатам расчета, кнопка «Очистить» – очистка окна карты, «Сохранить как…» – сохранение карты участка местности с нанесенной на нее зоной затопления в файле на жестком диске в формате BMP).

Параметры программы

Установить параметры программы можно, выбрав пункт «Файл» → «Параметры» основного меню или нажав кнопку на панели инструментов (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Установка параметров программы

В окне параметров устанавливаются параметры расчета (точность расчета и флажок автоматического показа окна с результатами расчетами) и формирования отчета (режим фор-

119

(рис. 7.5). Прогноз выполнен при условии полного взрывного/мгновенного разрушения плотины (наихудший вариант развития событий).

Рис. 7.5. Прогноз распространения волны прорыва речной плотины

120