3. Порядок выполнения расчета

1. Наносятся расчетные створы (створ) на крупномасштабную карту (ситуационный план).

2. Определяются основные параметры прорыва в нулевом створе:

2.1 Средняя скорость движения волны прорыва по формуле:

, (3.1)

где c – коэффициент Шези, учитывающий форму русла реки и его шероховатость, и определяется по формуле Маннинга:

, (3.2)

где R – гидравлический радиус, приближённо равен глубине воды перед плотиной, м;

n – коэффициент шероховатости стенок русла (см. табл. 1).

2.2 Время истечения воды из водохранилища (время прихода хвоста волны прорыва в нулевой створ), ч, по формуле:

, (3.3)

где W – объем воды в водохранилище, м³;

Q_ист – объемный расход воды через проран плотины, м³/ч:

Q_ист = F·v₀ , (3.4)

F – площадь прорана, м²

F = k·B_пр·H, (3.5)

где k – коэффициент, учитывающий форму прорана, для параболической формы принимают k = 0,6;

B_пр – длина прорана, м.

3. Определяются основные параметры волны прорыва в рассматриваемом расчетном створе, расположенном на расстоянии L км от гидроузла.

3.1 Максимальная высота h_max и скорость v_max распространения волны прорыва на расстоянии L км от плотины по формулам:

, (3.6)

, (3.7)

где A_h, B_h, A_v, B_v – коэффициенты аппроксимации (табл. 4), зависящие от глубины воды в водохранилище перед плотиной Н, уклона дна реки i и степени разрушения прорана β_пр, которая определяется по формуле:

. (3.8)

3.2 Максимальная глубина затопления (h_зат) конкретного участка местности в рассматриваемом створе определяется как разница отметок высоты волны прорыва (h_max) и высоты площадки местности над уровнем воды реки в межень (h_м), на которой расположен рассматриваемый объект (см. рис. 1).

3.3 Наибольшая скорость течения над участком местности, затапливаемым на глубину h_зат, по формуле:

v_max = j·h_зат , (3.9)

где j – коэффициент, определяемый по (табл. 5) и учитывающий отноше- ние глубины затопления участка местности h_зат к глубине воды в рассматриваемом створе:

h_ств = h₀ + h_max. (3.10)

Таблица 4

Коэффициенты апроксимации

βпр	H, м	Значение коэффициентов при уклонах
		i=10-4				i=5×10-4				i=10-3
		Ah	Bh	Av	Bv	Ah	Bh	Av	Bv	Ah	Bh	Av	Bv
1	20 40 80 150 250	100 280 720 1880 4000	90 150 286 500 830	9 20 39 76 144	7 9 12 15 19	70 180 480 1240 2600	50 76 140 234 370	13 24 52 100 174	10 12 16 21 25	40 110 300 780 1680	18 30 60 106 168	16 32 62 116 208	21 24 29 34 40
0,5	20 40 80 150 250	128 340 844 2140 4520	204 332 588 1036 1976	11 19 34 62 100	11 14 17 23 28	92 224 544 1280 2600	104 167 293 514 830	13 23 43 79 130	23 25 31 38 46	56 124 320 940 1840	51 89 166 299 490	18 32 61 113 187	38 44 52 62 79
0,25	20 40 80 150 250	140 380 880 2420 4740	192 388 780 1456 2420	8 13 23 41 67	21 21 21 20 16	60 192 560 1360 2800	100 176 320 572 932	11 21 41 77 126	33 36 41 51 62	40 108 316 840 1688	38 74 146 272 432	15 30 61 114 191	43 50 65 89 116

Таблица 5

Значения коэффициента j

Отношение hзат /hств	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Значение коэффициента j	0,40	0,65	0,85	1,00	1,20

3.4 Время прихода фронта и гребня волны прорыва в рассматриваемый створ приближенно определяется по табл. 6.

Таблица 6

Время прихода фронта и гребня волны прорыва

L, м

H=20 м

H=40 м

H=80 м

i=10-4

i=5×10-4

i=10-4

i=5×10-4

i=10-4

i=5×10-4

tфр, ч

tгр, ч

tфр, ч

tгр, ч

tфр, ч

tгр, ч

tфр, ч

tгр, ч

tфр, ч

tгр, ч

tфр, ч

tгр, ч

5 10 20 40 80 150 200

0,2 0,6 1,6 5,0 13 33 160

1,8 4,0 7,0 14 30 62 230

0,2 0,6 2,0 4,0 11 27 113

1,2 2,4 5,0 10 21 43 161

0,1 0,3 1,0 3,0 8,0 18 95

2,0 3,0 6,0 10 21 40 140

0,1 0,3 1,0 2,0 6,0 15 70

1,2 2,0 4,0 7,0 14 23 98

0,1 0,2 0,5 1,2 3,0 7,0 35

1,1 1,7 3,0 5,0 9,0 17 59

0,1 0,1 0,4 1,0 3,0 6,0 25

0,2 0,4 1,0 2,0 4,0 9,0 32

3.5. Время прихода хвоста волны прорыва (длительность затопления), ч:

t_хв1 = t_хв0 + t_фр1 + β·(t_гр1 + t_фр1) , (3.11)

где t_гр1, t_фр1 – соответственно время прихода к расчетному створу гребня и фронта волны, ч;

β – коэффициент, зависящий от глубины воды в водохранилище перед плотиной, уклона русла реки и других параметров (табл. 7).

Таблица 7

Значения коэффициента β

i×L/H	Высота плотины в долях от средней глубины реки в нижнем бьефе
	β при H = 10h0	β при H = 20h0
0,2 0,4 0,8 1,6 3,0 5,0	12,5 11,0 9,5 8,3 7,9 7,6	14,0 12,0 10,8 9,0 9,6 9,3

4. Наносятся на крупномасштабную карту границы зон затопления по высотным отметкам. Затем она переносится на ситуационный план, если предприятие затапливается полностью, или на схему генплана, если предприятие затапливается частично, в виде горизонтали, соединяющей отметки местности, превышающие высотные отметки промышленной площадки (h_м) на глубину затопления (h_зат).

На ситуационном плане (схеме генплана) в табличной форме приводятся параметры волны прорыва: высота затопления (h_зат), длительность затопления (t_хв1), время добегания фронта волны прорыва (t_фр1), максимальная скорость распространения волны прорыва (v_max).

5. При приближённой оценке обстановки на территории затопления от волны прорыва рассматриваемой зоны (рис. 2), которые характеризуются возможным разрушением объектов народного хозяйства (зоны типа I, II, III) и опасностью находящегося там населения (зоны класса А, Б):

I – зона катастрофического затопления, в которой наблюдаются полные и сильные разрушения; этот участок примыкает к руслу реки (створ 1–1);

II – зона возможного катастрофического затопления, сопровождаемого сильными и средними разрушениями; здесь вероятны разрушения зданий и сооружений;

III – зона возможного затопления, сопровождаемого средними и сла-быми разрушениями; здесь характер затопления аналогичен затоплению территории паводковыми водами.

Каждой зоне затопления соответствуют максимальные высоты и скорости движения волны прорыва, которые приведены в табл. 8.

Протяжённость зон возможного затопления в зависимости от уклона дна русла реки представлена в табл. 9.

Таблица 8

Типы зоны затопления

Зона затопления	Максимальные значения параметров волны прорыва
I II III	4 4–2 1	2,5 2,5–1,5 1,5

Таблица 9

Классы зоны затопления

Зона затопления	Удаление границ участков от плотины, км, при уклоне дна русла реки
	i = 10–4	i = 10–3	i = 5×10–3
А Б	3–4 8–20	До 13 10–40	До 25 40–75