- •Оценка последствий Аварии на гидротехническом объекте Методические указания
- •Теоретические основы
- •Аварии на гидротехнических объектах
- •Гидротехнические сооружения
- •Естественные гидротехнические объекты
- •Классификация гидротехнических сооружений
- •Поражающее действие волны прорыва гидротехнических объектов
- •2. Прогнозирование поражающего действия волны прорыва и зон затопления
- •3. Защита населения от поражающего действия волны прорыва и последующих затоплений
- •Общие положения по защите населения
- •Действия населения в условиях угрозы разрушения плотины (гидротехнического сооружения)
- •Исходные данные для расчета параметров волны прорыва
- •Расчетные параметры волны прорыва
2. Прогнозирование поражающего действия волны прорыва и зон затопления
Прогнозирование поражающего действия волны прорыва плотины как искусственного, так и естественного происхождения осуществляется в целях определения возможного характера и масштабов последствий аварии. Результаты прогноза выявляют содержание и объем мероприятий защиты населения и объектов народного хозяйства от поражающего действия волны прорыва и последующего затопления местности.
-
Высота (h) и скорость (v) волны прорыва определяются по формуле:
, м; , м/с;
где: Ah, Bh, Av, Bv – коэффициенты аппроксимации, зависящие от высоты плотины (hпл), гидравлического уклона водной поверхности (i) и размера ожидаемого прорыва (B);
L – удаление рассматриваемого створа плотины.
-
Средняя скорость потока воды (Vср) определяется по формуле:
, м/c
где: - эквивалентный коэффициент шероховатости подстилающей поверхности по створу;
hзат – максимальная высота затопления участка местности по створу (определяется по карте), м;
i – уклон поверхности воды (определяется по карте);
hср – высота затопления участка местности при его полном формировании (определяется по карте), м;
-
Время затопления территории (τ) рассчитывается по формуле:
, час
где: hм – высота участка местности к уровню воды в межень, м.;
h – высота волны прорыва, м.;
tгр – время прихода гребня волны прорыва в створ, час, (см. табл. 6)
tфр - время прихода фронта волны прорыва в створ, час, (см. табл. 6)
β – гидротехнический коэффициент плотины, (см. табл. 5).
Таблица 5
Значения гидротехнического коэффициента β
iL/hпл |
Высота плотины в долях от средней глубины реки в нижнем бьефе (hс) |
|
hпл=10hс |
hпл=20hс |
|
0,05 |
15,5 |
18 |
0,1 |
14,0 |
16 |
0,2 |
12,5 |
14 |
0,4 |
11,0 |
12 |
0,8 |
9,5 |
10,8 |
1,6 |
8,3 |
9,9 |
3 |
9,9 |
9,6 |
5 |
7,6 |
9,3 |
Таблица 6
Коэффициенты аппроксимации Ah, Bh, Av, Bv
В |
hпл, м |
Значения коэффициентов при уклонах |
|||||||||||
Ah |
Bh |
Av |
Bv |
Ah |
Bh |
Av |
Bv |
Ah |
Bh |
Av |
Bv |
||
1 |
20 |
100 |
90 |
9 |
7 |
70 |
50 |
13 |
10 |
40 |
18 |
16 |
21 |
|
40 |
280 |
150 |
20 |
9 |
180 |
76 |
24 |
12 |
110 |
30 |
32 |
24 |
|
80 |
720 |
286 |
39 |
12 |
480 |
140 |
52 |
16 |
300 |
60 |
62 |
29 |
|
150 |
880 |
500 |
79 |
15 |
1240 |
234 |
100 |
21 |
780 |
106 |
116 |
34 |
|
250 |
4000 |
830 |
144 |
19 |
2600 |
370 |
174 |
25 |
1600 |
168 |
208 |
40 |
0.5 |
20 |
128 |
204 |
11 |
11 |
92 |
104 |
13 |
23 |
56 |
51 |
18 |
38 |
|
40 |
340 |
332 |
19 |
14 |
224 |
167 |
23 |
25 |
124 |
89 |
32 |
44 |
|
80 |
844 |
588 |
34 |
17 |
544 |
293 |
43 |
31 |
320 |
166 |
61 |
52 |
|
150 |
2140 |
1036 |
62 |
23 |
1280 |
514 |
79 |
38 |
940 |
299 |
113 |
62 |
|
250 |
4520 |
1976 |
100 |
28 |
2600 |
830 |
130 |
46 |
1840 |
490 |
187 |
79 |
0.25 |
20 |
140 |
192 |
8 |
21 |
60 |
100 |
11 |
33 |
40 |
38 |
15 |
43 |
|
40 |
220 |
388 |
13 |
21 |
192 |
176 |
21 |
36 |
108 |
74 |
30 |
50 |
|
80 |
880 |
780 |
23 |
21 |
560 |
320 |
41 |
41 |
316 |
146 |
61 |
65 |
|
150 |
2420 |
1456 |
41 |
20 |
1360 |
572 |
77 |
51 |
840 |
172 |
114 |
89 |
|
250 |
4740 |
2420 |
67 |
16 |
2800 |
932 |
126 |
62 |
1688 |
452 |
191 |
116 |
Таблица 7
Время прихода гребня волны (tгр) и фронта (tфр) прорыва в рассматриваемый створ, час.
L, км |
hпл=22 м |
hпл=40 м |
hпл=80 м |
|||||||||
tгр |
tфр |
tгр |
tфр |
tгр |
tфр |
tгр |
tфр |
tгр |
tфр |
tгр |
tфр |
|
5 |
0,2 |
1,8 |
0,2 |
1,2 |
0,1 |
2 |
0,1 |
1,2 |
0,1 |
1,1 |
0,1 |
0,2 |
10 |
0,6 |
4, |
0,6 |
2,4 |
0,3 |
3 |
0,3 |
2 |
0,2 |
1,7 |
0,1 |
0,4 |
20 |
1,6 |
7 |
2 |
5 |
1 |
6 |
1 |
4 |
0,5 |
3 |
0,4 |
1 |
40 |
5 |
14 |
4 |
10 |
3 |
10 |
2 |
7 |
1,2 |
5 |
1 |
2 |
80 |
13 |
30 |
11 |
21 |
8 |
21 |
6 |
14 |
3 |
9 |
3 |
4 |
150 |
33 |
62 |
27 |
43 |
18 |
40 |
15 |
23 |
7 |
17 |
6 |
9 |
Пример:
Требуется определить параметры волны прорыва в створе, расположенном на расстоянии L=5 км., от плотины: h – максимальную высоту волны прорыва, м; v – максимальную скорость потока, м/с; vср – среднюю скорость потока воды в рассматриваемой точке (створа), м/с; - время установившегося затопления или время прекращения прироста воды в расчетном створе(L=5 км), час.
Исходные данные: характеристика размеров прорана B=0,5 уклон водной поверхности , глубина предполагаемого затопления hзат=8 м; высота участка местности над уровнем воды в реке в межень hм=2 м; высота плотины hпл=80м; средняя высота затопления участка при его полном формировании hср=4м.
В ходе решения задачи определяются расчетные параметры tгр, tфр – время добегания волны прорыва; коэффициенты аппроксимации Ah, Bh, Av, Bv; nэ – эквивалентный коэффициент шероховатости в створе.
Решение:
-
Находим высоту h и скорость v волны прорыва в створе плотины со стороны нижнего бьефа:
;
Определяем по таблице 6 коэффициенты аппроксимации для B=0,5; ; hпл =80м: Ah=320; Bh=166; Av=61; Bv=52, тогда
=4,45м; =0,858м/с
-
Среднюю скорость потока Vср в расчетном створе определяем с учетом шероховатости подстилающей поверхности:
Тогда средняя скорость потока составит:
=1,36 м/c
-
Определяем время установившегося затопления , ч.
, ч,
где значение коэффициента β берется из таблицы 5. Для вхождения в табл. 5 значение параметра
Из табл. 5 ясно что значение величины β для =80 м находится между 18,0 и 16,0. В нашем примере высота плотины в 4 раза превышает среднюю глубину реки в районе створа, т.е. . Интерполяция дает значение
Тогда:
Ответ: h=4.45 м; V=0.858м/c; Vср=1,36м/с; =57,8мин.