ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6 «РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ТЕХНОГЕННЫХ АВАРИЙ»
Тема: «Прогнозирование и оценка последствий гидродинамических аварий».
Порядок прогнозирования и оценки последствий гидродинамических аварий следующий.
1. Определяется максимально возможная высота волны прорыва по эмпирической формуле
где Н — подпор уровня воды у
плотины, или по формуле
где Аи, Bh, Ац, В и — коэффициенты, зависящие от высоты уровня вода в верхнем бьефе плотины Но, м (уровня воды водохранилища), от гидравлического уклона реки i (превышение в метрах высоты уровня реки на 1000 м длины) и от параметров прорана Впр, значения которых приведены в табл. 23.9;
, где В, Впл — соответственно ширина прорана и плотины, м.
2. Определяется высота волны прорыва /г„ м на расстоянии L, км, от плотины по формуле
hi=kiH,
где ki — коэффициент, учитывающий спад волны прорыва по мере удаления ее от плотины, значения которого приведены в табл. 23.10.
Таблица 23.9
Значения коэффициентов А,,; В,,; Av; Ви при уклонах реки
|
Н0, м |
В Пр |
/ = 1 ? 1СГ4 |
i - 1 ? 1CTJ |
||||||
|
Ah |
Bh |
Av |
Ви |
Ah |
Bh |
Av |
Ви |
||
|
20 |
0,25 |
140 |
192 |
8 |
21 |
10 |
38 |
15 |
43 |
|
40 |
220 |
388 |
13 |
21 |
108 |
74 |
30 |
50 |
|
|
80 |
880 |
780 |
23 |
21 |
316 |
146 |
61 |
65 |
|
|
20 |
0,5 |
128 |
204 |
11 |
11 |
56 |
51 |
18 |
38 |
|
40 |
340 |
332 |
19 |
14 |
124 |
89 |
32 |
44 |
|
|
80 |
844 |
588 |
34 |
17 |
310 |
166 |
61 |
52 |
|
|
20 |
1,0 |
100 |
90 |
9 |
7 |
40 |
10 |
16 |
21 |
|
40 |
280 |
150 |
20 |
9 |
ПО |
30 |
32 |
24 |
|
|
80 |
720 |
286 |
39 |
12 |
300 |
60 |
62 |
29 |
|
Значение коэффициентов kt и Knpoxi
Таблица 23.10
|
Коэффи- циенты |
Расстояние от плотины L, км |
||||||
|
0 |
25 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
|
|
kt |
0,25 |
0,20 |
0,15 |
0,075 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
|
/^rmox.t |
1,0 |
1,7 |
2,6 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
Характер спада волны прорыва зависит от ширины реки, характера ее русла ниже плотин, ширины и характера долины, по которой протекает река, а также от многих других факторов.
3. Определяются скорость истечения и движения волны прорыва по одной из формул:
где К — коэффициент скорости истечения воды через проран в плотине, К= 0,80...0,85;
hnр — подпор уровня воды у плотины, м; g — ускорение свободного падения, g= 9,81 м/с.
4. Определяем время прихода tnрих, ч волны прорыва на заданное расстояние по формуле
где L — расстояние от ГТС до объекта, населенного пункта, км;
U — скорость движения воды, м/сек.
5. Определяем время сброса воды с водохранилища:
где W— объем водохранилища, м°;
Q — максимальный расход воды на 1 м ширины прорана, м3/(м-с), определяемый в зависимости от глубины прорана Нпр, которая на стадии прогнозирования принимается равной глубине водохранилища перед плотиной Н (табл. 23.11).
Значение расхода воды через проран
Таблица 23.11
|
Глубина прорана Нт = Н, м |
5 |
10 |
25 |
50 |
|
Q, м3/ (м с) |
10 |
30 |
125 |
350 |
В — ширина прорана или участка перелива воды через гребень плотины, м, определяемая по эмпирической формуле
где Впр — относительный безразмерный параметр прорана;
Впл — ширина плотины, м.
6. Определяем продолжительность затопления (прохождения волны прорыва) территории по эмпирической формуле
где Knpoxi- коэффициент, учитывающий зависимость продолжительности хождения волны прорыва от удаленности г-го объекта (пункта) от плотины L, принимается по табл. 23.10.
- 7. Определяем степень разрушения зданий и сооружений в зависимости от скорости движения и высоты прорыва по табл. 23.12.
- 8. Делаем выводы по результатам прогнозирования и оценки последствий.
Задача. В равнинной местности водохранилище емкостью W= 50 млн м3, напор уровня воды у плотины Н = 20 м, ее ширина 5ПЛ= 20 м, в нижнем бьефе русла реки на расстояниях от плотины Ь — 200 км и 1,2= 250 км соответственно располагаются плавучий кран и металлический мост.
Задание. Спрогнозировать и оценить последствия гидродинамической аварии на плотине водохранилища для населенного пункта и плавучего дока.
Таблица 23.12
Параметры волны прорыва, приводящие к разрушению объектов
|
Тип объекта |
Степень разрушения |
|||||
|
Сильная |
Средняя |
Слабая |
||||
|
h, м |
U, м/с |
h, м |
U, м/с |
h, м |
U, м/с |
|
|
Здания: |
||||||
|
кирпичные |
4 |
2,5 |
3 |
2 |
2 |
1 |
|
каркасные панельные |
7,5 |
4 |
6 |
3 |
3 |
1,5 |
|
Мосты: |
2 |
3 |
1 |
2 |
0 |
0,5 |
|
металлические |
о |
1 |
0 |
0,5 |
||
|
железобетонные |
Z |
э |
Z |
|||
|
Деревянные |
1 |
2 |
1 |
1,5 |
0 |
0,5 |
|
Дороги: |
||||||
|
с асфальтобетонным покрытием |
4 |
3 |
2 |
1,5 |
1 |
1 |
|
с гравийным покрытием |
2,5 |
2 |
1 |
1,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Пирс |
5 |
6 |
3 |
4 |
1,5 |
1 |
|
Плавучий док |
8 |
2 |
5 |
1,5 |
3 |
1,5 |
|
Плавучий кран |
7 |
2 |
5 |
1,5 |
2,5 |
1,5 |
Решение
1. Определяем максимально возможную высоту волны прорыва плотины
2. Определяем высоту волны прорыва на расстояниях ЬИ L2
3. Определяем скорость движения волны прорыва.
4. Определяем время прихода волны прорыва к мосту и крану соответственно
5. Определяем время сброса воды из водохранилища
Q определяется интерполированием по табл. 23.11.
6. Определяем продолжительность затопления моста и крана
7. Определяем степень разрушения: в обоих случаях — «сильная».
Выводы:
- 1. На территории населенного пункта высота волны прорыва hnp= 0,6 м и ее скорость U = 2,74 м/с, степень разрушения сильная, продолжительность затопления 223,32 ч.
- 2. На территории моста металлического высота волны прорыва hnp= 0,4 м и ее скорость U = 2,24 м/с, степень разрушения сильная, продолжительность затопления 260,54 ч.
