Пример проведения расчета
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ НАВОДНЕНИЙ Цель работы: приобретение теоретических знаний и практических навыков прогнозирования и оценки последствий наводнений. Основные понятия и определения Для принятия обоснованного прогноза последствий необходимо изучение основных природно-географических условий возникновения наводнений, классификации наводнений по причинам возникновения, масштабам и наносимому ущербу, а также методики прогнозирования и оценки последствий. Наводнение – это затопление водой местности, прилегающей к реке, озеру или водохранилищу, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей. Разлив реки, озера или водохранилища– это затопление местности, не сопровождающееся материальным ущербом. Основными природно-географическими условиями возникновения наводнений являются: выпадение осадков в ходе дождя, таяние снега и льда, цунами, тайфуны, опорожнение водохранилищ. Наиболее частые наводнения возникают при обильном выпадении осадков в виде дождя, обильном таянии снега и образовании заторов при ледоходе. Весьма опасны наводнения, связанные с разрушением гидротехнических сооружений (ГЭС, дамбы, плотины). Классификация наводнений осуществляется по комплексу факторов, которые включают причину возникновения, масштаб наводнения. Выделяют пять групп наводнений в зависимости от причин его возникновения: 1-я группа – наводнения, связанные в основном с максимальным стоком от весеннего таяния снега. Такие наводнения отличаются значительным и довольно длительным подъемом уровня воды в реке и называются обычно половодьем; 2-я группа – наводнения, формируемые интенсивными дождями, иногда таянием снега при зимних оттепелях. Они характеризуются интенсивными, сравнительно кратковременными подъемами уровня воды и называются паводками; 3-я группа – наводнения, вызываемые в основном большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке. Это обычно происходит в начале и в конце зимы при заторах и зажорах льда; 4-я группа – наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах, а также в морских устьях рек; 5-я группа – наводнения, создаваемые при прорыве или разрушении гидроузлов. По размерам или масштабам и по наносимому ущербу наводнения выделяют в четыре категории: низкие, высокие, выдающиеся и катастрофические. Низкие (малые) наводнения наблюдаются в основном на равнинных реках, наносят незначительный материальный ущерб и почти не нарушают ритма жизни населения. Высокие наводнения сопровождаются значительным затоплением, охватывают сравнительно большие участки речных долин и иногда существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения. В густонаселенных районах высокие наводнения приводят к частичной эвакуации населения. Выдающиеся наводнения охватывают целые речные бассейны. Они парализуют хозяйственную деятельность, наносят большой материальный ущерб, приводят к массовой эвакуации населения и материальных ценностей. Катастрофические наводнения вызывают затопления обширных территорий в пределах одной или нескольких речных систем. Такие наводнения приводят к значительным материальным убыткам и гибели людей. Качественная характеристика причиненного ущербазатопленной территории зависит от нижеприведенных параметров, значение которых может колебаться в пределах: – высота подъема воды над уровнем реки, водоема от 2 до – площадь затопления от 10 до 1000 км2; – площадь затопления населенного пункта от 20 до 100 %; – максимальный расход воды в период половодья от 100 до 4500 м3/сек, который зависит от площади водосбора – (при площади водосбора 500 км2 максимальный расход воды колеблется от 100 до 400 м3/сек, при 1000 км2 – 400–1500 м3/сек, при 10000 км2 – 1500–4500 м3/сек); – продолжительность паводка от 1 до 2 суток; – продолжительность половодья колеблющегося на малых реках от 1 до 3 суток, а на крупных реках – от 1 до 3 месяцев; – скорость потока, которая при паводках изменяется от 2 до 5 м/с. 2.2. Методика прогнозирования и оценки Прогнозирование обстановки при наводнении сводится к определению высоты подъема воды в реке, ширины реки во время паводка (половодья), высоты и скорости потока затопления. При оценке обстановки определяется возможный характер повреждений элементов инженерно технического комплекса (ИТК). Обстановка в районе наводнений характеризуется комплексом параметров, которые зависят от особенности сечения русла реки, скорости воды и её расхода, интенсивности осадков (таяния снега) и др. 1. Представляют схематически сечение русла реки треугольным (рис. 2.1,а), или трапецеидальным (рис. 2.1, б). 2. Находят площадь сечения реки до паводка S0 по формулам: – для треугольного сечения (рис. 2.1,а) (2.1) – для трапецеидального сечения (рис. 2.1, б). (2.2) 3. Определяют расход воды в реке до наступления наводнения (паводка) по формуле , м3/с, (2.3) где V0 – скорость воды в реке до наступления паводка, м/с. А) б) Рис. 2.1. Расчетная схема сечения реки: а – треугольное сечение, б – трапецеидальное сечение; а0 – ширина дна реки; b0, b – ширина реки до и во время паводка; h0, h, hз, hм– глубина реки до и во время паводка, высота затопления местности и расположение её от первоначального уровня реки; m, n – углы наклона берегов реки
4. Определяют расход воды после выпадения осадков (таяния снега) и наступления половодья (паводка) по формуле , м3/с (2.4) где J – интенсивность осадков (таяния снега), мм/ч.; F– площадь выпадения осадков, км2 Площадь водосбора бассейна реки определяется по формуле , где L – длина участка реки, км. Количество талой воды, Jт, поступающей на поверхность речного бассейна при таянии снега определяется по формуле , где Fn – относительная площадь подачи воды в долях единицы; m – водоотдача снега, мм/сутки, определяемая по формуле , здесь hс – интенсивность снеготаяния, мм/сутки; Z0 – относительная (в долях единицы) убыль снега, при которой он начинает отдавать воду. 5. Определяют высоту подъема воды в реке (см. рис. 2.1а, 2.1б) при прохождении паводка: а) (2.5) б) м.
6. Определяют максимальную скорость потока Vmax воды при прохождении паводка по формуле , м/с (2.6) где Smax – площадь поперечного сечения потока при прохождении паводка, м2, определяемая по формулам (2.1) и (2.2), в которые вместо h0 подставляют (h0+ h), а вместо b0 подставляют b. Значение величины b находят из подобия треугольников с высотами h0 и h0+h и сторонами соответственно b0 и b. Для треугольного сечения реки , (2.7) а для трапецеидального – . (2.8) Ширина затапливаемой территории при наводнении Ш определяется по формуле , где a - угол наклона береговой черты, град. 7. Поражающее действие паводка определяется глубиной hз и максимальной скоростью потока затопления Vз, которые находят по формулам: , м (2.9) , м/с (2.10) где f – параметр, характеризующий удаленность объекта от русла реки, б/р. Параметр f определяется по табл. 2.1. Поражающее действие волны затопления паводка аналогично поражающему действию волны прорыва и может быть оценено по прил.1 в зависимости от скорости движения и высоты гребня волны. В отличие от волны прорыва наводнение и паводок оказывают более продолжительное действие (табл. 2.2), усугубляющее первоначальное разрушающее воздействие волны прорыва. Таблица 2.1 Значения параметра f
Таблица 2.2 Доля поврежденных объектов (%) на затопленных площадях при крупных наводнениях (Vз= 3-4 м/с)
Примечание: При Vз= 1,5–2,5 м/с приведенные в таблице значения умножить на 0,6; при Vз = 4,5–5,5 м/с – умножить на 1,4. Пример проведения расчета В городе N, в котором протекает река Дея, произошло наводнение, вызванное таянием снега и интенсивными дождями. Инженерно-технический комплекс располагается на высоте 3 м от уровня реки Деи. Здание ИТК – каркасное панельное. Дороги с гравийным покрытием. На берегу реки построен пирс, рядом с которым находится плавучий док. Глубина Деи до паводка h0; ширина b0; скорость воды в реке V0. Сечение реки – треугольное. Площадь выпадения осадков и таяния снега F. Интенсивность осадков и таяния снега J. Время стояния воды t. Определить параметры наводнения и характер повреждений объектов ИТК от последствий наводнения. Исходные данные: сечение реки треугольное; h0 = 5 м; b0 = 30 м; V0 = 1,5 м/с; F = 540 км2; J = 11 мм/ч; t = 24 ч; hм = 3 м. Решение. Расход воды в реке до наступления наводнения (паводка) Q0 рассчитаем по формуле (2.1): , где м2, т.к. сечение треугольное. м3/с. Расход воды после выпадения осадков, таяния снега и наступления паводка равен м3/с. Высота подъема воды в реке при прохождении паводка h определяется по формуле (2.5): м. (2.11) Ширина реки во время поводка равна м, а площадь поперечного сечения потока м2. Максимальная скорость потока воды при прохождении паводка равна м/с. Поражающее действие паводка определяется глубиной затопления по формуле (2.9) м (2.12) и максимальной скоростью потока затопления по формуле (2.10) м/с. (2.13) где f – параметр удаленности объекта реки, определяется на основании отношения по табл. 2.1. ; .
С учетом табл. 2.2, за сутки стояния воды подвалы ИТК затопило на 85 %, на 95 % нарушилось дорожное движение, наполовину разрушены кирпичные здания, прекращены электропитание и телефонная связь. Системы газо- и теплоснабжения повреждены на 30 %.
Схематично с соблюдением пропорций нарисовать сечение реки по полученным результатам. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|