В результате землетрясения на реке полностью разрушен гидроузел (рис.2).
Рисунок 2 ‒ Расчетная схема участка реки
Требуется определить:
‒ параметры волны прорыва на 45 км участка реки и построить график ее движения;
‒ время, в течение которого возможна эвакуация населения из населенного пункта К, если он расположен на удалении 30 км от гидроузла, и время использования для эвакуации деревянного моста, расположенного на удалении 35 км от гидроузла;
‒ характер разрушений в населенном пункте;
‒ время начала спасательных работ с использованием плавсредств, имеющих скорость, допустимую для использования при скорости течения реки менее 1 м/с, и не плавающей техники;
‒ границы возможных затоплений.
Оценить возможные последствия затопления и подготовить исходные данные для планирования мероприятий ГО по защите населения, исходя из того, что зона чрезвычайно опасного затопления находится в 2500 м от гидроузла (из расчета движения волны в течение 15 минут). А зона опасного затопления находится в 10 км от гидроузла (из расчета движения волны в течение 1 часа после разрушения гидроузла).
Решение
На основе исходных данных участок реки протяженностью 45 км целесообразно разбить на два расчетных участка и три створа. Первый участок L1 = 25 км (i = 10-4) и второй L2 = 40 км (i = 10-3). Первый створ разрушенной плотины, второй створ – между 1-м и 2-м участками и третий створ – в конце второго участка.
Определение параметры волны прорыва в створе полного разрушения гидроузла (1 створ):
а) Находим высоту волны прорыва НВI
НВI = 0,6 Н – hб = 0,6 · 44 – 2,9 = 23,58 м.
б) Определяем время прохождения волны прорыва через створ разрушенной плотины (время полного опорожнения водохранилища). Для ориентировочного расчета коэффициента, характеризующего форму кривизны водохранилища, А принимаем равным 2. При параболической форме русла и поймы в 1 створе коэффициент µ= 0,6 (см. рис.3).
==2,47 ч.
Рисунок 3 ‒ Форма поперечного сечения русла реки
Находим основные данные движения волны прорыва на первом участке и параметры, характеризующие ее во втором створе определяем:
в) время добегания волны до второго створа (t1).
Для реки с хорошо разработанным руслом, с узкими поймами без больших сопротивлений, при уклоне дна i = 10-3 средняя скорость движения волны на первом участке равна V1 = 10 км/ч (см. табл.4).
=ч.
Г) высоту волны прорыва во втором створе (НВII).
Для этого в начале находим значение отношения времени добегания волны до второго створа t1 ко времени полного опорожнения водохранилища ТI:
ч.
Таблица 4 ‒ Средняя скорость движения волны прорыва, км/ч.
Характеристика русла и поймы i=0,01 i=0,001 i=0,0001
На реках с широкими затопленными поймами 4 – 8 1 – 3 0,5 – 1
На извилистых реках с заросшими или неровными каменистыми поймами, с расширениями и сужениями поймы 8 – 14 3 – 8 1 – 2
На реках с хорошо разработанным руслом, с узкими и средними поймами без больших сопротивлений 14 – 20 8 – 12 2 – 5
На слабоизвилистых реках с крутыми берегами и узкими поймами 24 – 18 12 – 16 5 – 10
Затем по таблице 5 находим значения других отношений:
Таблица 5 ‒ Значения отношений высоты волны прорыва и продолжительность ее прохождения через створ
t1/Т1 НВII/НВI ТII/ТI
0,25 0,8 1,3
0,4 0,7 1,5
0,55 0,6 1,6
0,7 0,5 1,7
0,95 0,4 1,9
1,25 0,3 2,2
1,5 0,3 2,6
Примечание: 1. При больших значениях t1/Т1 ориентировочно принимается НВII/НВ1 = 0,4, а ТII/ТI = 1,9
2. Данные таблицы справедливы только для второго створа, при определении параметров волны в третьем створе t1/ТI заменяется отношением t2/ТII + t1, а в четвертом t3/ТIII + t1 + t2 и т.д.
Используя метод интерполяции, находим значения НВII/НВI и ТII/ТI, соответствующие отношению НВII/НВI = 4 откуда
НВII = 0,4· НВI = 0,4· 23,58 = 9,4 м.
б) время прохождения волны прорыва через второй створ. По таблице ТII/ТI = 1,09, откуда
ТII = 1,9· ТI = 1,9 · 2,47 = 4,79 ч.
Находим параметры волны прорыва при ее движении по второму расчетному участку и в третьем створе:
а) Определяем время добегания волны прорыва до третьего створа
.
Протяженность расчетного участка 40 км (уклон дна реки i = 10-3).
На реках со средними поймами без больших сопротивлений по таблице среднюю скорость движения волны принимаем 8 км/ч. При этих данных время добегания волны прорыва до третьего створа.
ч.
Б) Для определения высоты волны прорыва в третьем створе находим значение отношения:
НВIII/НВII = 0,73
НВIII = 0,73·НВII = 0,73·9,4 =6,9 м.
в) Продолжительность прохождения волны прорыва через третий створ находим из отношения:
ТШ/ТП = 1,43; ТП = 1,43 ·4,79 = 6,8ч.
Таким образом:
1) параметры волны прорыва в створе разрушенного гидроузла:
‒ высота волны прорыва НВI = 23,58 м;
‒ время полного опорожнения водохранилища ТI = 2,47 ч.
2) Данные движения волны прорыва на первом участке (L1) и параметры ее во втором створе:
‒ время добегания волны до второго створа t1 = 2,5 ч;
‒ высота волны прорыва НВII = 9,4 м;
‒ время прохождения волны через второй створ ТП = 4,79 ч
3) данные движения волны прорыва на втором участке (L2) и параметры ее в третьем створе:
‒ время добегания волны прорыва до третьего створа t2 = 5 ч;
‒ высота волны прорыва НВШ = 6,9 м;
‒ время прохождения волны через третий створ ТШ = 4,8 ч.
По данным, полученным на основе расчета, строится график прохождения волны прорыва (целесообразно масштаб высоты прорыва взять крупнее по сравнению с вертикальным масштабом продольного профиля реки).
Используя построенный график (рис.4), определяем:
1). Время, в течение которого возможна эвакуация из населенного пункта.
Время, в течение которого возможна эвакуация (характеризуется временем добегания волны прорыва). Через точку с абсциссой 30 км на графике прохождения волны проводим вертикальную прямую МN. Обозначив точки пересечения МN с линиями времени добегания В и времени прохождения волны N и снеся их на шкалу времени, определяем время прихода волны в створе населенного пункта « К». Следовательно, для проведения эвакомероприятий из н. п. К отводится 2,3 часа
Используя положения п. 1, можем определить, что мост, расположенный от населенного пункта в 35 км, можно использовать в течение 3,7 часа.
Рисунок 4 ‒ График движения волны прорыва
2. Время начала проведения спасательных работ в населенном пункте К.
А) Определяем время начала спасательных работ с использованием плавсредств, способных передвигаться по водной преграде, скорость течения воды в которой не превышает 1 м/с. Для этой цели на графике движения волны на линии МN строим треугольник ВСN, который отражает изменение высоты волны прорыва во времени в створе н.р. К. Сторона ВС есть высота волны прорыва. Найдем точку на основании ВN треугольника, где высота волны прорыва (по масштабу) будет равна 3,2 м
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
