 |
Терміни і визначення
|
|
|
|
– Повінь – затоплення значної частини сущі внаслідок підняття води вище звичайного рівня.
– Затор – захаращування русла річки льодом.
– Зажор – нагромадження внутріводного льоду, який утворює льодову пробку.
– Зона катастрофічного затоплення – територія, яку хвиля прориву охоплює за 4 години після аварії на гідродинамічнонебезпечному об'єкті.
– Проран – частина русла річки, що не перекривається під час будівництва гідротехнічної споруди, яка закривається після завершення будівельних робіт. Отвір, що виникає в тілі греблі внаслідок прориву її водою.
Фактори ураження хвилею прориву гідротехнічних споруд: швидкість хвилі прориву, глибина хвилі прориву, температура води, час існування хвилі прориву.
Критерій стійкості об'єкту до дії хвилі прориву – це такі значення швидкості і висоти хвилі прориву при дії яких об'єкт зберігається або одержує слабкі зруйнування.
Критичні параметри хвилі прориву – це такі значення швидкості і висоти хвилі прориву при дії яких може бути ураження чи загибель людини:
h >1,5 м, V>2,5 м/с.
Гідродинамічна аварія – аварія на гідротехнічній споруді, що пов'язана з розповсюдженням з великою швидкістю води і яка створює небезпеку виникнення техногенної небезпечної ситуації.
Гідродинамічний небезпечний об'єкт – споруда або утворення природи, що створює різницю рівнів води до і після нього, яка у разі її руйнування може привести до утворення: проривної хвилі та зони затоплення внаслідок чого може бути загибель людей, сільськогосподарських тварин і рослин, шкода об'єктам господарської діяльності і навколишньому середовищу.
Хвиля прориву – хвиля, яка утворюється в фронті потоку води, що вривається в проран і має, як правило, значну висоту і швидкість руху, значну руйнівну силу (її можлива висота від 2 до 12).
|
|
|
Зона затоплення – територія на якій виникає затоплення місцевості внаслідок зруйнування або пошкодження гідротехнічних споруд.
Руйнівна дія хвилі прориву є наслідком:
– різкої зміни рівня води в нижньому і верхньому б'єфах при зруйнуванні гідроспоруди;
– безпосередньої дії маси води, що рухається з великою швидкістю;
– змін характеристик міцності ґрунту в підвалинах споруд внаслідок фільтрації і насичення його водою;
– розмиву і переміщення великих мас ґрунту;
– переміщення з великою швидкістю уламків зруйнованих будинків і споруд і їх таранної дії.
Б'єф – частина водоймища, річки, каналу, яка розміщена за течею вище гідротехнічної споруди (верхній б'єф) або ж нижче – нижній б'єф.
Через 10–30 хвилин після зруйнування греблі значні території можуть бути затоплені шаром води товщиною від 0,5 до 10 метрів і більше.
Для визначення стійкості об'єктів господарської діяльності до дії хвилі прориву необхідно знати:
1. Висоту хвилі прориву в районі заданого об'єкту – h, метрів.
2. Швидкість хвилі прориву (ці дані надаються при оповіщенні про аварію на ГДНО або визначаються за спеціальною методикою).
3. Визначити межу стійкості заданого об'єкту до дії хвилі прориву (див. Критерій стійкості).
4. Порівнюючи значення висоти і швидкості хвилі прориву (hх.в., Vx.в.) із значеннями висоти і швидкості хвилі прориву при яких об'єкт залишається неушкодженим або отримає слабкі зруйнування (hм.c.,Vм.c.) зробити висновок про стійкість об'єкту до дії хвилі прориву.
Оцінюючи (прогнозуючи) реальну (можливу) обстановку катастрофічного затоплення також визначаються:
1. Час підходу хвилі прориву до заданого об'єкту;
2. Час, протягом якого буде проходити хвиля прориву в район заданого об'єкту.
Ці параметри необхідні для організації та проведення відповідних заходів з евакуації людей, матеріальних цінностей, сільськогосподарських тварин і захисту об'єктів господарської діяльності, що попадають в зону катастрофічного затоплення.
|
|
|
Для вирішення цих задач використовуються спеціальні таблиці та формули, топографічні характеристики місцевості і русла річки в районі заданого об'єкту.
Типова задача
Визначити стійкість заданого об'єкту до дії хвилі прориву внаслідок аварії на ГДНО та час підходу хвилі прориву і її тривалість в районі заданого об'єкту якщо:
Об'єм водосховища (W) – 50 млн м3.
Глибина води перед прораном (висота греблі) (Н) –5 м.
Ширина прорану (В) – 75 м.
Швидкість течії (V) – 3 м/с.
Відстань до заданого об'єкту (L) – 25 км.
Об'єкт – наземний резервуар для хімічних речовин.
Рішення:
1. Визначити висоту хвилі прориву в районі заданого об'єкту за формулою:
hх.в.=K × H,
де К – коефіцієнт висоти хвилі прориву, див. табл. № 1;
Н – висота греблі (глибина перед прораном).
Отже
hх.в. = 0,2 × 5 = 1 м.
Перший висновок: хвиля прориву має такі параметри:
hх.в. = 1 м, Vх.в. = 3 м/с.
2. Визначити межу стійкості заданого об'єкту, див. табл. № 2.
Другий висновок: межа стійкості заданого об’єкту має такі параметри:
hм.с.=1 м, Vм.с.=1 м/с.
1. Основний висновок: наземні резервуари для хімічних речовин до дії хвилі прориву не стійкі, оскільки швидкість хвилі прориву значно перевищує межу стійкості об’єкту.
Необхідно намітити і виконати певні роботи по забезпеченню захисту об’єкту від дії хвилі прориву.
2. Визначити час підходу хвилі прориву до заданого об’єкту за формулою:
Отже
t = 25 / (3,6 × 3) = 2,3 години (2 год 18 хв).
3. Визначити час, протягом якого хвиля прориву буде проходити в районі заданого об’єкту
а) визначити час звільнення водосховища від води за формулою:
де Т – час звільнення водосховища, годин;
N – максимальна витрата води на 1 м ширини прорану (м3/с), див. табл. № 3.
Отже
Т = 50000000/(3600×10×75) = 18,5 год (18 год 30 хв).
б) визначити заданий параметр – Т за формулою:
Т’ = Т × Кв,
де Кв – коефіцієнт відстані, див. табл. № 1.
Отже
Т’ = 18,5 × 1,7 = 31,45 год (31 год 27 хв).
Висновок: Для проведення захисних заходів в розпорядженні відповідних органів 2 год.
|
|
|
Заходи з забезпечення життєдіяльності людей, що будуть охоплені надзвичайною ситуацією, мають бути спланованими мінімум на півтори доби.
Таблиця № 1
Орієнтована висота хвилі прориву і тривалість її
проходження на різних відстанях від греблі
| Параметри | Відстань від греблі, км | ||||||
| Висота хвилі прориву Коефіцієнт хвилі прориву | 0,25 | 0,20 | 0,15 | 0,075 | 0,05 | 0,03 | 0,02 |
| Тривалість проходження хвилі Коефіцієнт відстані | 1,0 | 1,7 | 2,6 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 |
Примітка: Значення які в таблиці відсутні визначити шляхом інтерполяції.
Таблиця № 2
Критичні параметри зруйнування деяких об'єктів хвилею прориву (водяним потоком)
| № пп. | Найменування об'єктів | Сильні руйнування | Середні руйнування | Слабкі руйнування | ||||||
| Глибина потоку, м | Швидкість потоку, м/с | Питоме навантаження, тс/м2 | Глибина потоку, м | Швидкість потоку, м/с | Питоме навантаження, тс/м2 | Глибина потоку, м | Швидкість потоку, м/с | Питоме навантаження, тс/м2 | ||
| Стіни на залізобетонних і металевих палях | 6,0 | 5,0 | 7,5 | 3,0 | 3,0 | 1,35 | 1,0 | 2,0 | 0,2 | |
| Стіни на дерев'яних палях | 4,0 | 5,0 | 5,0 | 2,0 | 3,0 | 0,9 | 1,0 | 1,0 | 0,05 | |
| Стіни, моли, водоломи із масивної кладки | 7,0 | 5,0 | 8,75 | 4,0 | 3,0 | 1,8 | 2,0 | 2,9 | 0,4 | |
| Кранове обладнання портів | 6–10 | 4–9 | 4,8–4,5 | 6,0 | 2–3 | 1,2–2,7 | 2,0 | 1,5–2 | 0,2–0,4 | |
| Дерев'яні 1–2 поверхові будинки | 3,5 | 2,0 | 0,7 | 2,5 | 1,5 | 0,28 | 1,0 | 1,0 | 0,05 | |
| Цегляні малоповерхові будинки | 4,0 | 2,5 | 1,25 | 3,0 | 2,0 | 0,6 | 2,0 | 1,0 | 0,1 | |
| Промислові будинки з легким металевим каркасом | 5,0 | 2,5 | 1,56 | 3,5 | 2,0 | 0,7 | 2,0 | 1,5 | 0,2 | |
| Промислові будинки з важким металевим або залізобетонним каркасом | 7,5 | 4,0 | 6,0 | 6,0 | 3,0 | 2,7 | 3,0 | 1,5 | 0,34 | |
| Залізничні колії | 2,0 | 2,0 | 0,4 | 1,0 | 1,0 | 0,05 | 0,5 | 0,5 | 0,06 | |
| Шосейні дороги з твердим покриттям | 4,0 | 3,0 | 1,8 | 2,0 | 1,5 | 0,22 | 1,0 | 1,0 | 0,05 | |
| Залізничні мости (бетонні) | 2,0 | 3,0 | 0,9 | 1,0 | 2,0 | 0,2 | – | – | – | |
| Металеві мости з прогоном 30–100 м | 2,0 | 3,0 | 0,9 | 1,0 | 2,0 | 0,2 | – | – | – |
Продовження таблиці № 2
| Залізничний рухомий склад | 3,5 | 3,0 | 1,6 | 3,0 | 1,5 | 0,34 | 1,5 | 1,0 | 0,12 | |
| Автомобілі | 2,0 | 2,0 | 0,4 | 1,5 | 1,5 | 0,15 | 1,0 | 1,0 | 0,05 | |
| Трубопроводи на металевих (залізобетонних) естакадах | 6,0 | 5,0 | 3,0 | 3,0 | 1,0 | 2,0 | ||||
| Наземні резервуари для хімічних речовин | 3,5 | 2,0 | 2,5 | 1,5 | 1,0 | 1,0 | ||||
| Повітряні лінії телефонно-телеграфного зв'язку | 4,0 | 5,0 | 2,0 | 3,0 | 1,0 | 1,0 | ||||
| Склади-навіси із залізобетонних елементів | 6,0 | 4,0 | 6,0 | 3,0 | 3,0 | 1,5 | ||||
| Легкі склади-навіси з металевим каркасом | 3,0 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 1.0 | ||||
| Трансформаторні підстанції, закриті | 4,0 | 5,0 | 3,0 | 4,0 | 2,0 | 2,0 |
|
|
|
Таблиця № 3
Максимальна витрата води на 1 метр ширини прорану
(перелив через греблю), м3/с
| Глибина води перед греблею (висота греблі) | 5 м | 10 м | 25 м | 40 м | 50 м | |||
| Максимальна витрата води на 1 м ширини прорану | ||||||||
Примітка: Значення, які в таблиці відсутні визначити шляхом інтерполяції
Прогнозування параметрів прориву гребель з метою одержання детальних розрахунків, які будуть використані для планування рятувальних робіт в зонах катастрофічного затоплення, потребує таких вихідних даних:
L – відстань створу, який розглядається – відстань від греблі, км.
В – розмір прорану відносно греблі (1; 0,5; 0,25).
J – нахил водної поверхні визначається за допомогою тематичної карти. Це можуть бути атласи, розроблені проектними інститутами відповідних відомств, що мають необхідні розрахунки та схеми можливого катастрофічного затоплення з урахуванням технічних характеристик гідровузлів і топографічних особливостей території.
hM – висота площадки, м (визначається за допомогою карти).
hзат – максимальна висота затоплення частки місцевості в створі, м (визначаються за картою).
hср – висота прямокутника, еквівалентного площі змоченого периметру в створі при максимальній глибині затоплення, м (за картою).
Н – висота греблі, м.
Визначаються такі величини:
1. максимальна висота хвилі прориву – hм.х.п.
2. максимальна швидкість потоку – Умакс.
3. середня швидкість потоку води в точці створу – Vсер.
4. тривалість затоплення території – Т.
Для визначення цих величин використовуються формули та таблиці.
Формули:
1. Визначення висоти хвилі прориву:
де Аh і Вh– коефіцієнти апроксимації (дивись табл. № 4).
Апроксимація – приблизний вираз якоїсь величини через інші більш відомі, чи більш прості величини.
2. Визначення максимальної швидкості хвилі прориву:
де Аv і Bv – коефіцієнти апроксимації (дивись табл. № 4).
3. Визначення середньої швидкості потоку води в точці створу
|
|
|
(в районі конкретного об’єкту):
де
5. Визначення часу затоплення території:
де – hм – висота частки місцевості до рівня води в річці в межень, м.
Межень – щорічне сезонне стояння низьких рівнів води в річках.
Таблиця № 4
Коефіцієнти апроксимації.
| В | Н, м | Значення коефіцієнтів при уклонах | |||||||||||
 
| 
| 
| |||||||||||
| 
| 
| 
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
| 0,5 | |||||||||||||
| 0,25 | |||||||||||||
β – коефіцієнт, що залежить від висоти греблі, гідравлічного нахилу та інших параметрів (дивись табл. № 5).
tгр – час приходу гребня хвилі прориву (дивись табл. № 6).
tфр – час приходу фронту хвилі прориву до створу, який розглядається (до заданого об'єкту) (див. табл. № 6).
Таблиця № 5
Визначення коефіцієнту β
| J x L/H | Висота греблі в долях від середньої глибини ріки в нижньому б'єфі | |
| H=10h0 | H=20h0 | |
| 0,05 | 15,5 | 18,0 |
| 0,1 | 14,0 | 16,0 |
| 0,2 | 12,5 | 14,0 |
| 0,4 | 11,0 | 12,0 |
| 0,8 | 9,50 | 10,8 |
| 1,8 | 8,30 | 9,90 |
| 3,0 | 7,90 | 9,60 |
| 5,0 | 7,60 | 9,30 |
Таблиця № 6
Час приходу гребня (trp) і фронту (tфр) хвилі прориву до
створу, який розглядається
| L, K, м | H=20 м | H=40 м | H=80 м | |||||||||
|
|
|
|
|
|
| |||||||
| tгр | tфр | tгр | tфр | tгр | tфр | tгр | tфр | tгр | tфр | tгр | tфр | |
| 0,2 | 1,8 | 0,2 | 1,2 | 0,1 | 2,0 | 0,1 | 1,2 | 0,1 | 1,1 | 0,1 | 0,1 | |
| 0,6 | 4,0 | 0,6 | 2,4 | 0,3 | 3,0 | 0,3 | 2,0 | 0,2 | 1,7 | 0,1 | 0,4 | |
| 1,6 | 7,0 | 2,0 | 5,0 | 1,0 | 6,0 | 1,0 | 4,0 | 0,5 | 3,0 | 0,4 | 1,0 | |
| 5,0 | 4,0 | 3,0 | 2,0 | 7,0 | 1,2 | 5,0 | 1,0 | 2,0 | ||||
| 8,0 | 6,0 | 3,0 | 9,0 | 3,0 | 4,0 | |||||||
| 7,0 | 6,0 | 9,0 |
Прогноз – оцінка можливих наслідків прориву гребель водосховищ і заходи щодо їх запобігання і ліквідації відображаються в планах цивільної оборони.
ВАРІАНТИ
Типової задачі для самостійної роботи студентів
Визначити стійкість заданого за варіантом об'єкту до дії хвилі прориву внаслідок аварії на ГДНО та час підходу хвилі прориву і її тривалості в районі заданого об'єкту якщо:
| Варіанти | Об'єкт | W, млн м3 | Н, м | В, м | V, м/с | L, км | |||||||
| Стіна на залізобетонних палях | |||||||||||||
| Водолом із масивної кладки | |||||||||||||
| Кранове обладнання портів | |||||||||||||
| Стіна на дерев'яних палях | |||||||||||||
| Дерев'яні 1-2 поверхові будинки | |||||||||||||
| Шосейна дорога з твердим покриттям | |||||||||||||
| Водолом із масивної кладки | ПО | ||||||||||||
| Залізничний рухомий склад | |||||||||||||
| Цегляні малоповерхові будинки | |||||||||||||
| Трансформаторна підстанція | |||||||||||||
| Склад-навіс з металевим каркасом | |||||||||||||
| Склад-навіс із залізобетонних елементів | |||||||||||||
| Повітряні лінії телефонно-телеграфного зв'язку | |||||||||||||
| Наземні резервуари для хімічних речовин | |||||||||||||
| Трубопровід на металевих естакадах | |||||||||||||
| Залізнична колія | |||||||||||||
| Наземні резервуари для хімічних речовин | |||||||||||||
| Стіна на металевих палях | |||||||||||||
| Мол із масивної кладки | |||||||||||||
| Кранове обладнання портів | |||||||||||||
| Промислова будівля з легким металевим каркасом | |||||||||||||
| Дерев'яні 1–2 поверхові будинки | |||||||||||||
| Промислова будівля з важким залізобетонним каркасом | |||||||||||||
| Цегляні малоповерхові будинки | |||||||||||||
| Трубопровід на залізобетонних естакадах | |||||||||||||
| Наземний резервуар для хімічних речовин | |||||||||||||
| Промислова будівля з легким металевим каркасом | |||||||||||||
| Промислова будівля з важким металевим каркасом | |||||||||||||
| Залізничний міст (бетонний) | |||||||||||||
| Металевий міст з прогоном 50 м | |||||||||||||
Примітка: за результатами розрахунків зробити висновки і пропозиції –захист об'єкту та необхідні заходи в зоні можливого катастрофічного затоплення.
УСКЛАДНЕНІ ЗАДАЧІ
| Варіанти | Об'єкт | W, млн м3 | Н, м | В, м | V, м/с | L, км |
| Промислова будівля з легким металевим каркасом, Залізничні колії; Наземні резервуари для хімічних речовин | ||||||
| Промислова будівля з залізобетонним каркасом; Залізничний рухомий склад; Трубопровід на металевих естакадах | ||||||
| Склади-навіси із залізобетонних елементів; Автомобілі; Шосейні дороги з твердим покриттям | ||||||
| Кранове обладнання портів; Стіни на металевих талях; Трансформаторна підстанція | ||||||
| Легкі склади-навіси на дерев'яних палях; Автомобілі; Наземні резервуари для хімічних речовин | ||||||
| Трубопроводи на залізобетонних естакадах; Мол із масивної кладки; Цегляні малоповерхові будинки | ||||||
| Промислова будівля з важким залізобетонним каркасом; Стіни на металевих палях; Автомобілі | ||||||
| Повітряні лінії телефонно-телеграфні зв’язку; Залізничний рухомий склад; Трубопроводи на металевих естакадах | ||||||
| Дерев’яні 1–2 поверхові будинки; Наземні резервуари для хімічних речовин; Трансформаторна підстанція | ||||||
| Легкий склад-навіс з металевим каркасом; Залізнична колія; Стіни на залізобетонних палях | ||||||
| Склад-навіс із залізобетонних елементів; Кранове обладнання портів; Промислові будівлі з легким металевим каркасом | ||||||
| Цегляні малоповерхові будинки; Автомобілі; Водоломи із масивної кладки | ||||||
| Залізничний бетонний міст; Шосейна дорога з твердим покриттям; Трубопровід на металевій естакаді | ||||||
| Промислова будівля з важким металевим каркасом; Металевий міст з прогоном 30 м; Наземний резервуар для хімічних речовин | ||||||
| Трансформаторна підстанція; Повітряна лінія телефонно-телеграфного зв’язку; Автомобілі |
Примітки: 1. Визначити параметри, що характеризують можливе катастрофічне затоплення.
2. Визначити стійкість об’єктів до дії хвилі прориву.
3. Намітити відповідні заходи на випадок катастрофічного затоплення заданих об’єктів.
|
|
|
АЗИМУТ І ЙОГО ВИЗНАЧЕННЯ
Базові визначення туристичної політики держави
Визначення величини магнітного схилення.
Визначення відносної вологості повітря
Визначення відношення питомих теплоємностей газу методом адіабатичного розширення
ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ, АЗИМУТІВ ТА КООРДИНАТ ОБ'ЄКТІВ ЗА КАРТОЮ
Визначення вологи насіння
Визначення географічних координат по карті
ВИЗНАЧЕННЯ ГЕОГРАФІЧНИХ ТА ПРЯМОКУТНИХ КООРДИНАТ
ВИЗНАЧЕННЯ ДЕЯКИХ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ РІДИН
