Методика прогнозирования паводкового наводнения

УДК 355(07)

ББК 68.9я7

 

© Белгородский государственный

технологический университет

(БГТУ) им. В.Г. Шухова, 2009

 

ВВЕДЕНИЕ

Под опасными природными процессами обычно подразумевают природные катастрофы и стихийные бедствия, сопровождающиеся гибелью людей и большим экономическим ущербом. Такие катастрофы и стихийные бедствия в истории Земли отмечены неоднократно.

Для решения задач инженерного обеспечения ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций необходимо учитывать возможные сценарии развития нежелательных событий, уметь оценивать возможные поражающие факторы и результаты их воздействия на людей, здания и сооружения.

Настоящее учебное пособие посвящено вопросам прогнозирования и оценки инженерной обстановки в различных чрезвычайных ситуациях (ЧС) природного характера. Изложены общие теоретические основы прогнозирования последствий ЧС на основе математических моделей с использованием вероятных подходов. В учебном пособии приведены расчеты инженерной обстановки при землетрясениях, цунами, наводнениях, катастрофических затоплениях, селях, оползнях и лесных пожаров.

Глава 1. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА

(1.27)

Методика прогнозирования паводкового наводнения

Под наводнением понимается затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей. Затоплением местности считается разлив реки озера или водохранилища, не сопровождающийся материальным ущербом.

По повторяемости, площади распространения и среднегодово­му материальному ущербу в масштабах нашей страны, наводнение занимает первое место среди стихийных бедствий. Особенностью наводнений, как и некоторых других чрезвычайных ситуаций природного характера, является то, что их невозможно предотвратить. Решая же проблему наводнений, можно, используя различные орга­низационно-технические решения, только снизить возможный ущерб от них. Причем величина ущерба от наводнения в значитель­ной мере зависит от степени заселенности и застройки городов и населенных пунктов. Поэтому наводнения представляют собой не только явления природы, но и явление социального порядка.

Основными природно-географическими условиями возникно­вения наводнений являются: выпадение осадков в виде дождя тая­ние снега и льда, цунами, тайфуны, опорожнение водохранилищ. Наиболее частые наводнения возникают при обильном выпадении осадков в виде дождя, обильном таянии снега и при заторах льда на реках. Весьма опасны наводнения, связанные с разрушением гид­ротехнических сооружений (ГЭС, дамбы, плотины)

В зависимости от причин возникновения, как правило, выделя­ют пять групп наводнений:

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, как правило, делятся на четыре группы:

– низкие (малые) наводнения, которые наблюдаются, в основном, на равнинных реках, наносят незначительный материальный ущерб и почти не нарушают ритма жизни населения;

– высокие наводнения, сопровождающиеся 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, охватывающие целые речные бассейны. Они парализуют хозяйственную деятельность, наносят большой материальный ущерб, приводят к массовой эвакуации населения и материальных ценностей;

– катастрофические наводнения, вызывающие затопления громадных территорий в пределах одной или нескольких речных систем. Такие наводнения приводят к громадным материальным убыткам и гибели людей.

Для снижения материального ущерба и повышения безопасно­сти населения проводится заблаговременное краткосрочное прогнозирование возможных последствий наводнения.

Под краткосрочным прогнозом следует понимать составле­ние гидрологического прогноза характера и последствий наводнения не более чем за 12–15 дней до наступления предсказываемого явления.

Под паводковым наводнением следует понимать интенсивный, сравнительно кратковременный, подъем уровня воды, формируе­мый сильными дождями.

Для краткосрочного прогнозирования паводкового наводнения заблаговременно должна быть проведена съемка гидрографической сети территории, известна характеристика рек в их естественном состоянии, выявлены факторы и явления, которые могут внести изменения в режим водных преград.

Эти данные могут быть получены из следующих источников: карт, описаний, справочной и специальной литературы. Разнооб­разные по характеру и степени детализации данные о водных преградах содержат крупномасштабные (1:25000; 1:50000) топографические карты, лоцманские карты, лоции, перспективные карты рек, карты условий проходимости местности, геологические, гидрогеологические, климатологические карты и т.п.

Из справочной и специальной литературы могут быть использованы справочники по климатологии, гидрографии, водному хозяйству и водным ресурсам, атласы физико-географических данных, гидрологические ежегодники и т.п.

Собранная и обработанная информация о гидрографии должна храниться нанесенной на карту инженерной оценки местности, либо в электронном виде.

На этапе составления краткосрочного прогноза паводкового наводнения должны быть спрогнозированы:

1. Гидрологические и морфологические характеристики рек.

2. Возможная обстановка при затоплении местности паводковы­ми водами.

3. Силы и средства ликвидации последствий паводкового наводнения.

При прогнозировании гидрологических и морфологических харак­теристик должна быть разработана расчетная схема и определены:

– объемы стока дождевых вод (W _o);

– максимальные глубины затопления (Н);

– скорости движения волны (V);

– временные параметры волны (Т);

– максимальные расходы потока в естественном состоянии и в период паводкового наводнения (Q);

– максимальные ширины затоплений (В);

– временные параметры затоплений (Т).

На основании вышеопределенных характеристик должен быть построен график движения паводковой волны, который позволит определить гидрологические характеристики водного потока в лю­бом переменном створе нахождения между двумя постоянными.

При разработке расчетной схемы основным источником сведе­ний о плотности, составе и строении гидрографической сети бас­сейна являются топографические карты, дополненные материала­ми крупномасштабных аэрофотосъемок. На основе анализа этих сведений бассейн реки разбивается на участки, на границах кото­рых обозначаются постоянные створы. Участки определяются по усредненным гидравлическим и морфологическим характеристи­кам реки. За нулевой створ принимается ближайший к истоку реки (сформированного потока). Площадь водосбора (F) определяется путем снятия с топографической карты горизонталей поверхност­ного стока, предшествующего каждому постоянному створу.

При составлении прогноза о возможной обстановке должны быть определены следующие показатели: площадь затопления; ко­личество населенных пунктов, попавших в зону затопления; сте­пени и качественные характеристики повреждений зданий жилого фонда
(к степеням повреждений зданий следует относить тяжелые повреждения, умеренные и слабые); численность населения, попавшего в зону затопления и его потери; протяженность попавших в зону затопления и поврежденных коммунально-энергетических сетей; протяженность попавших в зону затопления и поврежден­ных мостов; протяженность попавших в зону затопления и поврежденных защитных дамб; количество попавшего в зону затопления скота и его потери; площади попавших в зону затопления и при­шедших в негодность посевных площадей; объемы и трудоемкость выполнения аварийно-спасательных работ.

На основе данных возможной обстановки в зоне затопления должна быть создана группировка сил ликвидации последствий наводнения способная: провести разведку зоны затопления; провести спа­сение пострадавшего населения; организовать строительство пунктов посадки и высадки пострадавшего населения со всех видов транспор­та; организовать восстановление автомобильных дорог и железнодо­рожных магистралей; организовать восстановление поврежденных и строительство (оборудование) новых мостов; организовать восстанов­ление поврежденных и строительство новых защитных дамб; органи­зовать восстановление коммунально-энергетических сетей и линий связи; организовать спасение и захоронение погибшего скота.

Для выполнения вышеизложенных задач в зонах затоплений целесообразно создавать следующие формирования:

– для организации разведки – группы общей разведки; группы инженерной разведки; звенья воздушной разведки; звенья речной разведки; звенья разведки на железнодорожном транспорте;

– для проведения спасательных работ – спасательные команды
(группы) на плавсредствах; санитарные дружины;

– для восстановления разрушенных и строительства новых дамб создавать команды по защите дамб (КЗД) в составе: личный состав – 35 чел; экскаватор – 1; бульдозер – 1; каток – 1; автосамосвалы – 2; автомашины – 2;

– для восстановления поврежденных дорог создавать дорожно-восстановительные команды (ДВК) в составе: личный состав – 35 чел; экскаватор – 1; бульдозеры – 2; грейдер – 1; автосамосвалы – 2; автомашины – 2;

– для ремонта и восстановления разрушенных мостов и строительства причалов создавать команды по защите мостов (КЗМ) в составе: личный состав – 25 чел; автокран – 1; бульдозер – 1; экскаватор – 1; копер – 1; автомобили – 2; мотопилы – 2;

– для ликвидации последствий на КЭС и линий связи создавать аварийно-технические команды по видам коммуникаций;

– для захоронения погибшего скота создавать бригады по защите животных в составе: личный состав – 10 чел; экскаватор – 1; бульдозер – 1; автомобиль – 1.

Формирования создаются на базе объектов экономики, специализированных предприятий и частей ГО. Количественный состав определяется исходя из объемов и возможностей формирований.

При прогнозировании гидрологических и морфологических характеристик, выпавшие осадки (X, мм) распределяются по площа­ди водосбора с учетом коэффициента орошаемости (n) и представ­ляют собой слой стока (Y, мм), равномерно распределенный по площади водосбора – объем стока. Поэтому расчетное русло рас­сматриваемых рек, в котором распространяются потоки волн па­водка, схематизируются в виде составных русел, состоящих из от­дельных призматических расчетных участков обобщенного профиля с усредненными гидравлическими и морфологическими характеристиками.

Расстояние между однозначными горизонталями местности расположенными по обеим сторонам рек по всей длине участков принимается для составления оперативных расчетов в среднем одинаковым. За нулевой створ принимается первый (ближайший к потоку) из намеченных постоянных створов.

Для расчетов принимается расчетный многоводный год с выбранной процентной обеспеченностью (Р, %).

Выбор расчетных постоянных створов осуществляется по карте области.

Гидрологические и морфологические характеристики постоян­ных створов рек определяются по данным геолого-географичес­кого описания местности и топографической карты области, к ко­торым относятся:

– площадь водосбора i -ro постоянного створа, км²;

– глубина бытового потока, м;

V^{i б} – скорость течения бытового потока, м/с;

В^{i б} – ширина бытового потока, м;

L ⁰ – удаление 0 - створа от источника реки, км;

L^{i -0} – удаление i - створа от 0 - створа, км;

L^{i -1} – удаление предыдущего створа от 0 - створа, км;

Z^{i б} – отметка уреза воды бытового потока, м;

к – показатель формы долины рек;

n – коэффициент орошаемости (стока) дождевых вод;

X – максимальные суточные осадки, наблюдаемые в бассейне реки - по данным многолетних наблюдений.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: