Прорывной сель. Расчетная схема

 

К основным характеристикам процесса движения и трансфор­мации селевого потока относятся: максимальный расход Q _c, объем выносов W _с, скорость селевого потока V _с и дальность продвиже­ния селевого потока L _c.

 

 

Рис.1.5. Прорывной сель:

1 – ледник; 2 – озеро; 3 – уровень воды к началу прогноза; 4 – расчетный прорывной уровень; L – кратчайшее расстояние по горизонтали между основными перемычками и границей поверхности воды в озере; Н _пл – высота плотины (ледника); Н _пр – глубина озера в момент прорыва; Н – глубина озера на момент прогнозирования;

 

Для определения максимального расхода селевого потока мож­но воспользоваться следующей зависимостью:

 

, ,

(1.66)

 

где l – длина селевого очага, м;

a – уклон селевого очага, град;

Qⁿ – максимальный расход селеобразуюшего паводка, м³/с, который определяется:

,

(1.67)

 

где S – площадь водной поверхности озера на уровне 80% высоты плотины, м²;

t – температура воды в озере, °С;

k – коэффициент равный

Объем селевого потока рассчитывается по формуле:

 

, ,

(1.68)

 

где Wⁿ – объем водного паводка, который определяется:

– для озера, подпруженного ледником

 

,

(1.69)

 

– для моренного западинного озера

 

,

(1.70)

 

– для моренного термокарстового озера

 

,

(1.71)

 

где S_m – площадь водной поверхности озера при максимальном заполне­нии, м².

Скорость продвижения селевого потока можно определить по формуле:

 

, м/с,

(1.72)

 

где u ₀ – относительная гидравлическая крупность вовлекаемых в поток каменных материалов; u ₀ = 0,7-1,0;

a – средний угол наклона селевого русла, град;

h – средняя глубина потока, м.

Для оперативной оценки величины h обычно принимают: для маломощного потока 1–1,5 м, среднемощного – 2–3 м; мощного по­тока 3–5 м.

Дальность продвижения селей определяется в два этапа.

На первом этапе рассчитывается дальность продвижения селе­вого потока в долине реки:

 

, м,

(1.73)

 

где W _c – объем селя, ;

i – средний уклон долины;

d – средний диаметр анкирующих обломков, принимаемый: для селе­вых врезов 0,5–0,8 м, для рытвин 0,3–0,4 м, и для очагов рассредото­ченного селеобразования 0,1–0,2 м;

В – среднее расстояние между селевыми береговыми валами.

На втором этапе рассчитывается дальность продвижения селе­вого потока на конусе выноса, при условии, что L₁ >L_D

 

, м,

(1.74)

 

где i_k – средний уклон конуса выноса;

L_D – расстояние от конца селевого потока (очага) до вершины конуса выноса, м,

при условии: L₁ >L_D, то L_с =L₁;

 

L₁ >L_D, то L_с =L_D+L₂ (1.75)

 

где L_с – дальность продвижения селя, м.

Сель от дождевого паводка

 

Величина максимального расхода дождевого паводка в зависи­мости от высоты слоя заданной обеспеченности рассчитывается по формуле:

 

, м3/с,

(1.76)

 

где k _c – коэффициент дождевого стока, определяемый по табл. 1.6.

l – переходный коэффициент от слоев дождевого стока 1%-ной обес­печенности к слоям стока другой вероятности;

F – площадь водосбора, км²;

H ₁ – максимальный суточный слой осадков 1%-ой обеспеченности, оп­ределяемой по данным ближайшей метеостанции.

 

Таблица 1.6

Значение коэффициента дождевого стока и переходного коэффициента x для различных районов

 

Районы	Величина ,% при вероятности превышения, равной Р, %	, с
	0,1	1,0	5,0
Северный Кавказ	1,4	1,0	0,75	0,6	4,2
Восточная Сибирь	1,5	1,0	0,7	0,56	2,52

 

Максимальный расход селевого потока от дождевого паводка определяется:

 

, м3/с,

(1.77)

 

Объем водного паводка, вытекающего при выпадении осадков слоем заданной обеспеченности, определяется:

 

, м3/с,

(1.78)

 

Остальные показатели определяются по вышеуказанным зависимостям.

Расчетное давление селевого потока на плоскую преграду в зависимости от скорости и глубины определяется суммированием гидростатических и динамических давлений.

Гидростатическое (статическое) давление селя на сооружение не зависит от его формы и ориентации и определяется только плотно­стью и глубиной селевого потока.

Гидростатическое (статическое) давление по глубине потока распределяется линейно, увеличиваясь с глубиной. Поэтому, при расчетах целесообразно пользоваться средним статистическим давлением на половинной глубине селя:

 

,

(1.79)

 

где Р _с.ср – среднее статистическое давление селевого потока на сооружение;

r – плотность потока, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, 9,8 м/с;

h – глубина селевого потока, м.

Динамическое давление селя на сооружение зависит от плотности, скорости и угла встречи селя с преградой.

При движении селя скорости частиц (массовая скорость) у дна меньше, чем в средней и верхней части потока.

Однако, различие невелико и им можно пренебречь. Следовательно, можно считать, что поток движется с равномерной по глу­бине скоростью

 

,

(1.80)

 

где Р_g – динамическое давление селя на преграду (давление скоростного напора селя);

С – коэффициент взаимодействия потока селя с преградой (С = , для случая действия селевого потока на нормали к преграде ( = 90°), когда давление будет максимальным, С = 1);

a – угол величины встре­чи потока с преградой;

V _c – скорость продвижения селевого потока, м/с, которая может быть определена по эмпирической зависимости

 

(1.81)

 

где k – коэффициент, учитывающий относительную гидравлическую крупность вовлекаемых в поток каменных материалов и средний угол наклона селевого русла.

Если провести анализ получаемого динамического давления по зависимости (1.80), то можно сделать вывод, что угол встречи оказывает значительное влияние на величину этого давления. Так, например, при скорости потока 5 м/с, плотностью 1500 кг/см³, при a = 90, 45 и 30° динамическое давление составляет соответ­ственно 0,0187; 0,0938 и 0,0469 МПа, т.е. при 45° давление упало вдвое, а при 30° – более чем в четыре раза. Однако, для суммар­ного давления потока на преграду угол встречи оказывает зна­чительно меньшее влияние, поскольку для глубины потока бо­лее одного метра вклад статического давления превышает динамическую составляющую.

Из вышесказанного следует, что суммарная смещающая сила, действующая на объект, может быть определена:

 

,

(1.82)

 

где F – площадь проекции обтекаемой части объекта на плоскость, перпендикулярную направлению движения селя, м².

Для оценки ожидаемого характера повреждений и разрушений различных зданий и сооружений необходимо определить суммарную нагрузку, действующую на объект и сравнить с данными табл. 1.7.

 

Таблица 1.7

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: