книги2 / 159

(90)

гдеhi–1 —глубина до дна вначальном створе 1-го лога (hi–1 =h01). Значение hi–1 для начального створа i-того лога, принимается равным расчетному значению h в конце створа предыдущего лога.

При уклонеi ii>0,01 (10‰) i-того лога скорости потоков в начале (ui–1) и в конце (ui, м/с) створов, определяются по зависимостям:

(91)

Критическая глубина потока (, hiкр, м) в i-том логе, определяется по зависимости:

				0, 224Q2
hi				i		.	(92)
					2
	5			i i
		ctg		2

Высота «подпора» набегающего потока (hiН, м) (волны прорана— при катастрофическом затоплении) на конечном участке i-того лога, определяется по зависимости:

	Н		2Qi			i i
	h0i hi	5			;ctgθ i ctg		.	(93)
			ctgθiC i	R i		2

Взависимости от соотношения расчетных глубин (h ,hкр,hН,) иуклона
	i i i
того лога, поток будет иметь кривую спада либо подпора.
( ii)Определениеi-	типа кривой свободной поверхности потока на участке

i-того лога при прямом уклоне дна русла реки (ii > 0)

91

i и	1.При		—соблюдениеусловийдвумятипамипараметров
	h.
	Если уклон дна русла		ii	меньше критического уклона	iкр	( ii <	iкр),
		движенияпотокаh большекритическойглубины
т. е.глубинаравномерного				0

hкр(h0 > hкр), то существуют три вида кривых свободной поверхности потока, рис. 4:

взоне а — выпуклая кривая подпора a1;

взоне b —выпуклая кривая спада b1;

взоне с — вогнутая кривая подпора c1.

Рис. 4. Кривые свободной поверхности потока при h0 > hкр — поток находится

		в спокойном состоянии
	Зона a	Зона в	Зона с
	При hi > h0(hн) > hкр	При hi > h0(hн) > hi > hкр	При h0(hн) > hкр > hi
	вогнутая кривая подпора	выпуклая кривая спада b1	вогнутая кривая подпора
	а1		с1
	В верхней (начальной)	В верхней (начальной)	В верхней (начальной)
	части кривая линия	части кривая линия	части кривая линия
	асимптотически прибли-	асимптотически прибли-	асимптотически прибли-
	жается к линии нормаль-	жается к линии нормаль-	жается к дну русла реки,
	ных глубин (N), в ниж-	ных глубин (N), в ниж-	в нижней (конечной) ча-
	ней (конечной) части она	ней (конечной) части она	сти она асимптотически
	асимптотически прибли-	асимптотически прибли-	приближается к линии
	жается к горизонтальной	жается к линии критиче-	критических глубин (K)
	прямой.	ских глубин (K).	Ситуация встречается
			при истечении из-под
			затвора (при заторе или
			зажоре), при сопряжении
			с нижним бьефом падаю-
			щей с водослива струн.

92

Вначале и середине створа i-того лога hi = hН.

Вконце створа i-того лога hi > hН

Вначале и середине створа i-того лога hi ≈ hН.

Вконце створа i-того лога hi = hкр

Вначале и середине створа i-того лога hi < hН.

Вконце створа i-того лога hi = hкр

2.При

—соблюдениеусловийдвумятипамипараметров

h.

i иЕсли уклон дна русла

ii больше критического уклона

iкр (

ii >

iкр), т. е. глубина

равномерного движения потока h

0

меньше критиче-

< h

ской глубины h

кр

(h

0

кр

), то существуют три вида кривых свободной

поверхности потока, рис. 5:

взоне а — выпуклая кривая подпора a2;

взоне b —вогнутая кривая спада b2;

взоне с — выпуклая кривая подпора c2.

Рис. 5. Кривые свободной поверхности потока при h0 < hкр — поток находится в бурном состоянии

93

Зона a

(hН)

Зона в

(hН)

Зона с

> h (hН) > h

При h

i

> h

кр

> h

0

При h

кр

> h > h

0

При h

кр

i

i

0

вогнутая кривая подпора

выпуклая кривая спада b2

вогнутая кривая подпора

а2

с2

В верхней (начальной)

В верхней (начальной)

В верхней (начальной)

части кривая линия со-

части кривая линия со-

части кривая линия зна-

прикасается с линией

прикасается с линией

чительно ниже линии

критических глубин (K),

критических глубин (K),

нормальных глубин (N),

в нижней (конечной) ча-

в нижней (конечной) ча-

в нижней (конечной)

сти она приближается к

сти кривая линия спада

части линия асимптоти-

горизонтальной прямой.

асимптотически прибли-

чески приближается к

Кривая подпора встреча-

жается к линии нормаль-

линии нормальных глу-

ется перед преградой в

ных глубин (N).

бин (N).

бурном потоке.

В начале и середине

В начале и середине

В начале и середине

створа i-того лога hi

= hкр.

створа i-того лога hi

= hкр.

створа i-того лога hi

= hН.

В конце створа i-того

В конце створа i-того

В конце створа i-того

лога h

i

> h

кр

лога h

i

≥ hН

лога h

i

= hН

3.При

—соблюдениеусловийдвумятипамипараметров

h.

i иЕсли уклон дна русла

ii равен значению критического уклона

iкр

( ii

=

iкр), т. е. глубина

равномерного движения потока h

0

равна кри-

(h

= h

тической глубине потока h

кр

0

кр

), то существуют следующие виды

кривой свободной поверхности, рис. 6:

взоне а — кривая подпора а3;

взоне с — прямая подпора (или кривая подпора малой кривизны)с3.

94

Рис. 6. Кривые свободной поверхности потока при h0 = hкр— поток находится в спокойном состоянии

Зона a

При hi > hкр = h0 (hН)

кривая подпора а3

В верхней (начальной) части кривая линия находится на линии нормальных и критических глубин (N-K), в нижней (конечной) части кривая она близка к горизонтальной прямой.

Зона с

При hi < h0 (hН) = hкр

кривая подпора с3

В верхней (начальной) части линия асимптотически приближается к линии нормальных глубин (N) в нижней (конечной) части линия находится на линиях нормальных и критических глубин (N-K).

В начале и середине створа i-того лога	В начале и середине створа i-того лога
hi = hкр = hН.	hi < hкр = hН.
В конце створа i-того лога hi > hкр	В конце створа i-того лога hi = hкр

95

Средняя скорость потока воды (uсрi, м/с) i-того лога определяется по зависимости:

u i ui 1 ui .	(94)
2

Усредненное значение коэффициента Шези (Cсрi) i-того лога определяется по зависимости:

C	i	Ci 1 Ci .	(95)
		2

Усредненное значение гидравлического радиуса (Rсрi, м) i-того лога определяется по зависимости:

R		Ri 1 Ri	.	(96)
i	2

Усредненное значение живого сечения (ωсрi, м2) i-того лога определяется по зависимости:

i i i 1 .	(97)
2

Потери напора (hтр, м) между створами i-того лога определяются по зависимости:

		u2	L
h		i	i	.	(98)
		C2
			R
		i	i

Исходя из уравнения Бернулли, определяется длина кривой свободной поверхности потока (li, м) i-того лога по формулам:

(99)

96

Если длина кривой свободной поверхности потокаli меньше расстояния между створами Lлi (li < Lлi), то hi в конце и середине i-того участка лога достигнет значений hH или hкрi (зоны а, в, с).

В противном случае, при (li > Lлi), глубина потока (hiуточн) в конце участка i-того лога должна быть уточнена по формуле:

h	h h		hi 1 (hi hi 1 ) ii .	(100)
i	i	i 1	L i

Площадь максимального затопления территории между створами i-того лога (Si, м2) определяется по формуле:

h		(m	+ m	) i	+ h	( m	+ m	) i		(101)
Si =	i−1	i−1	i−1	i−1	i	i	i	i	L i.
				2

Площадь максимального затопления контролируемой территории (SЗТ, м2) между всеми створами i-тых логов определяется по формуле:

i
SЗТ Si .	(102)
1

Площадь контролируемой территории (SКТ, м2), расположенной в границах между створами всехi-тых логов, определяется по формуле:

i
SКТ В i L i .	(103)
1

Гидродинамическое давление на сооружения, расположенные вi-том логе, определяется по зависимости:

Pi		2,7 u2 i	,	(104)
	2

где ρж —плотность воды при текущей ее температуре, кг/м3.

Поперечное сечение (Ski, м2), обеспечивающее отвод потока с i-того лога определяется по зависимости:

Ski	Qi	.	(105)
	u i

Расчет по приведенным зависимостям повторяется для каждого последующего i-того лога.

97

Поитогамрасчетоввсехлоговграфическиформируетсяобщаякривая свободной поверхности потока на всех i-тых участках лога в границах НТ (КТ)—зоны вероятного затопления местности, как совокупности кривых свободных поверхностей потоков определенных для нескольких участков (логов), характеризующихся соответствующими значениями глубин (h1, h2, h3, h4 и т. д.) в начальных, средних и конечных створах их логов, а также на основе сведений о типах кривых свободных поверх-

ностей (a1,2,3; b1,2,3; c1,2,3) и отношениях длин кривых свободных поверхностей потоков к длинам i-тых участков логов (li/Lлi).

Приведенный математический аппарат позволяет рассчитать гидродинамические параметры потока (в том числе ширину потока, направленного вдоль оси реки иплощадь затопления) выбранного участка местности—НТ (КТ), разделенной на i-тое количество логов.

Полученные расчетные площади затопления НТ (КТ) необходимо уточнить согласно соответствующим гипотезам МСП иМКП и нанести на соответствующий план (карту), после чего определить границы зоны вероятного затопления контролируемого НП. Сиспользованием топографических или электронных карт рельефа местности из территорий зон затоплений НТ (КТ) и НП, необходимо исключить участки местности, высота рельефа местности которых будет выше крайних точек (вурезах воды) в сечениях i-тых логов реки, в которых зафиксированы уровни подъема воды (hi–1 и hi), при этом промежуточные значения уровней подъема воды вкрайних точках береговых линий по длине каждого лога определяются методом интерполяции.

4.3. Выходные данные модели для прогнозирования наводнений вследствие паводков

Выходными данными ПАМ-НВ при краткосрочном прогнозировании являются:

1. Характеристика зон затопления местности при паводках, вызванных обильными осадками:

а) реализуемые с применением байесовского классификатора: отклонения фактического значения площади затопления местности при наводнении, в границах которого расположен НП, от ее расчетного значения в течение суток, через каждые 3 ч;

98

б)реализуемые сиспользованием аналитической обработки результатов вероятностной оценки иГИС: прогнозируемые площади иполигоны затопления КТ и НП в течение суток, через каждые 3 ч;

в)исходные данные, используемые на каждом шаге прогнозирования.

2.Численность населения, попавшего в зону затопления. Характеристика структуры потерь и пострадавших среди населения в зоне затопления НП.

3.Численность биологических активов, попавших взону затопления НП, и структура их вероятных потерь.

4.Количество и структура повреждений зданий и сооружений, попавших в зону затопления, по категориям: жилые дома (многоквартирные, частные); социально-значимые объекты (школы, больницы, детские сады и т. д.); объекты транспортной инфраструктуры; объекты экономики (производственные, радиационные; биологические и химические опасные объекты и др.).

Выходными данными ПАМ-НВ при среднесрочном прогнозировании паводков, вызванных обильными осадками, являются:

а) реализуемые с применением байесовского классификатора: отклонения фактического значения максимальной площади затопления местности при наводнении, в границах которого расположен НП, от ее расчетного значения, втечение 10 суток, через каждые сутки; результаты вероятностной оценки возможности возникновения НВ на территории,

вграницах которой расположен НП в течение 10 суток; результаты вероятностной оценки возможности образования катастрофического затоплении территории, в границах которой расположен НП в течение 10 суток;

б) реализуемые с использованием аналитической обработки результатов вероятностной оценки и ГИС: прогнозируемые максимальные площади и полигоны затопления КТ и НП в течение 10 суток, через каждые сутки;

в) исходные расчетные данные, используемые при прогнозировании.

99

Глава 5.

Модель для прогнозирования последствий отключения теплоснабжения

Основными причинами, приводящими к аварийным отключениям теплоснабжения (ОТ) на распределительных электросетях, являются [51]: стихийные природные явления; физические (конструктивные), в том числе механические повреждения в результате строительных и ремонтных работ; действия (бездействия) обслуживающего персонала (человеческий фактор); технологические нарушения, в том числе функциональные отказы вработе оборудования тепловой сети ипотребителей тепловой энергии.

5.1.Входные данные модели для прогнозирования последствий отключения теплоснабжения

Основными входными данными для формирования базового обучающего множества ПАМ-ОТ в отношении НТ служат следующие данные [52, 53]: характеристики систем теплоснабжения и потребителей; характеристики отказов систем теплоснабжения; характеристики пониженного (аварийного) теплоснабжения потребителей; параметры метеорологической обстановки.

Основным источником данных для подготовки характеристик систем теплоснабжения и потребителей являются схемы теплоснабжения, разрабатываемые согласно требованиям [54, 55].

В результате подготовки каждой расчетной схемы ТС должны быть определены следующие данные: общие параметры ТС; перечни участков ТС и их характеристики; перечни ЗРА и их характеристики; перечни потребителей и их характеристики; относительные часовые расходы теплоносителя у потребителей в послеаварийных режимах; перечни участков ТС и ЗРА, выход которых из строя не нарушает расчетный уровень теплоснабжения потребителей.

100