4.3. Прогнозирование обстановки при катастрофических затоплениях
Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и размеров разрушенной плотины (ширины прорана), объема запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического затопления, рельефа местности, времени года и суток.
Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются разрушительная волна прорыва, водяной поток и спокойные воды, которые затопили сушу и объекты экономики, жилищно-коммунального и сельского хозяйства и др.
Степень и характер разрушений при прорывах плотины зависят от следующих факторов:
удаленности объекта от плотины;
величины динамического воздействия волны прорыва на объекты,
которые будут на пути её движения;
скоростным напором водяного потока;
высоты уровня воды на территории объекта;
продолжительности затопления.
Ниже предлагается последовательность прогнозирования масштабов затопления при прорывах плотин. Исходными данными являются:
объём водохранилища, W, м3;
глубина водохранилища перед плотиной, Н, м;
ширина прорана (разрушенного участка), В, м;
расстояние от объекта до плотины, R, км;
отметка уровня воды в реке в районе объекта или в расчетном створе до подхода волны прорыва;
время года и суток.
1. Определяется время опорожнения водохранилища по формуле:
,
час, (4.5)
где:
В
– ширина водохранилища в створе
разрушенного гидроузла или ширина
прорана, м;
-
удельный расход воды на 1 м ширины
прорана, м3/с;
Н
– глубина воды перед плотиной, м.
2. Определяется глубина водяного потока (высота волны затопления) hп в заданном створе на расстоянии R от гидроузла (по таблице 3) в зависимости от глубины водохранилища перед плотиной, Н.
3. Определяется высота гребня волны Hв у разрушенного гидроузла (плотины) по формуле:
,
м (4.6)
В нижних створах в зонах чрезвычайно опасного и опасного затопления на расстояниях до 20 км от плотины высота гребня волны попуска уменьшается и может быть определена из выражения:
,
м, (4.7)
где: hп – глубина потока (затопления) на заданном расстоянии, определяется по таблице 3.
Таблица 3
Глубина водяного потока и продолжительность затопления
|
Параметры |
Расстояние от гидроузла (плотины), км | |||||
|
0 |
25 |
50 |
100 |
150 |
200 | |
|
Глубина водяного потока, hп, м |
0,25Н |
0,2Н |
0,15Н |
0,075Н |
0,05Н |
0,03Н |
|
Продолжительность затопления, Тзат, час |
Т |
1,7Т |
2,6Т |
4Т |
5Т |
6Т |
4. Определяется продолжительность затопления Тзат территории на заданном расстоянии R (из таблицы 3)
,
час (4.8)
5. Определяется возможная глубина затопления территории объекта:
,
м, (4.9)
где: h – глубина затопления рассматриваемой территории, м; hув – геодезическая отметка уровня воды в реке до затопления, м; hп – расчетная глубина волны потока, м; hоб – геодезическая отметка территории рассматриваемого объекта, м.
На топографических картах масштаба 1:100000, 1:50000, 1:25000 по величине hп и горизонтальным геодезическим линиям (отметкам высот) наносятся зоны катастрофического затопления и на основании этого производится оценка масштабов последствий.
6. Определяется время подхода волны попуска к заданному створу (объекту) по формуле:
,
час, (4.10)
где: W – скорость движения волны прорыва, км/час, которая принимается из выражения (4.1) или задается; R – расстояние от плотины до рассматриваемого створа (объекта), км.
7. По величине h и W из приложения 14 определяются степени разрушения элементов объекта.
8. Определяется степень поражения объекта в целом по рекомендациям п.1 §3.3.6.