2.2. Методика прогнозирования и оценки последствий наводнений
Прогнозирование обстановки при наводнении сводится к определению высоты подъема воды в реке, ширины реки во время паводка (половодья), высоты и скорости потока затопления. При оценке обстановки определяется возможный характер повреждений элементов инженерно технического комплекса (ИТК).
Обстановка в районе наводнений характеризуется комплексом параметров, которые зависят от особенности сечения русла реки, скорости воды и её расхода, интенсивности осадков (таяния снега) и др.
1. Представляют схематически сечение русла реки треугольным (рис. 2.1,а), или трапецеидальным (рис. 2.1, б).
2. Находят площадь сечения реки до паводка S0 по формулам:
для треугольного сечения (рис. 2.1,а)
(2.1)
– для трапецеидального сечения (рис. 2.1, б).
(2.2)
3. Определяют расход воды в реке до наступления наводнения (паводка) по формуле
, м3/с, (2.3)
где V0 – скорость воды в реке до наступления паводка, м/с.
а) б)
Рис. 2.1. Расчетная схема сечения реки:
а – треугольное сечение, б – трапецеидальное сечение; а0 – ширина дна реки; b0, b – ширина реки до и во время паводка; h0, h, hз, hм– глубина реки до и во время паводка, высота затопления местности и расположение её от первоначального уровня реки; m, n – углы наклона берегов реки
4. Определяют расход воды после выпадения осадков (таяния снега) и наступления половодья (паводка) по формуле
, м3/с (2.4)
где J – интенсивность осадков (таяния снега), мм/ч.;
F– площадь выпадения осадков, км2
Площадь водосбора бассейна реки определяется по формуле
,
где L – длина участка реки, км.
Количество талой воды, Jт, поступающей на поверхность речного бассейна при таянии снега определяется по формуле
,
где Fn – относительная площадь подачи воды в долях единицы;
m – водоотдача снега, мм/сутки, определяемая по формуле
,
здесь hс – интенсивность снеготаяния, мм/сутки;
Z0 – относительная (в долях единицы) убыль снега, при которой он начинает отдавать воду.
5. Определяют высоту подъема воды в реке (см. рис. 2.1а, 2.1б) при прохождении паводка:
а) (2.5)
б) м.
6. Определяют максимальную скорость потока Vmax воды при прохождении паводка по формуле
, м/с (2.6)
где Smax – площадь поперечного сечения потока при прохождении паводка, м2, определяемая по формулам (2.1) и (2.2), в которые вместо h0 подставляют (h0+ h), а вместо b0 подставляют b.
Значение величины b находят из подобия треугольников с высотами h0 и h0+h и сторонами соответственно b0 и b.
Для треугольного сечения реки , (2.7)
а для трапецеидального – . (2.8)
Ширина затапливаемой территории при наводнении Ш определяется по формуле
,
где - угол наклона береговой черты, град.
7. Поражающее действие паводка определяется глубиной hз и максимальной скоростью потока затопления Vз, которые находят по формулам:
, м (2.9)
, м/с (2.10)
где f – параметр, характеризующий удаленность объекта от русла реки, б/р.
Параметр f определяется по табл. 2.1.
Поражающее действие волны затопления паводка аналогично поражающему действию волны прорыва и может быть оценено по прил.1 в зависимости от скорости движения и высоты гребня волны.
В отличие от волны прорыва наводнение и паводок оказывают более продолжительное действие (табл. 2.2), усугубляющее первоначальное разрушающее воздействие волны прорыва.
Таблица 2.1
Значения параметра f
h3/h |
Для трапециидального профиля реки |
Для треугольного профиля реки |
0,0 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,2 |
0,38 |
0,5 |
0,4 |
0,60 |
0,72 |
0,6 |
0,76 |
0,96 |
0,8 |
0,92 |
1,17 |
1,0 |
1,12 |
1,32 |
0,7 |
0,84 |
1,07 |
Таблица 2.2