Рассчет параметров наводнения


Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации:

МДК 1.1 «ТСР» Лабораторная работа ГОУ СПО Московский пожарно-спасательный колледж №57 Тема: Расчет параметров наводнений 1 учебный вопрос Расчет паводковых наводнений Для снижения материального ущерба и повышения безопасности населения проводится заблаговременное краткосрочное прогнозирование возможных последствий наводнения.Под краткосрочным прогнозированием следует понимать составление гидрологического прогноза характера и последствий наводнения не более чем за 12-15 дней до наступления предсказываемого явления.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. 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 паводкого наводнения. При прогнозировании гидрологических и морфологических характеристик должна быть разработана расчетная схема и определены:объемы стока дождевых вод (Wо);максимальные глубины затопления (Н);скорости движения волны (V);временные параметры волны (Т);максимальные расходы потока в естественном состоянии и в период паводкого наводнения (Q);максимальные ширины затоплений (В);временные параметры затоплений (Т). 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 (формированного 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. При прогнозировании гидрологических и морфологических характеристик, выпавшие осадки (Х, 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 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 нулевые створы 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: Fi - площадь водосбора i-го постоянного створа, км2; Hiб - глубина бытового потока, м; Viб - скорость течения бытового потока, м/с; Biб - ширина бытового потока, м; L0 - удаление 0 - створа от источника реки, км; Li-0 - удаление i - створа от 0 - створа, км; Li-1 - удаление предыдущего створа от 0 - створа, км; Ziб - отметка уреза воды бытового потока, м; k - показатель формы долины рек; n - коэффициент орошаемости (стока) дождевых вод; X - максимальные суточные осадки, наблюдаемые в бассейне реки - по данным многолетних наблюдений. Параметры наводненийНаводнение характеризуется основными параметрами водного режима реки - уровнем и расходом воды, а также объемом наводнения. Уровень воды отсчитывается от нуля поста или от ординара. Колебания уровня воды отсчитывается выше и ниже нуля в метрах и сантиметрах при помощи установки футштоков - реек с делениями, устанавливаемая на водомерных постах рек, озер, морей, для наблюдения за уровнем воды. Превышение поверхности воды в реке над поверхностью моря определяется в результате сложения уровня воды на посту с отметкой нуля поста по ординару и дает величину абсолютной отметки уровня в метрах. В России исчисление абсолютных высот суши ведется от среднего уровня Финского залива Балтийского моря у г. Кронштадта ("ЕС" - Балтийская система высот). Объем наводнения измеряется в млн. м3 и определяется посредством умножения суммы средних суточных расходов воды за половодье (паводок) на коэффициент 0,0864 (число миллионов секунд в сутках). Определение гидрологических и морфологических характеристик рекДля 0 - створа.Определение объема стока дождевых вод (W0)W0 = X  F0  n, м3. (1)Определение максимальной глубины затопления (Н) (2)где  - коэффициент шероховатости русла при выходе воды на пойму.Определение высоты волн паводка (Нот)Нот = Нom - Ноб, м. (3)Определение времени добегания фронта волны до 0- створа (Тоф) Тоф = 0, (3.4)т.к. расчет движения волны считаем от 0- створа. Определение скорости движения гребня волны (V) , м/с. (5)Определение времени добегания гребня волны до 0- створа (Тor) , ч. (6)Определение времени добегания хвоста волны до 0- створа (Тох) , ч. (7) Определение максимальной скорости течения потока в 0-ом створе (Vom) , м/с. (8) Определение максимальной ширины потока в створе (Вom) , м. (9) Для i-го створаОпределение расхода бытового потока в створе (Qiб) , м3/с. (10)Определение длины j-го участка реки (L j) L j = Li-0 - Li-1, км. (11)Определение скорости движения фронта волны волны на j-ом участке (Сiф) до i-го створа , м/с. (12) Определение времени добегания фронта волны до i-го створа (Тiф) , ч. (13) Определение времени добегания хвоста волны (Tix) , ч. (14)Определение продолжительности затопления в i-ом створе ( Ti ) Ti = Tiм - Tiф , ч. (15)Определение объема стока в i-ом створе с площади водосбора (Wi) , м3. (16)Определение максимального расхода в i-ом створе , м3/с. (17)Определение максимальной глубины затопления в i-ом створе , м. (18) Определение высоты волн паводка в створе Hir = Him - Hiб , м. (19)Определение скорости движения гребня волны , м/с. (20)Определение максимальной скорости течения в створе , м/с. (21)Определение средней приведенной ширины бытового потока на j-ом участке , м. (22) Определение средней приведенной максимальной ширины на участке , м. (23)Определение площади затопления на j-ом участке , км2. (24)Определение общей площади затопления рассматриваемых участков рек , км2. (25)Определение отметки уреза воды в i-ом створе при максимальной глубине затопления Zim = Ziб + Hir , м. (26) Для вычисления гидрологических характеристик паводковой волны в любом (переменном) створе, находящемся между двумя постоянными, используется составленный график движения паводковой волны по методу линейной интерполяции.Необходимыми условиями составления графика являются:наличие данных не менее чем по 4-м постоянным створам средних и больших рек и 2 створам малых рек;проведение расчета гидрологических характеристикпервый створ выбирать на удалении не менее 4-х часового добегания от 0-го створа.Порядок построения и пользования графиком движения паводковой волны аналогичен графику движения волны прорыва, который рассматривается ниже. 2 учебный вопрос Расчет катастрофических затоплений от разрушений гидротехнических сооружений Причины аварий на водном транспорте:потеря остойчивости с опрокидыванием судна на борт или вверх килем;потеря судном плавучести; столкновение с другим судном или препятствием (рифы, подводные скалы, платформы, айсберги);пожары и взрывы; вытекание на поверхность воды из судна, потерпевшего крушение, горюче-смазочных продуктов и АХОВ. К основным гидротехническим сооружениям, разрушение которых приводит к гидродинамическим авариям, относятся плотины, водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы). Катастрофическое затопление, являющееся следствием гидродинамической аварии, заключается в стремительном затоплении местности волной прорыва. Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и степени разрушения плотины, объемов запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения, рельефа местности, сезона и времени суток происшествия и многих других факторов.Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются: волна прорыва (высота волны, скорость движения) и длительность затопления.Волна прорыва – волна, образующаяся во фронте устремляющегося в пролом потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Волна прорыва, с гидравлической точки зрения, является волной перемещения, которая, в отличие от ветровых волн, возникающих на поверхностях больших водоемов, обладает способностью переносить в направлении своего движения значительные массы воды. Поэтому волну прорыва следует рассматривать как определенную массу воды, движущуюся вниз по реке и непрерывно изменяющую свою форму, размеры и скорость. h - бытовой уровень воды в реке; HB - высота волны; Н - высота потока Начало волны называется фронтом волны, который, перемещаясь с большой скоростью, выдвигается вперед. Фронт волны может быть очень крутым при перемещении больших волн на участках, близких к разрушенному гидроузлу и относительно пологим на больших удалениях от гидроузла.Зона наибольшей высоты волны называется гребнем волны, который движется, как правило, медленнее, чем ее фронт. Еще медленнее движется конец волны - хвост волны. Вследствие различия скоростей этих трех характерных точек волна постепенно растягивается по длине реки, соответственно уменьшая свою высоту и увеличивая длительность прохождения. При этом, в зависимости от высоты волны и уклонов реки на различных участках, а также неодинаковой формы и шероховатости русла и поймы, может наблюдаться некоторое временное ускорение движения гребня, с «перекашиванием» волны, т.е. с относительным укорочением зоны подъема по сравнению с зоной спада. Волна прорыва является основным поражающим фактором при разрушении гидротехнического сооружения, то для определения инженерной обстановки необходимо определить ее параметры: высоту волны - (Нв), глубину потока - (Н), скорость движения и время добегания различных характерных точек волны (фронта, гребня, хвоста) до расчетных створов, расположенных на реке ниже гидроузла (Vфр, Vгр, Vхв и tфр, tгр, tхв), длительность прохождения волны через указанные створы - (Т), равной сумме времени подъема уровней - (Тпод) и времени спада - (Тсп) или разницы между (tхв и tгр). Исходными данными для расчетов параметров волны прорыва являются:объем водохранилища (Wв) млн. м3 , (27)где Нв - глубина водохранилища у плотины в м;Sв - площадь зеркала водохранилища (площадь затопления), в м2.ширина водохранилища перед плотиной - Вw, м;глубина водохранилища перед плотиной - Нв, м;глубина реки ниже плотины - hб, м;отметка уровня воды водохранилища перед плотиной - Ув, м;отметка уровня воды в реке ниже плотины - Ур, м;уклон дна реки - i , (28)где W - объем водохранилища;hб - глубина реки ниже плотины;М - параметр, характеризующий форму поперечного сечения реки, который принимается по рисунку 3.2;Вср - средняя ширина реки на высоте hб.ширина бреши - Вi, м;коэффициент шероховатости реки h, который принимается по табл. 1. Таблица 1 Коэффициенты шероховатости естественных водотоков Форма поперечного сечения русла реки При расчете волны прорыва принимаются следующие допущения:1. разрушение гидроузла, или его части, происходит мгновенно;2. степень разрушения напорного фронта (линии сооружений), поддерживающих напор гидроузла, принимается в процентах (или в долях) от его длины по урезу воды в водохранилище. При частичных разрушениях считается, что брешь образуется одна и находится в самом глубоком месте;глубина бреши считается доходящей до дна водохранилища;3. изменение бреши с течением времени не учитывается, ее форма и размеры считаются постоянными;4. инерционные силы, при определении времени опорожнения водохранилища, не учитываются, т.е. считается, что уровень воды в водохранилище при его опорожнении, все время остается горизонтальным;русло реки и долина реки, затапливаемые при прохождении волны прорыва, схематизируются;5. река по длине считается состоящей из участков с однородными ширинами, глубинами, уклонами и шероховатостями (расчетных участков);6. шероховатость русла и поймы принимается средней для всего сечения и расчетного участка и не зависящей от глубины наполнения долины реки;7. расчет основных параметров волны прорыва производится по динамической оси потока. Порядок расчета параметров волны прорыва1.Определение высоты волны прорываНВI = 0,6Н - hб , м, (29) где Н - глубина водохранилища у плотины, м; hб -глубина реки типа плотины, м.2. Определение времени прохождения волны прорыва через створ разрушенной плотины (время полного опорожнения водохранилища) , ч, (30)где WB - объем водохранилища;А - коэффициент кривизны водохранилища, для ориентировочного расчета принимается равный - 2;- параметр, характеризующий форму русла реки;Вi - ширина прорыва, м;Н - глубина водохранилища перед гидроузлом. 3. Определение времени добегания волны прорыва до I - го створа , ч, (31)где L1 - длина I-го участка реки; V1 - скорость движения волны прорыва на I-м участке, определяемая по таблице 2.4. Определение времени добегания волны прорыва до 2-го створа,где L2 - длина второго участка, км (т.е. от первого до второго створа); V2 - скорость движения волны прорыва на 2-м участке, км/ч. Для получения параметров волны прорыва в последующих створах поступают аналогичным способом с учетом примечания к таблице 2По полученным данным о волне прорыва во всех створах строится график движения волны прорыва.Рассмотрим последовательность построения графика движения волны прорыва и оценки возможной обстановки в зоне катастрофического затопления при разрушении гидротехнического сооружения на следующем примере. Значения отношений высоты волны прорыва и продолжительность ее прохождения через створ Примечание: 1. При больших значениях t1/ТI ориентировочно можно принимать НВII/НВI= 0,3, а ТII/ТI = 2,6 – 3.2. Данные таблицы справедливы только для второго створа, при определении параметров волны в третьем створе t1/ТI заменяется отношением t2/ТII + t1 , а в четвертом t3/ТIII + t1 + t2 и т.д.

Приложенные файлы

  • ppt 5988285
    Размер файла: 710 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий