Прогнозирование и оценка обстановки при гидротехнических авариях

Гидродинамическая авария - авария на гидротехническом сооружении (ГТС), связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации.

При прорыве плотины в ней образуется проран, от размеров которого зависят объем и скорость падения вод верхнего бьефа в нижний бьеф ГОО и параметры волны прорыва.

Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются: волна прорыва, характеризующаяся высотой волны и скоростью движения, и длительность затопления.

Схематично продольный разрез такой сформировавшейся волны показан на рис.1.8.

Рис.1.8 Схематический продольный разрез волны прорыва

 

Параметры волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки и характеризуются на расстоянии L (км) от ГТС высотой гребня h (м) и скоростью v (м/с), определяемыми по формулам

; ,                                           (1.89)

где A_h, B_h, A_v, B_v - коэффициенты, зависящие от высоты уровня воды в верхнем бьефе плотины (уровня воды водохранилище) Н ₀ (м), гидравлического уклона реки i (превышение в метрах высоты уровня реки на 1000 м длины) и относительной ширины прорана В (проран – узкий проток в теле плотины), значения которых приведены в табл. 1.25.

Таблица 1.25 -- Значения коэффициентов в формуле 1.89

		Уклон
Н 0,	В	i = 1∙10 ^-4				i = 1 ∙10 ^-3
м		Ah	Bh	Av	Bv	Ah	Bh	Av	Bv
20 40 80	1	100 280 720	90 150 286	9 20 39	7 9 12	40 110 300	10 30 60	16 32 62	21 24 29
20 40 80	0,5	128 340 844	204 332 588	11 19 34	11 14 17	56 124 310	51 89 166	18 32 61	38 44 52
20 40 80	0,25	140 220 880	192 388 780	8 13 23	21 21 21	40 108 316	38 74 146	15 30 61	43 50 65

 

Время прихода гребня _гр и фронта _ф волны прорыва определяются по табл.1.26 в зависимости от Н ₀, i и удаленности створа объекта от ГТС L.

Таблица 1.26 -- Время прихода гребня ( _гр, ч) и фронта ( _ф, ч) волны прорыва при разной высоте уровня воды в водохранилище

L,

Н0 = 20

Н0 = 40

Н0 = 80

км

i =10 ^-4

i =10 ^–3

i =10 ^-4

i =10 ^-3

i =10 ^–4

i =10 ^-3

ф

гр

ф

гр

ф

гр

ф

гр

ф

гр

ф

гр

5 10 20 40 80

0,2 0,5 1,6 5 13

1,8 4 7 14 30

0,2 0,6 2 4 11

1,2 2,4 5 10 21

0,1 0,3 1,0 3 8

2 3 6 10 21

0,1 0,3 1 2 6

1,2 2 4 7 14

0,1 0,2 0,5 1,2 3

1,1 1,7 3 5 9

0,1 0,1 0,4 1 3

0,2 0,4 1 2 4

 

Продолжительность затопления территории объекта _зат (ч) определяется по формуле

,                                                                (1.90)

где  - коэффициент, зависящий от высоты плотины Н ₀ (м), гидравлического уклона реки i и расстояния до объекта L (км) (табл. 1.27); h_м – высота месторасположения объекта, м.

Таблица 1.27 -- Значения коэффициента

i∙L / H0	Относительная высота плотины Н 0 (м) от средней глубины реки в нижнем бьефе h 0 (м)
	H0 / h0= 10	H0 / h0= 20
0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6	15,5 14,0 12,5 11,0 9,5 8,3	18,0 16,0 14,0 12,0 10,8 9,9

Примечание: L – в м.

В зависимости от скорости движения и глубины затопления h _з, равной h _з= h_гр- h_м, степень разрушения зданий и сооружений будет различной (табл.1.28).

Таблица 1.28 -- Значения параметров волны прорыва, приводящие к разрушениям объектов

Наименование	Степень разрушения
Объекта	Сильная		Средняя.		Слабая
	v, м/с	h, м	v, м/с	h, м	v, м/с	h, м

Здания и сооружения портов