Гидродинамические аварии и их последствия

Гидродинамическая авария – это чрезвычайное событие, связанное с выводом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопление обширных территорий.

Разрушение (прорыв) гидротехнических сооружений происходит в результате действия сил природы (землетрясения, ураганы, размывы плотин) или воздействия человека, а также из-за конструктивных дефектов или ошибок проектирования.

Прорыв плотины является начальной фазой гидродинамической аварии и представляет собой процесс образования прорана и неконтролируемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа в нижний бьеф, который устремляется через проран.

Проран – отверстие (брешь), образовавшееся при прорыве водным потоком напорного гидротехнического сооружения (плотины) или под воздействием внешних факторов.

Устремляющийся в проран поток воды образует волну прорыва, имеющую значительную высоту гребня, скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Скорость движения гребня волны прорыва составляет:

· для равнинных рек – 8-10 км/ч (2,2 – 2,8 м/с);

· для горных рек – 12-20 км/ч (3,3 – 5,6 м/с); (4.1)

· высота гребня волны – 2-12м.

Последствия прорыва плотины характеризуется в стремительном затоплении местности, прилегающей к реке, волной прорыва и возникновения наводнения. Затопленную часть местности глубиной потока h_n >0,5 называют зоной возможного затопления.

В зависимости от последствий воздействия гидропотока в зоне возможного затопления выделяют зону катастрофического затопления, в пределах которой распространяется волна прорыва, вызывающая массовые потери людей, разрушения зданий и сооружений, уничтожение других материальных ценностей.

Для равнинных рек ориентировочные границы участков зон возможных затоплений по степени опасности воздействия волны прорыва на наземные объекты удалены от плотины:

· чрезвычайно опасных участков 3-4 км, (4.2)

· для опасных участков на 8-20 км.

Участки зоны чрезвычайно опасного затопления характеризуются возможными полными и сильными разрушениями наземных зданий и сооружений на большей его части при условии:

· глубина потока h_n ≥4 м, (4.3)

· скорость потока V_n ≥2,2 м/с.

Участки зоны опасного затопления характеризуются возможными средними и слабыми разрушениями наземных зданий и сооружений на большей его части при условии:

· глубина потока h_n =(1- 3) м, (4.4)

· скорость потока V_n =(1-1,5) м/с.

Зоны возможного катастрофического затопления определяются заблаго-временно на стадии проектирования гидроузла. Эти зоны и характеристики волны прорыва отображаются на картах и в специальных атласах, которые составляются для гидроузлов и больших плотин. Держателями этих документов являются штабы Гражданской защиты, министерства, ведомства и их службы на местах, которые возводят и эксплуатируют гидротехнические сооружения.

Время, в течение которого затопленные территории могут находиться под водой, колеблется от 4 часов до нескольких суток.

Размеры затопления определяются исходя из объема водохранилища, способов попуска воды и характеристики реки ниже плотины.

При открытии затворов или частичном разрушении гидроузлов наиболее значительное затопление будет в тех случаях, когда объем водохранилища составит не менее 5 млн. м³. Но и при этом размеры волны попуска будут редко выходить за пределы влияния паводков (см. приложение 16).

При полном и мгновенном разрушении плотин водохранилищ объемом в десятки и сотни миллионов кубометров будут возникать большие волны прорыва часто катастрофического характера. В результате этого произойдет затопление пойм, долин и разрушение искусственных сооружений, находящихся ниже гидроузла. Влияние таких волн прорыва следует учитывать, прежде всего, при прогнозировании размеров затопления.

В том случае, когда гидроузлы имеют земляную плотину, расчет нужно вести на полное ее разрушение, так как прорыв воды через небольшую брешь приведет к быстрому размыву плотины.

Предложенная ниже методика прогнозирования последствий при прорывах плотин водохранилищ позволяет получить только ориентировочные данные о масштабах затопления. Более качественные результаты прогноза можно получить с использованием электронно-вычислительной техники по специально разрабо-танным программам.

Дата добавления: 2015-07-25