Файл: BZhD_metodichka.doc

Перша методика призначена для визначення параметрів хвилі прориву і характеристик зони затоплення при зруйнуванні греблі (дамби) водосховища.

Вихідні дані для виконання розрахунків:

• обсяг водосховища − W, м³;

• глибина води перед дамбою (глибина прорану) − H, м;

• довжина прорану або ділянки переливу води через гребінь дамби – В, м;

• середня швидкість руху хвилі прориву (попуску) − u, м/с;

• відстань від дамби (водоймища) до об'єкту, − R, км.

Порядок виконання розрахунків:

І. Визначення параметрів хвилі прориву на заданій відстані R від дамби (рис. 2.2.1).

1. Знаходять час підходу хвилі прориву на задану відстань R (до об'єкту):

, год

Значення u=5−7 м/с приймаються для зон катастрофічного і надзвичайно небезпечного затоплень; для ділянок можливого затоплення – u= 1,5−2,5 м/с.

2. Визначається висота хвилі прориву h на відстані R від дамби (греблі):

, м

де m – коефіцієнт, значення якого залежить від R − відстані до об'єкту (табл. 2.2.6).

Таблиця 2.2.6

Значення коефіцієнтів m і m1, як функцій

відстані від дамби до створу об'єкту

3. Розраховується час спорожнення водосховища (водоймища) за допомогою формули:

, год.

де N – максимальні витрати води через 1 м довжини прорану (ділянки переливу води через гребінь дамби), м³/с·м − визначається за допомогою табл. 2.2.7.

Таблиця 2.2.7

Максимальна витрата води через 1 м довжини прорану

4. Оцінюється тривалість (t) проходження хвилі прориву у заданому створі гідровузла на відстані R:

t=m1T , год.

де m1 – коефіцієнт (табл. 2.2.6), який залежить від R.

ІІ. За даними розрахунків за допомогою табл. 2.2.5 оцінюють ступінь зруйнування об'єкту.

Приклад. Обсяг води у водосховищі W = 70·10⁶ м³, довжина прорану B = 100 м, глибина води перед дамбою H = 50 м, середня швидкість руху хвилі прориву u = 5 м/с. Визначити параметри хвилі прориву на відстані R = 25 км від дамби до створу об'єкта.

Розв’язання завдання.

1. Розраховують час підходу хвилі прориву до створу об'єкту:

t_під= R/3600u = 25·10³/3600·5=1,4 (год.).

5. Визначають висоту хвилі прориву:

У табл. 2.2.7 для R = 25 км знаходять коефіцієнт m = 0,2, тоді:

h = mH = 0,2H = 0,2·50 = 10 (м).

3. Розраховують час спорожнення водосховища по формулі:

T = W/3600·N·B.

Значення N знаходять у табл. 2.2.8. При H = 50м: N = 350 м³/с·м:

T= 70·10⁶/350·100·3600 = 0,56 (год.).

4. Оцінюють тривалість проходження хвилі прориву t через об'єкт на відстані R.

У табл. 2.2.7 для R = 25 км визначають коефіцієнт m1=1,7. Тоді:

t = m1T=1,7T=1,7·0,56=0,94 (год.).

Висновок: h = 10 м; t_під = 1,4 год.; T = 0,56 год.; t = 0,94 год.

Друга методика призначена для визначення параметрів хвилі прориву і зони затоплення при зруйнуванні гідротехнічних споруд на малих і великих річках.

В даному випадку при зруйнуванні гідротехнічних споруд при недостатньому водоскиді (перелив води через гребінь дамби) також утворюється хвиля прориву (рис. 2.2.1), яка так само характеризується висотою і швидкістю поширення.

Вихідні дані:

• висота рівня води у верхньому б’єфі дамби (рівень води у водосховищі − Н), м;

• параметр прорану в безрозмірному вигляді (l – довжина дамби) В_б = B/l;

• гідравлічний ухил річки; i, м;

• віддаленість створу об'єкту від дамби − R, км;

• висота місця розташування об'єкту − h_м, м;

Порядок виконання розрахунків:

1. Визначається висота хвилі прориву − h, м:

де А₁ і В₁ – коефіцієнти, залежні від H, B_б і i, значення яких знаходять у табл. 2.2.8.

Таблиця 2.2.8

Значення коефіцієнтів А_i і В_i при гідравлічному ухилі річки i

2. Розраховують швидкість руху хвилі прориву (u, м/с):

, м/с

де А₂ і В₂ – коефіцієнти, що залежать від H, B_б і i, значення яких визначають за табл. 2.2.8.

3. Оцінюють час підходу гребеня t_гр і фронту t_фр хвилі прориву за допомогою табл. 2.2.9 при відомих R, H, i.

Таблиця 2.2.9

Час підходу гребеня (t_гр) і фронту хвилі прориву (t_фр) , год.

4. Розраховується тривалість затоплення території об'єкту (t_зат) за допомогою формули:

t_зат = в(t_гр − t_фр)(1−h_м / h),

де в – коефіцієнт, значення якого знаходять у табл. 2.2.10 як функцію висоти дамби (Н) і відношення i R/H.

5. Ступінь зруйнування елементів об'єкту економіки (будівлі, устаткування, і т. п.) залежно від швидкості і висоти хвилі прориву оцінюється за допомогою табл. 2.2.5.

Таблиця 2.2.10

Значення коефіцієнту в

Приклад. В результаті весняної повені відбувся підйом рівня води в річці Тетерів, через яку наведений металевий міст. На березі річки розташований населений пункт Коптяжка, і недалеко від нього створено водосховище. Після прориву дамби через проран в ній з параметром в безрозмірному вигляді − В_б = 0,5 почалося різке збільшення рівня води в р. Тетерів і гідропонік спрямувався до населеного пункту Коптяжка. Відомі висота рівня води у верхньому б’єфі дамби Н = 80 м, видалення створу об'єкту від дамби R = 5 км, гідравлічний ухил водної поверхні річки i = 1·10^-3, а також висота місця розташування об'єкту h_м = 2 м, максимальна висота затоплення ділянки місцевості (селища) по створу об'єкту h_зат= 8 м і висота прямокутника, еквівалентного за площею змоченому периметру в створі об'єкту, h_ср= 5 м. Об'єкт економіки: будівлі – каркасні панельні; склади – цегляні; кабель електромережі − підземний. В населеному пункті Коптяжка одноповерхові цегляні будинки, їх підвали – кам'яні. До кожного будинку проведені труби газопостачання. Вулиця в селищі вкрита асфальтобетоном.