4.  Посёлок из малоэтажных деревянных зданий расположен на речном берегу высотой 5 м. Река имеет трапецеидальное русло шириной 100 м и глубиной 10 м, площадь водосбора составляет 500 км². Скорость течения реки 2 м/с, углы наклона берегов равные. Оценить последствия наводнения, обусловленного выпадением осадков интенсивностью 100 мм/ч, в посёлке.

 

Методика расчёта.

Определяются последствия наводнения на объекте экономики.

Исходные данные:

     тип русла реки;

     ширина дна реки а₀, м;

     ширина реки до наводненияb₀, м;

     глубина реки до наводнения h₀, м;

     высота месторасположенияh_м, м;

     углы наклона берегов рекиm, n, град

     скорость течения до наводнения v₀, м/с;

     интенсивность осадков (таяния снега) J, мм/ч;

     площадь водосбора реки F, км²;

     тип объектов.

 

Порядок проведения расчётов.

Выбрать расчётную схему (рисунок 1):

 



 

Рис. 1. Схематизация сечения русла реки

 

где

b — ширина реки во время наводнения, м;

h — высота подъёма воды, м; h_з — глубина затопления, м.

 

1.  Рассчитать расход воды в реке до наводненияQ₀, м³/с:

 

Q₀ = v₀ S₀ ,            (1)

 

где

S₀ — площадь поперечного сечения русла до наводнения:

     для треугольного сечения русла S₀ = 0,5b₀h₀;

     для трапецеидального сечения русла S₀ = 0,5(а₀ + b₀)h₀.

 

2.  Рассчитать расход воды в реке при наводнении Q_max, м³/с:

 

Q_max = Q₀ + JF / 3,6                 (2)

 

3.  Рассчитать высоту подъёма воды в реке при наводнении h, м:

     для треугольного сечения русла реки:

 

h = (2Q_max (h₀)^5/3 / (b₀ v₀))^3/8 – h₀ ,              (3)

 

     для трапецеидального русла реки:

 

h = ((2Q_max((b₀–а₀)/(ctgm+ctg

---

n))^5/3)/(b₀v₀))^3/8–((b₀–а₀)/(ctgm+ctgn)) ,                   (4)

 

при m = n, ctgm = ctgn = (b₀–а₀)/(2h₀).

 

4.  Рассчитать максимальную скорость течения при прохождении наводнения v_max, м/с:

 

v_max = Q_max / S_max ,           (5)

 

где

S_max — площадь поперечного сечения русла при наводнении:

     для треугольного сечения русла S_max = 0,5b h; b = 2 h ctgm; ctgm = b₀ / (2 h₀);

     для трапецеидального сечения русла S_max = 0,5(а₀ + b) h, в этом случае при m = n, b = а₀ +2 h ctgm.

 

5.  Рассчитать глубину затопления h_з, м:

 

h_з = h – h₀ – h_м ,              (6)

 

6.  Рассчитать максимальную скорость потока наводнения v_з, м/с:

 

v_з = v_max f ,             (7)

 

где

f — параметр удалённости объекта от русла реки (таблица 1).

 

7.  Определить степень повреждения объектов (таблица 2).

8.  Оценить долю повреждённых объектов на затопленных площадях (таблица 3).

 

Пример решения.

Задание. Посёлок из малоэтажных деревянных зданий расположен на речном берегу высотой 5 м. Река имеет треугольное русло шириной 100 м и глубиной 10 м, площадь водосбора составляет 500 км². Скорость течения реки 2 м/с. Оценить последствия наводнения, обусловленного выпадением осадков интенсивностью 100 мм/ч, в посёлке.

 

Решение.

1.  Расход воды в реке до наводнения:

 

S₀ = 0,5b₀h₀ = 0,510010 = 500 м²

 

Q₀ = v₀ S₀ = 2500 = 1000 м³/с

 

2.  Расход воды в реке при наводнении:

 

Q_max = Q₀ + JF / 3,6 = 1000 + 100500 / 3,6  14890 м³/с

 

3.  Высота подъёма воды в реке при наводнении:

 

h = (2 Q_max (h₀)^5/3 / (b₀ v₀))^3/8 – h₀ = (214890(10)^5/3 / (1002))^3/8  27,5 м

 

4.  Максимальная скорость течения при прохождении наводнения:

 

ctgm = b₀ / (2 h₀) = 100 / (210) = 5; b = 2 h ctgm = 227,55 = 275 м

 

S_max = 0,5b h = 0,527527,5 = 3781,25 м²

 

v_max = Q_max / S_max = 14890/3781,25  4 м/с

 

5.  Глубина затопления:

---

 

h_з = h – h₀ – h_м = 27,5 – 10 – 5 = 12,5 м

 

6.  Максимальная скорость потока наводнения:

 

h_з / h = 12,5/27,5  0,45; f  0,45

 

v_з = v_max f = 40,45 = 1,8 м/с

 

7.  Доля повреждённых объектов на затопленных площадях, %:

 

Повреждение объектов	Время затопления, ч
	1	2	3	4	24	48
Затопление подвалов.	6	9	24	48	51	54
Нарушение дорожного движения.	9	18	36	27	57	60
Разрушение уличных покрытий.	—	—	1,8	3,6	18	30
Смыв деревянных домов.	—	4,2	42	54	60	60
Разрушение кирпичных зданий.	—	—	9	24	30	36
Прекращение электроснабжения.	45	54	54	60	60	60
Прекращение телефонной связи.	45	51	60	60	60	60
Повреждение систем газо- и теплоснабжения.	—	—	4,2	6	18	42
Гибель урожая.	—	—	—	—	18	48

 

5.  На складе взрывчатых веществ хранится октоген в количестве 30 т. На расстоянии 100 м расположено промышленное здание смешанного типа размером 30х10х4 м с лёгким металлическим каркасом. В здании работают 30 человек, плотность персонала на территории промышленного здания составляет 1 тыс. чел./км

---

². Для проживания персонала на расстоянии 500 м от склада выстроен посёлок из 20 многоэтажных кирпичных зданий, в каждом из которых находится 100 человек. Плотность людей на территории посёлка составляет 0,1 тыс. чел./км². Оцените обстановку при взрыве всего запаса гексогена на складе.

 

Методика расчёта.

Определяются следующие показатели:

1)      размеры зон возможных поражений;

2)      степень разрушения объектов и размеры завалов (при полном разрушении);

3)      степень поражения людей и количество поражённых людей.

 

Исходные данные:

     тип и масса ВВ G, кг;

     расстояние до эпицентра взрыва R, м;

     тип зданий, их длина А, ширина В и высота Н, м;

     плотность людейP, тыс. чел./км²;

     количество человек в зданииN.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Рассчитать тротиловый эквивалент ВВ, G_тнт, кг:

 

G_тнт = G Q_vВВ / Q_vТНТ ,              (1)

 

где

Q_vВВ, Q_vТНТ — энергия взрыва ВВ и тротила соответственно, кДж/кг (таблица 1).

 

2.  Рассчитать значение избыточного давления во фронте ударной волны Р_Ф, кПа (при условии 1 ≤ R / (G_тнт)^1/3 ≤ 100):

 

Р_Ф = 95 (G_тнт)^1/3 / R + 390 (G_тнт)^2/3 / R² + 1300 G_тнт / R³                  (2)

 

3.  Определить зависимость избыточного давления во фронте ударной волны Р_Ф от расстояния до эпицентра взрыва R Р_Ф = f(R) (построить график).

4.  Определить степень разрушения объектов (таблица 2).

5.  Рассчитать размеры завалов при полном разрушении объектов:

 

Вид взрыва	Размеры завала, м
	длина	ширина	высота
Внутренний	Азав = Н + А	Взав = Н + В	h =  H / (100 + 2,5 H)
Внешний	Азав = 0,5 Н + А	Взав = 0,5 Н + В	h =  H / (100 + 2 H)

---

 

где

 — удельный объём завала на 100 м³ строительного объёма здания (таблица 3).

 

6.  Определить степень поражения людей (таблица 4).

7.  Рассчитать потери людей:

 

Потери, чел.	Вне здания	Внутри здания
Безвозвратные	Nбез = P (Gтнт)2/3	Nбез = Nобщ – Nсан
Санитарные	Nсан = от 3 Nбез до 4 Nбез	Nсан = Nобщ К2
Общие	Nобщ = Nбез + Nсан	Nобщ = N К1

 

где

P — плотность людей, тыс. чел./км²;

G_тнт — тротиловый эквивалент, т;

N — количество человек в здании;

К₂, К₁ — коэффициенты (таблица 5).

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Энергия взрыва конденсированных ВВ в кДж/кг

 

ВВ	Qv	ВВ	Qv
Тротил (ТНТ)	4520	Гремучая ртуть	1790
Гексоген	5360	Амматол 80/20	2650
Октоген	5860	60% нитроглицериновый динамит	2710
Нитроглицерин	6700	Торпекс	7540
Тетрил	4500	Пластичное ВВ	4520

 

Таблица 2.

 

Избыточное давление во фронте ударной волны для разрушения объектов в кПа

 

Объект	Степень разрушения
	полная	сильная	средняя	слабая
Здания жилые
Кирпичные многоэтажные	30–40	20–30	10–20	8–10
Кирпичные малоэтажные	35–45	25–35	15–25	8–15
Деревянные	20–30	12–20	8–12	6–8
Здания промышленные
С тяжёлым металлическим или ж/б каркасом	60–100	40–60	20–40	10–20
С лёгким металлическим каркасом, бескаркасные	80–120	50–80	20–50	10–20
Промышленные объекты
ТЭС	25–40	20–25	15–22	10–15
Котельные	35–45	25–35	15–25	10–15
Трубопроводы наземные	20	50	13	–
Трубопроводы на эстакаде	20–30	30–40	40–50	–
Трансформаторные подстанции	10	40–60	20–40	10–20
ЛЭП	120–200	80–120	50–70	20–40
Водонапорные башни	70	60–70	40–60	20–40
Резервуары, трубопроводы
Стальные, наземные	90	80	55	35
Газгольдеры и ёмкости ГСМ и химических веществ	40	35	25	20
Частично заглублённые для нефтепродуктов	100	75	40	20
Подземные	200	150	75	40
Перекачивающие и компрессорные станции	45–50	35–45	25–35	15–25
Транспорт
Металлические и ж/б мосты	250–300	200–250	150–200	100–150
Ж/д пути	400	250	175	125
Тепловозы массой до 50 т	90	70	50	40
Цистерны	80	70	50	30
Вагоны цельнометаллические	150	90	60	30
Вагоны товарные деревянные	40	35	30	15
Грузовые автомашины	70	50	35	10

---

Смотрите также файлы

• Обработка аудиофайлов для решения профессиональных задач Аудиофайл.pptx

• Химические реакции.doc

• Реабилитация после травм коленного сустава.docx

• Обработка аудиофайлов для решения профессиональных задач Аудиофайл.docx

• Тесты по логистике. Вариант 1 Попадались вопросы с первых 10 страниц и те, что дальше выделены желтым (стр. 61).docx