Учебный вопрос 2. Гидродинамические аварии и их последствия
Гидродинамическая авария – это чрезвычайная ситуация, связанная с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части.
Гидротехнические сооружения (ГТС) – инженерные сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов или для борьбы с разрушительным действием воды.
К основным гидротехническим сооружениям, разрушение (прорыв) которых приводит к гидротехнической аварии, относят: плотины (дамбы, перемычки, запруды и др.), водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы).
Плотины – гидротехнические сооружения напорного типа (искусственные плотины) или природные образования (естественные плотины), создающие разницу уровней воды по руслу реки.
Следовательно, плотина (дамба, шлюз, перемычка и др.) перегораживает реку или иной водосток для подъема уровня воды перед ней с целью создания напора воды на её площадь и образования водохранилища.
Искусственные плотины представляют собой гидротехнические сооружения, созданные человеком для своих нужд и включающие собственно плотины гидроэлектростанций, водозаборов и ирригационные системы, дамбы, перемычки, запруды и т. п.
Естественные плотины– образования в виде запруд и др., созданные действием природных сил, например, в результате оползней, землетрясений, селей, обвалов, лавин, заторов и зажоров.
В зависимости от высоты плотиныделят на низконапорные (до 10м), средненапорные (от 10 до 50м) и высоконапорные (свыше 50м).
В зависимости же от использованных строительных материалов плотины бывают – бетонные, железобетонные, гравитационные, контрфорсные, арочные, каменные, грунтовые (дамбы и т.п.), деревянные.
Участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами называется бьефом. Гидравлический уклон реки – превышение (в метрах) высоты уровня реки на 1000 м длины.
Верхним бьефом плотины называется часть реки выше подпорного сооружения (плотины, шлюза), а часть реки ниже такого сооружения – нижним бьефом. Тело плотины образует нулевой створ. Высота уровня воды в верхнем бьефе плотины – это уровень воды в водохранилище.
К гидродинамическим авариям относятся:
прорывы плотин (дамб, шлюзов) с образованием волн прорыва и катастрофических затоплений или прорывного паводка;
аварийное срабатывание водохранилищ ГЭС в связи с угрозой разрыва гидросооружения (период аккумуляции речного стока называется наполнением водохранилища, а период отдачи наполненной воды — сработкой водохранилища).
Для гидродинамической аварии характерно неуправляемое перемещение больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий.
Причинами разрушения (прорыва) ГТС могут быть:
природные явления или стихийные бедствия (землетрясения, обвалы, оползни, паводки, размыв грунтов, ураганы и т.п.);
техногенные факторы (разрушение конструкций сооружения, эксплуатационно-технические аварии, конструктивные дефекты или ошибки проектирования, нарушение режима водосбора и др.);
ЧС военного времени – современные средства поражения (ССП);
террористические акты.
Начальной фазой гидродинамической аварии (ГА) является прорыв плотины, который представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа через проран в нижний бьеф. Во фронте устремляющегося в проран потока воды образуется волна прорыва - поражающий фактор гидродинамической аварии.
Проран– узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье.
Волна прорыва – волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой.
Основными параметрами ее поражающего действия являются скорость, высота и глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва.
По своей физической сущности волна прорыва представляет собой неустановившееся движение потока воды, при котором глубина, ширина, уклон поверхности и скорость течения изменяются во времени.
Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от объема и глубины водохранилища, площади зеркала водного бассейна, размеров прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бъефах, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы.
Высота волны прорыва, как правило, находится в пределах 2-12м и может достигать 10-30м. Скорость распространения волны прорыва составляет 3-25 км/ч, а для горных и предгорных районов – до 100 км/ч.
Скорость движения волны прорыва V=2,5-5 м/с принимается для зон катастрофического затопления и опасного затопления, а для участков возможного затопления - V=1,5-2,5 м/с.
При этом статическое давление потока воды – не менее 20 кПа (0,2 кгс/см2) с продолжительностью действия не менее 0,25ч.
Характер воздействия на объект поражающего фактора определяется гидродинамическим давлением потока воды (гидропотоком), высотой, глубиной и скоростью потока воды, уровнем и временем затопления, деформацией речного русла, загрязнением гидросферы, почв, грунтов, размыванием и переносом грунтов.
Основным последствием гидродинамической аварии является катастрофическое затопление местности.
Катастрофическое затопление– это бедствие из-за гидродинамической аварии, являющееся результатом разрушения плотины и заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновении наводнения. Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:
максимально возможными высотой и скоростью волны прорыва;
расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва в соответствующий створ (местность);
максимальной глубиной затопления участка местности;
длительностью затопления территории;
границами зоны возможного затопления.
Катастрофическое затопление распространяется со скоростью волны прорыва и приводит через некоторое время после прорыва плотины к затоплению обширных территорий слоем воды более 0,5-10м. При этом образуются зоны затопления.
Зоной затопления при разрушении ГТС называется часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затопляемой водой.
На затопляемой территории выделяют четырезоны катастрофического затопления:
1) Первая зона непосредственно примыкает к гидросооружению и простирается на 6-12 км от него. Высота волны может достигать здесь нескольких метров. Характерен бурный поток воды со скоростью течения 30 км/ч и более. Время прохождения волны 30 мин.
2) Вторая зона - зона быстрого течения (15-20 км/ч). Протяженность этой зоны может быть 15-25 км. Время прохождения волны 50-60 мин.
3) Третья зона - зона среднего течения (10-15 км/ч). Протяженность до 30-50 км. Время прохождения волны 2-3 ч.
4) Четвертая зона - зона слабого течения (разлива). Скорость течения здесь может достигать 6-10 км/ч. Протяженность зоны в зависимости от рельефа местности может составлять 35-70 км.
Рисунок. Зоны критического затопления
Последствия разрушения гидроузлов ранжируются следующим образом: катастрофические, значительные, ощутимые и незначительные.
Таблица. Оценка последствий разрушения гидроузлов
| Градация последствий | Характеристика последствий | Критерии остроты ситуации | ||
| высота волны прорыва в % к максимальной в створе плотины | Время добегания волны прорыва, час | |||
| Катастрофические | Затопления больших территорий (в том числе вне границ долин), паралич хозяйственной деятельности, полное изменение уклада жизни, огромный материальный ущерб, гибель людей | Около 100 | менее 1 | |
| Значительные | Частичное или полное затопление долины реки, существенные нарушения производственной деятельности и резкие изменения уклада жизни, массовая эвакуация населения и материальных ценностей, значительный материальный ущерб | 75 < 100 | > 1 – 4 | |
| Ощутимые | Затопления сравнительно больших участков речных долин, отдельные нарушения уклада жизни и производственной деятельности людей, частичная эвакуация населения, ощутимый материальный ущерб. | 50 < 75 | > 4 – 24 | |
| Незначительные | Небольшие подъемы уровней воды и площади затоплений, сохранение режима жизни и производственной деятельности, незначительный материальный ущерб | < 50 | > 24 | |
Общие потери населения в зависимости от зоны катастрофического затопления представлены в таблице.
Таблица. Общие потери населения в зависимости от зоны катастрофического затопления
| Зона Воздействия | Общие потери | Из общего числа потерь | ||||
| днем | ночью | безвозвратные | возвратные | |||
| днем | ночью | днем | ночью | |||
| 1-ая зона | ||||||
| 2-ая зона | ||||||
| 3-я зона | ||||||
| 4-ая зона |
С целью защитить население при катастрофических затоплениях, предотвратить или максимально уменьшить степень его поражения осуществляют комплекс организационных, инженерно-технических и специальных мер.
Основные меры по защите населения при гидродинамических авариях:
своевременное оповещение населения об угрозе катастрофического затопления и принятие необходимых мер для его защиты;
самостоятельный выход населения из зоны возможного катастрофического затопления до подхода волны прорыва;
организованная эвакуация населения в безопасные районы до подхода волны прорыва;
укрытие населения на незатопленных частях зданий и сооружений, а также на возвышенных участках местности;
организация и проведение аварийно-спасательных работ в зоне затопления;
оказание квалифицированной и специализированной помощи пострадавшим;
проведение неотложных работ по обеспечению жизнедеятельности населения.
Городам и другим населенным пунктам, расположенным ниже по течению от плотин, потенциально угрожает опасность затопления. Поэтому проживающие в них люди должны знать правила безопасного поведения и порядок действий при гидродинамических авариях.
Правила безопасного поведения при гидродинамических авариях
Основное правило: заранее предусмотрите несколько возможных маршрутов эвакуации на возвышенные участки местности. Подготовьте на случай эвакуации ценности и необходимые вещи.
После поступления сообщения об опасности разрушения плотины немедленно перемещайтесь на ближайший возвышенный участок местности и оставайтесь там до тех пор, пока не прибудут спасатели или не спадет вода.
При перемещении по местности, подвергшейся затоплению, соблюдайте осторожность и сообщайте о повреждениях и разрушениях энергетических сетей, канализационных и водопроводных магистралей в соответствующие коммунальные службы.
Не употребляйте в пищу продукты, которые находились в воде, и не используйте для питья непроверенную воду. Колодцы с питьевой водой могут быть использованы после предварительного осушения (полной очистки воды).
Перед входом в здание убедитесь, что нет опасности его дальнейшего разрушения.
Войдя в помещение, не пользуйтесь спичками или другими открытым огнем в качестве источника света, а используйте батарейные фонари.
Не пользуйтесь источниками электроэнергии, пока не будет проверена электрическая сеть.
Откройте все двери и окна для просушки здания, уберите мусор и дайте возможность полам и стенам высохнуть.
Дата добавления: 2015-02-25; просмотров: 4343;