Навігація
Головна
 
Головна arrow БЖД arrow Безпека життєдіяльності
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Прогнозування і оцінка обстановки при радіаційних аваріях

Гідродинамічно небезпечний об'єкт (МГО) - споруда або природне утворення, що створює різницю рівнів води до і після нього. До МГО відносяться гідротехнічні споруди напірного фронту і природні греблі.

В даний час в Росії значна кількість водосховищ за 40-50 і більше років експлуатації мають значний знос, а їх обладнання фізично і морально застаріло. Особливу тривогу серед них викликають 1400 аварійних водогосподарських об'єктів, основна частина яких побудована господарським способом, без складання необхідної проектно-кошторисної документації та з незадовільною якістю виконання робіт. Ці об'єкти призначалися в основному для потреб сільгосппідприємств, які в даний час акціоновані, роздроблені і не можуть забезпечити підтримку МГО в технічно справному стані. Для таких споруд терміни експлуатації 30 і більше років є критичними за умовами забезпечення безпеки. Поданим світової статистики, саме при експлуатації об'єктів більше 30-40 років зростає ймовірність аварій гідротехнічних споруд. Становище ускладнюється ще тим, що останнім часом йде активна незаконна забудова періодично затоплюваних територій гідровузлів, чим створюється передумова до створення надзвичайних ситуацій в цих зонах, особливо в паводковий період або при виникненні гідродинамічної аварії.

Гідродинамічна аварія - аварія на гідротехнічному спорудженні (ГТС), пов'язана з поширенням з великою швидкістю води і створює загрозу виникнення техногенної надзвичайної ситуації.

Аварія на ГТС може відбутися через вплив сил природи (землетруси, урагани, обвали, зсуви і т.д.), конструктивних дефектів, порушення правил експлуатації, впливу паводків, руйнування підстави, недостатності викидів і т.д., а у воєнний час - як результат впливу по ним засобів ураження.

При прориві греблі в ній утворюється проран, від розмірів якого залежать обсяг і швидкість падіння вод верхнього б'єфу в нижній б'єф МГО і параметри хвилі прориву.

Катастрофічне затоплення, що є наслідком гідродинамічної аварії, полягає в стрімкому затопленні місцевості хвилею прориву. Масштаби наслідків гідродинамічних аварій залежать від параметрів і технічного стану гідровузла, характеру і ступеня руйнування греблі, обсягів запасів води у водосховищі, характеристик хвилі прориву і катастрофічної повені, рельєфу місцевості, сезону та часу доби події і багатьох інших факторів.

Основними вражаючими факторами катастрофічного затоплення є: хвиля прориву, що характеризується висотою хвилі і швидкістю руху, і тривалість затоплення.

Хвиля прориву - хвиля, що утворюється у фронті устремляющегося в пролом потоку води, що має, як правило, значну висоту гребеня і швидкість руху і володіє великою руйнівною силою. Вона утворюється при одночасному накладенні двох процесів: падіння вод водосховища з верхнього в нижній б'єф, що породжує хвилю, і різкого збільшення об'єму води в місці падіння, що викликає перетік води з цього місця в інше, де рівень води нижче.

Хвиля прориву, з гідравлічною точки зору, є вільний переміщення, яка, на відміну від вітрових хвиль, що виникають на поверхнях великих водойм, має здатність переносити в напрямку свого руху значні маси води. Тому хвилю прориву слід розглядати як певну масу води, яка рухається вниз по річці і безперервно змінює свою форму, розміри і швидкість.

Схемний поздовжній розріз хвилі прориву

Рис. 5.11. Схемний поздовжній розріз хвилі прориву

Руйнівна дія хвилі прориву є результатом:

різкої зміни рівня води в нижньому і верхньому б'єфах при руйнуванні напірного фронту;

безпосереднього впливу маси води, що переміщається з великою швидкістю;

зміни міцності грунту в заснований і і споруд внаслідок фільтрації та насичення його водою; розмиву і переміщення великих мас грунту; переміщення з великими швидкостями уламків зруйнованих будівель і споруд та їх таранного впливу.

Вплив хвилі прориву на об'єкти подібно впливу ударної хвилі повітряного ядерного вибуху, але відрізняється від нього в першу чергу тим, що чинним тілом є вода.

Схематично поздовжній розріз такий сформувалася хвилі показаний на рис. 5.11.

Початок хвилі називається фронтом хвилі, який, переміщаючись з великою швидкістю, висувається вперед. Фронт хвилі може бути дуже крутим при переміщенні великих хвиль на ділянках, близьких до зруйнованого гідровузлу, і відносно пологим - на великих відстанях від гідровузла.

Зона найбільшої висоти хвилі називається гребенем хвилі, який рухається, як правило, повільніше, ніж її фронт. Ще повільніше рухається кінець хвилі - хвіст хвилі. Внаслідок відмінності швидкостей цих трьох характерних точок хвиля поступово розтягується подлине річки, відповідно зменшуючи свою висоту і збільшуючи тривалість проходження. При цьому залежно від висоти хвилі і ухилів річки на різних ділянках, а також неоднакової форми і шорсткості русла та заплави може спостерігатися деяке тимчасове прискорення руху гребеня, з "перекосу" хвилі, тобто з відносним укороченням зони підйому в порівнянні з зоною спаду.

Прорив гребель призводить до затоплення місцевості. Зона затоплення утворюється наступним чином. Хвиля прориву у своєму русі вздовж русла річки безперервно змінює висоту, швидкість руху, ширину та інші параметри. Ця хвиля має зони підйому рівнів води і зони їх спаду, які називаються фронтом хвилі прориву. Фронт хвилі прориву може бути дуже крутим при переміщенні великих хвиль на ділянках, близьких до зруйнованого МГО, і відносно пологим на значній відстані від нього.

Слідом за фронтом хвилі прориву висота її починає інтенсивно збільшуватися, досягаючи через деякий час максимуму, що перевищує бровки берегів річки, в результаті чого починається затоплення заплав. При цьому утворюються косі течії, які формують так званий головний клин, що має в плані форму криволінійного трикутника.

Після припинення підйому рівнів по всій ширині потоку настане більш-менш тривалий період руху, близький до сталому. Цей період буде тим довший, чим більший об'єм водосховища. Останньою фазою утворення зони затоплення є спад рівнів. Після проходження хвилі прориву залишається перезволожений заплава і сільнодеформірованное русло річки, оскільки швидкість води у хвилі може перевищувати розрахункові нерозмиваюча швидкості для грунтів, що складають дно річки і заплави.

З наведеного опису видно, що навіть у схематизованих умовах головні параметри хвилі прориву (глибина, ширина, швидкість руху) у кожному створі змінюються не тільки по довжині і висоті, але і по ширині потоку, тобто потік є просторовим і дуже складним за формою.

Так як хвиля прориву є основним вражаючим фактором при руйнуванні гідротехнічної споруди, то для визначення показників обстановки в зоні катастрофічного затоплення необхідно визначити її параметри: висоту хвилі, глибину потоку, швидкість руху і час добігання різних характерних точок хвилі (фронту, гребеня, хвоста) до розрахункових створів, розташованих на річці нижче гідровузла, а також тривалість проходження хвилі через зазначені створи. На підставі відомих параметрів хвилі прориву виявляються показники втрат і руйнувань і визначаються заходи щодо ліквідації наслідків.

Параметри хвилі прориву залежать від гідрологічних і топографічних умов річки і характеризуються на відстані L (км) від ГТС висотою гребеня h (м) і швидкістю v (м / с), що визначаються за формулами:

(5.106)

де A h, B h, A v, B v - коефіцієнти, залежні від висоти рівня води у верхньому б'єфі греблі (рівня води водосховище) Н 0 (м), гідравлічного ухилу річки i (перевищення в метрах висоти рівня річки на 1000 м довжини ) і відносної ширини прорана В (проран - вузька протока в тілі греблі), значення яких наведено в табл. 5.42.

Таблиця 5.42

Значення коефіцієнтів у формулі 5.106

Н а, м

У

Ухил

i = 1 · 10 -4

i = 1 · 10 -3

A h

B h

А v

B v

А h

B h

А v

B v

20

I

100

90

9

7

40

10

16

21

40

280

150

20

9

110

30

32

24

80

720

286

39

12

300

60

62

29

20

0,5

128

204

11

І

56

51

18

38

40

340

332

19

14

124

89

32

44

80

844

588

34

17

310

166

61

52

20

0,25

140

192

8

21

40

38

15

43

40

220

338

13

21

108

74

30

50

80

880

780

23

21

316

146

61

65

Час приходу гребеня τ гр і фронту τ ф хвилі прориву визначається за табл. 5.43 в залежності від H 0, i і віддаленості створу об'єкта від ГТС L.

Таблиця 5.43

Час приходу гребеня τ гр (ч) і фронту τ φ (ч) хвилі прориву при різній висоті рівня води у водосховищі

L, м

H a = 20

H a = 40

H a = 80

i = 10 -4

i = 10 -3

i = 10 -4

i = 10 -3

i = 10 -4

i = 10 -3

τ гр

τ ф

τ гр

τ ф

τ гр

τ ф

τ гр

τ ф

τ гр

τ ф

τ гр

τ ф

5

0,2

1,8

0,2

1,2

0,1

2

0,1

1,2

0,1

ι, ι

0,1

0,2

10

0,5

4

0,6

2,4

0,3

3

0,3

2

0,2

1,7

0,1

0,4

20

1,6

7

2

5

1,0

6

1

4

0,5

3

0,4

1

40

5

14

4

10

3

10

2

7

1,2

5

1

2

80

13

30

11

21

8

21

6

14

3

9

3

4

Тривалість затоплення території об'єкта τ зат (ч) визначається за формулою

(5.107)

де β - коефіцієнт, залежить від висоти греблі Н П (м) гідравлічного ухилу річки i і відстані до об'єкта L (км) (табл. 5.44); h м - висота розташування об'єкта, м.

Таблиця 5.44

Значення коефіцієнта β

i - L / H 0

Відносна висота греблі Н 0 (м) від середньої глибини річки в нижньому

б'єфі h 0 (м)

Y 0 / h 0 = 10

Y 0 / h 0 = 20

0,05

15,5

18,0

0,1

14,0

16,0

0,2

12,5

14,0

0,4

11,0

12,0

0,8

9,5

10,8

1,6

8,3

9,9

Примітка. L - в м.

Залежно від швидкості руху і глибини затоплення Л 3, рівний h 3 = h гр - h м, ступінь руйнування будівель і споруд буде різною (табл. 5.45).

Таблиця 5.45

Значення параметрів хвилі прориву, що призводять до руйнувань об'єктів

Найменування об'єкта

Ступінь руйнування

сильна

середня

слабка

V, м / с

h, м

V, м / с

h, м

V, м / с

h, м

Будинки і споруди портів

Збірні дерев'яні житлові будинки

3,0

2,0

2,5

1,5

1,0

1,0

Дерев'яні будинки (1 ... 2 поверхи)

3,5

2,0

2,5

1,5

1,0

1,0

Цегляні малоповерхові будівлі (1 ... 3 поверхи)

4,0

2,4

3,0

2,0

2,0

1,0

Промислові будівлі з легким металевим каркасом і будівлі безкаркасних споруди

5,0

2,5

3,5

2,0

2,0

1,0

Цегляні будинки середньої поверховості (4 поверхи)

6,0

3,0

4,0

2,5

2,5

1,5

Промислові будівлі з важким металевим або залізобетонним каркасом (стіни з керамзитових панелей)

7,5

4,0

6,0

3,0

3,0

1,5

Бетонні і залізобетонні будівлі, будівлі антисейсмічного конструкції

12,0

4,0

9,0

3,0

4,0

1,5

Стінки, набережні і пірси на дерев'яних палях

4,0

6,0

2,0

4,0

1,0

1,0

Стінки, набережні і пірси напруженої конструкції із заповненням каменем

5,0

6,0

3,0

4,0

1,0

1,0

Стінки, набережні і пірси на залізобетонних та металевих палях

6,0

6,0

3,0

4,0

1,0

2,0

Стінки, набережні, моли, хвилерізи з кладки масивів

7,0

6,0

4,0

4,0

2,0

2,0

Устаткування портів і промислових підприємств

Верстатне обладнання

3,0

2,0

2,0

2,0

1,0

1,0

Обладнання хімічних та електротехнічних цехів і лабораторій

4,0

1,5

3,0

1,5

1,0

1,0

Стапелі й стапельні місця суднобудівних і судноремонтних заводів

4,0

4,0

3,0

3,0

2,0

1,0

Трансформаторно-знижувальні підстанції

5,0

2,0

4,0

2,0

2,0

1,0

Кранове обладнання:

портальні крани фузопод'емностью:

5 т

6,0

4,0

6,0

2,0

2,0

1,5

10 т

8,0

5,0

6,0

2,0

2,0

2,0

16 т

8,0

6,0

6,0

3,0

2,0

2,0

бруківці перевантажувач:

16 т

10,0

9,0

6,0

4,0

2,0

2,0

Мости, дороги і транспортні засоби

Дерев'яні мости (потік вище проїзної частини)

1,0

2,0

1,0

1,5

0,0

0,5

Залізобетонні мости

2,0

3,0

1,0

2,0

0,0

0,5

Металеві мости і шляхопроводи з прольотом (30 ... 100 м)

2,0

3,0

1,0

2,0

0,0

0,5

Те ж з прольотом більше 100 м

2,0

2,5

1,0

2,0

0,0

0,5

Залізнодорожні шляхи

2,0

2,0

1,0

1,0

0,5

0,5

Дорогі гравійним щебеневим покриттям

) 2,5

2,0

1,0

1,5

0,5

0,5

Шосейні дороги з асфальтовим і бетонним покриттям

4,0

3,0

2,0

1,5

1,0

1,0

Автомобілі

2,0

2,0

1,5

1,5

1,0

1,0

Рухомий склад

3,5

3,0

3,0

1,5

1,5

1,0

Плавучі засоби

Дрібні річкові судна, катери з осадкою менше 2 м

5,0

2,0

4,0

1,5

2,0

1,5

Допоміжні судна (плавучі крани, землечерпальні снаряди і т.д.)

7,0

2,0

4,0

1,5

2,0

1,5

Великі річкові пасажирські та вантажні судна (з осадкою більше 2,5 м)

9,0

2,0

5,0

1,5

3,0

1,5

Плавучі доки

8,0

2,0

5,0

1,5

3,0

1,5

Плавучі причали

9,0

2,0

6,0

2,0

3,0

2,0

Приклад 16. У результаті мимовільного підйому заслінки шлюзу на гідровузлі утворився проранс відносним розміром B = 0,5. На відстані L = 30 км вниз за течією річки розташоване місто. Висота рівня води перед греблею Р 0 = 40 м, висота розташування міста h м = 3 м, гідравлічний ухил річки i = 1 · 10 -3, глибина річки в нижньому б'єфі h 0 = 4 м.

Оцінити ступінь руйнування будівель у місті, залізничного (металевого) і автомобільного (залізобетонного) мостів.

Рішення.

1. Знаходимо висоту гребеня h і швидкість v хвилі прориву (формула 5.106), використовуючи дані табл. 5.42:

2. Визначаємо час приходу гребеня хвилі прориву τ гр і фронту τ ф хвилі прориву, інтерполіруя наведені в табл. 5.43 дані для L = 30 км:

3. Тривалість затоплення території міста і заводу τ зат визначимо за формулою 5.107, попередньо визначивши по табл. 5.44 для ш · L / H 0 = 1 · 10 -3 · 30 000/40 = 0,75 і H 0 / h 0 = 10 значення β = 9,5:

4. Оцінимо ступінь руйнувань в місті (див. Т АБЛ. 5.45). При швидкості руху хвилі прориву ν = 3,7 м / с і глибині затоплення h 3, рівний h 3 = h гр - h M = 11 - 3 = 8 (м) в місті повністю будуть зруйновані дерев'яні будинки, сильно зруйновані цегляні малоповерхові будівлі , отримають середні руйнування цегляні будинки середньої поверховості. Велика небезпека сильного руйнування залізобетонного і металевого мостів, дороги з гравійним покриттям. Шосейні дороги з асфальтовим і бетонним покриттям отримають середні руйнування.

Запитання і завдання
  • 1. Мета прогнозування та оцінки наслідків надзвичайних ситуацій.
  • 2. Етапи прогнозування надзвичайних ситуацій.
  • 3. Дайте основні показники прогнозувань оцінки наслідків землетрусів.
  • 4. Поясніть поняття слабка, середня, сильна ступінь руйнування.
  • 5. Які основні показники використовуються при прогнозі повеней?
  • 6. Дайте опис основних показників, використаних при прогнозі вибухів.
  • 7. Які показники використовуються при прогнозуванні пожеж?
  • 8. Які дані необхідні для оцінки часу існування "вогненної кулі"?
  • 9. Вкажіть основні параметри, необхідні для розрахунку зон при хімічної аварії.
  • 10. Якими параметрами характеризуються зони радіаційного забруднення?
 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук