Навчальний питання 2
Гідродинамічна аварія - це надзвичайна ситуація, пов'язана з виходом з ладу (руйнуванням) гідротехнічної споруди або його частини.
Гідротехнічні споруди (ГТС) - інженерні споруди, призначені для використання водних ресурсів або для боротьби з руйнівною дією води.
До основних гідротехнічних споруд, руйнування (прорив) яких призводить до гідротехнічної аварії, відносять: греблі (дамби, перемички, загати і ін.), Водозабірні і водозбірні споруди (шлюзи).
Греблі - гідротехнічні споруди напірного типу (штучні греблі) або природні утворення (природні греблі), що створюють різницю рівнів води по руслу річки.
Отже, гребля (дамба, шлюз, перемичка і ін.) Перегороджує річку або інший водостік для підйому рівня води перед нею з метою створення напору води на її площа і освіти водосховища.
Штучні греблі є гідротехнічні споруди, створені людиною для своїх потреб і включають власне греблі гідроелектростанцій, водозаборів і іригаційні системи, дамби, перемички, загати і т. П.
Природні греблі - утворення у вигляді загат та ін. Створені дією природних сил, наприклад, в результаті зсувів, землетрусів, селів, обвалів, лавин, заторів і зажорів.
Залежно від висоти греблі ділять на низьконапірні (до 10м). середньонапірні (від 10 до 50м) і високонапірні (понад 50м).
Залежно же від використаних будівельних матеріалів греблі бувають - бетонні, залізобетонні, гравітаційні, контрфорсні, арочні, кам'яні, грунтові (дамби і т.п.), дерев'яні.
Ділянка річки між двома сусідніми греблями на річці або ділянку каналу між двома шлюзами називається бьефом. Гідравлічний ухил річки - перевищення (в метрах) висоти рівня річки на 1000 м довжини.
Верхнім бьефом греблі називається частина річки вище підпірного споруди (греблі, шлюзу), а частина річки нижче такої споруди - нижнім бьефом. Тіло греблі утворює нульовий ворота. Висота рівня води у верхньому б'єфі греблі - це рівень води у водосховищі.
До гідродинамічним аварій відносяться:
прориви гребель (дамб, шлюзів) з утворенням хвиль прориву та катастрофічних затоплень або проривного паводка;
аварійне спрацювання водосховищ ГЕС у зв'язку із загрозою розриву гідроспоруди (період акумуляції річкового стоку називається наповненням водосховища, а період віддачі наповненою води - спрацювання водосховища).
Для гідродинамічної аварії характерно некероване переміщення великих мас води, що несуть руйнування і затоплення великих територій.
Причинами руйнування (прориву) ГТС можуть бути:
природні явища або стихійні лиха (землетруси, обвали, зсуви, паводки, розмив грунтів, урагани і т.п.);
техногенні чинники (руйнування конструкцій споруди, експлуатаційно-технічні аварії, конструктивні дефекти або помилки проектування, порушення режиму водозбору і ін.);
НС війни - сучасні засоби ураження (ССП);
Початковою фазою гідродинамічної аварії (ГА) є прорив греблі, який являє собою процес утворення прорана і некерованого потоку води водосховища з верхнього б'єфу через проран в нижній б'єф. У фронті устремляющегося в проран потоку води утворюється хвиля прориву - вражаючий фактор гідродинамічної аварії.
Проран - вузька протока в тілі (насипу) греблі, косі, мілини, в дельті річки, або випрямлення ділянку річки, що утворився в результаті розмиву закруту під час повені.
Хвиля прориву - хвиля, що утворюється у фронті проходить в проран потоку води, що має значну швидкість руху і володіє великою руйнівною силою.
Основними параметрами її вражаючої дії є швидкість, висота і глибина хвилі прориву, температура води, час існування хвилі прориву.
По своїй фізичній суті хвиля прориву є несталий рух потоку води, при якому глибина, ширина, ухил поверхні і швидкість течії змінюються в часі.
Висота хвилі прориву і швидкість її поширення залежать від обсягу і глибини водосховища, площі дзеркала водного басейну, розмірів прорана, різниці рівнів води у верхньому і нижньому б'ефах, гідрологічних і топографічних умов русла річки та її заплави.
Висота хвилі прориву, як правило, знаходиться в межах 2-12м і може досягати 10-30м. Швидкість поширення хвилі прориву становить 3-25 км / год, а для гірських і передгірних районів - до 100 км / ч.
Швидкість руху хвилі прориву V = 2,5-5 м / с приймається для зон катастрофічного затоплення і небезпечного затоплення, а для ділянок можливого затоплення - V = 1,5-2,5 м / с.
При цьому статичний тиск потоку води - не менше 20 кПа (0,2 кгс / см 2) з тривалістю дії не менше 0,25ч.
Характер впливу на об'єкт вражаючого фактора визначається гідродинамічним тиском потоку води (гідропотоком), висотою, глибиною і швидкістю потоку води, рівнем і часом затоплення, деформацією річкового русла, забрудненням гідросфери, грунтів, розмиванням і перенесенням грунтів.
Основним наслідком гідродинамічної аварії є катастрофічне затоплення місцевості.
Катастрофічне затоплення - це лихо через гідродинамічної аварії, що є результатом руйнування греблі і полягає в стрімкому затопленні хвилею прориву нижерасположенной місцевості і виникненні повені. Катастрофічне затоплення характеризується наступними параметрами:
максимально можливими висотою і швидкістю хвилі прориву;
розрахунковим часом приходу гребеня і фронту хвилі прориву в відповідний створ (місцевість);
максимальною глибиною затоплення ділянки місцевості;
тривалістю затоплення території;
межами зони можливого затоплення.
Катастрофічне затоплення поширюється зі швидкістю хвилі прориву і призводить через деякий час після прориву греблі до затоплення великих територій шаром води більш 0,5-10м. При цьому утворюються зони затоплення.
Зоною затоплення при руйнуванні ГТС називається частина прилеглої до річки (озера, водосховища) місцевості, затоплюється водою.
На затоплюваної території виділяють четирезони катастрофічного затоплення:
1) Перша зона безпосередньо примикає до гідроспоруд і простягається на 6-12 км від нього. Висота хвилі може досягати тут кількох метрів. Характерний бурхливий потік води зі швидкістю течії 30 км / год і більше. Час проходження хвилі 30 хв.
2) Друга зона - зона швидкого перебігу (15-20 км / ч). Протяжність цієї зони може бути 15-25 км. Час проходження хвилі 50-60 хв.
3) Третя зона - зона середньої течії (10-15 км / ч). Протяжність до 30-50 км. Час проходження хвилі 2-3 ч.
4) Четверта зона - зона слабкого течії (розливу). Швидкість течії тут може досягати 6-10 км / ч. Протяжність зони в залежності від рельєфу місцевості може становити 35-70 км.
Малюнок. Зони критичного затоплення
Наслідки руйнування гідровузлів ранжуються наступним чином: катастрофічні, значні, відчутні і незначні.
Таблиця. Оцінка наслідків руйнування гідровузлів
З метою захистити населення при катастрофічних затопленнях, запобігти або максимально зменшити ступінь його ураження здійснюють комплекс організаційних, інженерно-технічних і спеціальних заходів.
Основні заходи щодо захисту населення при гідродинамічних аваріях:
своєчасне оповіщення населення про загрозу катастрофічного затоплення і прийняття необхідних заходів для його захисту;
самостійний вихід населення із зони можливого катастрофічного затоплення до підходу хвилі прориву;
організована евакуація населення в безпечні райони до підходу хвилі прориву;
укриття населення на незатоплених частинах будівель і споруд, а також на підвищених ділянках місцевості;
організація і проведення аварійно-рятувальних робіт в зоні затоплення;
надання кваліфікованої і спеціалізованої допомоги постраждалим;
проведення невідкладних робіт із забезпечення життєдіяльності населення.
Містам і іншим населеним пунктам, розташованим нижче за течією від гребель, потенційно загрожує небезпека затоплення. Тому що проживають в них люди повинні знати правила безпечної поведінки та порядок дій при гідродинамічних аваріях.
Правила безпечної поведінки при гідродинамічних аваріях
Основне правило: заздалегідь передбачте кілька можливих маршрутів евакуації на піднесені ділянки місцевості. Підготуйте на випадок евакуації цінності і необхідні речі.
Після надходження повідомлення про небезпеку руйнування дамби негайно переміщайтеся на найближчий піднесений ділянку місцевості і залишайтеся там до тих пір, поки не прибудуть рятувальники або не спадатиме вода.
При переміщенні по місцевості, що зазнала затоплення, дотримуйтеся обережності і повідомляйте про пошкодження і руйнування енергетичних мереж, каналізаційних і водопровідних магістралей в відповідні комунальні служби.
Не вживайте в їжу продукти, які перебували у воді, і не використовуйте для пиття неперевірену воду. Колодязі з питною водою можуть бути використані після попереднього осушення (повного очищення води).
Перед входом в будівлю переконайтеся, що немає небезпеки його подальшого руйнування.
Увійшовши до приміщення, не користуйтеся сірниками або іншими відкритим вогнем в якості джерела світла, а використовуйте батарейні ліхтарі.
Не користуйтеся джерелами електроенергії, поки не буде перевірена електрична мережа.
Відкрийте всі двері і вікна для просушування будівлі, приберіть сміття і дайте можливість полам і стін висохнути.