Гидродинамические аварии

 

Содержание

 

1. Основные характеристики гидродинамической аварии	3
2. Причины возникновения гидродинамической аварии	7
3. Поражающие факторы гидродинамической аварии 4. Профилактика гидродинамических  аварий	7 9
5. Алгоритм безопасного поведения при гидродинамических авариях	14
6. Последствия гидродинамических аварий	16
Список  используемых источников и литературы	17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Основные характеристики  гидродинамической аварии

 

Сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов (рек, озер, морей, грунтовых вод) или для борьбы с разрушительным действием водной стихии называются гидротехническими. Они могут быть:

• общие - применяемые почти для всех видов использования вод;
• специальные - возводимые для какой-либо отрасли водного хозяйства.

К общим гидротехническим сооружениям относят:

• водопроводные сооружения - создают напор или разность уровней воды перед сооружением и за ним (плотины, дамбы, запруды и т.д.);
• водопроводящие (водоводы) - для переброски воды в заданные пункты: каналы, гидротехнические туннели, лотки, трубопроводы;
• регуляционные (выправительные) - для изменения и улучшения естественных условий протекания водотоков и защиты русел рек от размывов, отложения наносов, воздействие льда и др.;
• водозаборные (водоприемные) - устраивают для забора воды из водоисточника и направления ее в водовод;
• водосбросные - служат для пропуска излишков воды из водохранилищ, каналов и напорных бассейнов.

К специальным гидротехническим сооружениям относят:

• сооружения для использования водной энергии - здания гидроэлектрических станций, напорные бассейны и др.;
• сооружения водного транспорта - судоходные шлюзы, судоподъемники, маяки и др., сооружения по обстановке судового хода, плотоходы, бревноспуски и пр.;
• мелиоративные - магистральные и распределительные каналы, шлюзы- регуляторы на оросительных и осушительных системах;
• рыбохозяйственные - рыбоходы, рыбоподъемники, рыбоводные пруды т.п.

При осуществлении водохозяйственных мероприятий гидротехнические сооружения, объединенные общей целью и располагаемые в одном месте, составляют комплексы, называемые узлами гидротехнических сооружений или гидроузлами. Несколько гидроузлов образуют водохозяйственные системы: энергетические, воднотранспортные, ирригационные, водозаборные и т.д.

Сооружения, входящие в состав гидроузла, подразделяются на основные и вспомогательные.

Основные сооружения в свою очередь делятся на:

• общие сооружения, обеспечивающие необходимые напор и емкость водохранилища, а также для поддержания гидравлических условий, режима реки (плотины, поверхностные и глубинные водосбросы, сооружения для удаления льда, наносов, шуги, регуляционные, сопрягающие и др.);
• специальные сооружения, выполняющие те функции, для которых был создан гидроузел (ГЭС, судоходные шлюзы, судоподъемники, бревноспуски, плотоходы, рыбоходы).

К вспомогательным сооружениям относятся жилые и производственно-вспомогательные здания и их комплексы с соответствующими инфраструктурами.

Место расположения гидроузла, т.е. тех его сооружений, которые образуют, так называемый, напорный фронт, называют створом.

Основным сооружением гидроузла является плотина.

Плотина - это гидротехническое сооружение, которое перегораживает русло реки (или другого водотока) для подъема уровня воды перед ним, сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.

С точки зрения жизнеобеспечения, водохозяйственное значение плотин многообразно:

• подъем уровня воды и увеличение глубины в верхнем бъефе благоприятствуют судоходству, лесосплаву, а также водозабору для нужд орошения и водоснабжения;
• сосредоточение напора у плотины создает возможность энергетического использования стока реки;
• наличие водохранилища позволяет регулировать сток, т.е. увеличивать расход воды в реке в меженные периоды и уменьшает максимальный расход в паводок, способный привести к разрушительным наводнениям.

Бъеф - это часть водоема, реки или канала, примыкающая к водоподпорному сооружению (плотине).

Различают: верхний бъеф, расположенный выше по течению, перед водоподпорным сооружением (плотиной, шлюзом) и нижний бъеф, который находится ниже по течению, по другую сторону водоподпорного сооружения (плотины или шлюза).

Плотины могут быть земляные, каменные, каменно-земляные, бетонные. Станционная, шлюзовая, рыбоходная и водосбросная части плотины выполняются, как правило, из гидротехнического бетона, остальная часть – бетонная или земляная, каменно-земляная.

Водохранилище - искусственный водоем, образованный, как правило, в долине реки водоподпорным сооружением (плотиной) для накопления и хранения воды в целях ее хозяйственного использования. Для водохранилища характерны возрастание глубины по направлению к плотине, весьма замедленные, по сравнению с рекой, водообмен и скорость течения, неустойчивость летней термической и газовой стратификации (распределение плотности и температуры воды по вертикали).

 

 

На водохранилище различают:

• нормальный подпорный уровень (НПУ) или нормальный подпорный горизонт (НПГ) – высший подпорный уровень, который плотина может поддерживать в течение длительного времени при обеспечении нормальной эксплуатации всех сооружений гидроузла;
• форсированный подпорный уровень (ФПУ) – наивысший подпорный уровень, который плотина может поддерживать недолгое время в период пропуска паводка, обеспечивая сохранность сооружений;
• сниженный подпорный уровень (СПУ) или уровень мертвого объема (УМО) – минимальный уровень, допустимый в условиях нормальной эксплуатации.

Плотина и водохранилище существенно воздействуют на реку и прилегающие территории:

• изменяются режим стока реки, температура воды, продолжительность ледостава; затрудняется миграция рыбы; берега реки в верхнем бьефе затопляются;
• меняется микроклимат прибрежных территорий;
• уменьшаются половодья, в результате чего ухудшаются условия нереста рыб и произрастание трав на пойменных лугах;
• уменьшение скорости течения вызывает выпадение наносов и заиливание водохранилища;
• биомассы в водохранилище образуются интенсивнее, меняется видовой состав флоры и фауны и т.п.

Гидродинамическая авария – это чрезвычайное событие, связанное с выводом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопление обширных территорий.

 

2. Причины возникновения  гидродинамической аварии

 

Причинами разрушения (прорыва) ГТС могут быть природные явления или стихийные бедствия (землетрясения, обвалы, оползни, паводки, размыв грунтов, ураганы и т.п.) и техногенные факторы (разрушение конструкций сооружения, эксплуатационно-технические аварии, конструктивные дефекты или ошибки проектирования, нарушение режима водосбора и др.), а также в ЧС военного времени – современные средства поражения (ССП) и террористические акты.

Прорыв плотины является начальной фазой гидродинамической аварии и представляет собой процесс образования прорана и неконтролируемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа в нижний бьеф, который устремляется через проран.

Проран – отверстие (брешь), образовавшееся при прорыве водным потоком напорного гидротехнического сооружения (плотины) или под воздействием внешних факторов.

Волна прорыва – волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой.

Следовательно, поражающее действие волны прорыва ГА связано с распространением с большой скоростью воды, создающей угрозу возникновения ЧС.

 

3. Поражающие факторы  гидродинамической аварии

 

Устремляющийся в проран поток воды образует волну прорыва, имеющую значительную высоту гребня, скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Скорость движения гребня волны прорыва составляет: для равнинных рек (8-10 км/ч), для горных рек (12-20 км/ч), высота гребня волны (2-12м).

Последствия прорыва плотины характеризуется в стремительном затоплении местности, прилегающей к реке, волной прорыва и возникновения наводнения. Затопленную часть местности глубиной потока hn >0,5 называют зоной возможного затопления.

В зависимости от последствий воздействия гидропотока в зоне возможного затопления выделяют зону катастрофического затопления, в пределах которой распространяется волна прорыва, вызывающая массовые потери людей, разрушения зданий и сооружений, уничтожение других материальных ценностей.

Для равнинных рек ориентировочные границы участков зон возможных затоплений по степени опасности воздействия волны прорыва на наземные объекты удалены от плотины: чрезвычайно опасных участков 3-4 км, для опасных участков на 8-20 км.

Участки зоны чрезвычайно опасного затопления характеризуются возможными полными и сильными разрушениями наземных зданий и сооружений на большей его части при условии: глубина потока hn ≥4 м, скорость потока Vn ≥2,2 м/с.

Участки зоны опасного затопления характеризуются возможными средними и слабыми разрушениями наземных зданий и сооружений на большей его части при условии: глубина потока hn =(1 - 3) м, скорость потока Vn =(1-1,5) м/с.

Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются разрушительная волна прорыва, водяной поток и спокойные воды, которые затопили сушу и объекты экономики, жилищно-коммунального и сельского хозяйства и др.

Степень и характер разрушений при прорывах плотины зависят от следующих факторов:

• удаленности объекта от плотины;
• величины динамического воздействия волны прорыва на объекты,

которые будут на пути её движения;

• скоростным напором водяного потока;
• высоты уровня воды на территории объекта;
• продолжительности затопления.

Чрезвычайные ситуации в зоне затопления часто сопровождаются вторичными поражающими факторами:

• пожарами из-за обрывов и короткого замыкания электрических кабелей и проводов,
• оползнями и обвалами в результате размыва грунта,
• инфекционными заболеваниями по причине загрязнения питьевой воды и резкого ухудшения санитарно-эпидемиологического состояния в зоне затопления и вблизи неё, особенно в летнее время.

 

 

4. Профилактика гидродинамических аварий

 

Зоны возможного катастрофического затопления определяются заблаговременно на стадии проектирования гидроузла. Эти зоны и характеристики волны прорыва отображаются на картах и в специальных атласах, которые составляются для гидроузлов и больших плотин. Держателями этих документов являются штабы Гражданской защиты, министерства, ведомства и их службы на местах, которые возводят и эксплуатируют гидротехнические сооружения.