Гидродинамические аварии

Время, в течение которого затопленные территории могут находиться под водой, колеблется от 4 часов до нескольких суток.

Размеры затопления определяются исходя из объема водохранилища, способов попуска воды и характеристики реки ниже плотины.

При открытии затворов или частичном разрушении гидроузлов наиболее значительное затопление будет в тех случаях, когда объем водохранилища составит не менее 5 млн. м3. Но и при этом размеры волны попуска будут редко выходить за пределы влияния паводков.

При полном и мгновенном разрушении плотин водохранилищ объемом в десятки и сотни миллионов кубометров будут возникать большие волны прорыва часто катастрофического характера. В результате этого произойдет затопление пойм, долин и разрушение искусственных сооружений, находящихся ниже гидроузла. Влияние таких волн прорыва следует учитывать, прежде всего, при прогнозировании размеров затопления.

В том случае, когда гидроузлы имеют земляную плотину, расчет нужно вести на полное ее разрушение, так как прорыв воды через небольшую брешь приведет к быстрому размыву плотины.

Предложенная ниже методика прогнозирования последствий при прорывах плотин водохранилищ позволяет получить только ориентировочные данные о масштабах затопления. Более качественные результаты прогноза можно получить с использованием электронно-вычислительной техники по специально разработанным программам.

Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и размеров разрушенной плотины (ширины прорана), объема запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического затопления, рельефа местности, времени года и суток.

Прогнозирование времени  прорыва естественных плотин базируется на прогнозе уровня воды до  80- 85 % высоты  перемычки водохранилища с учетом данных прогноза ближайшей метеостанции.

Сведения о характеристиках волны прорыва  и  последующего затопления местности  необходимы для принятия решений для проведения спасательных работ.

Последовательность прогнозирования масштабов затопления при прорывах плотин. Исходными данными являются: объём водохранилища, W, м3, глубина водохранилища перед плотиной, Н, м, ширина прорана (разрушенного участка), В, м, расстояние от объекта до плотины, R, км, отметка уровня воды в реке в районе объекта или в расчетном створе до подхода волны прорыва, время года и суток.

1. Определяется время  опорожнения водохранилища по  формуле:

, час,

где: В – ширина водохранилища в створе разрушенного гидроузла или ширина прорана, м; - удельный расход воды на 1 м ширины прорана, м3/с; Н – глубина воды перед плотиной, м.

2. Определяется глубина  водяного потока (высота волны  затопления) hп в заданном створе на расстоянии R от гидроузла (по таблице 1) в зависимости от глубины водохранилища перед плотиной, Н.

3. Определяется высота  гребня волны Hв у разрушенного гидроузла (плотины) по формуле:

, м 

В нижних створах в зонах чрезвычайно опасного и опасного затопления на расстояниях до 20 км от плотины высота гребня волны попуска уменьшается и может быть определена из выражения:

, м,

где: hп – глубина потока (затопления) на заданном расстоянии, определяется по таблице1.

Таблица 1. Глубина водяного потока и продолжительность затопления

Параметры	Расстояние от гидроузла (плотины), км
	0	25	50	100	150	200
Глубина водяного потока, hп, м	0,25Н	0,2Н	0,15Н	0,075Н	0,05Н	0,03Н
Продолжительность затопления, Тзат, час	Т	1,7Т	2,6Т	4Т	5Т	6Т

 

 

4. Определяется продолжительность  затопления Тзат территории на заданном расстоянии R(из таблицы 1)

, час 

5. Определяется возможная  глубина затопления территории  объекта:

, м,

где: Dh – глубина затопления рассматриваемой территории, м; hув – геодезическая отметка уровня воды в реке до затопления, м; hп – расчетная глубина волны потока, м; hоб – геодезическая отметка территории рассматриваемого объекта, м.

На топографических картах масштаба 1:100000, 1:50000, 1:25000 по величине hп и горизонтальным геодезическим линиям (отметкам высот) наносятся зоны катастрофического затопления и на основании этого производится оценка масштабов последствий.

6. Определяется время  подхода волны попуска к заданному  створу (объекту) по формуле:

, час,

где: W – скорость движения волны прорыва, км/час, которая принимается из выражения или задается; R – расстояние от плотины до рассматриваемого створа (объекта), км.

7. По величине Dh и W  определяются степени разрушения элементов объекта.

8. Определяется степень  поражения объекта в целом по рекомендациям.

Как естественная, так  и искусственная плотины должны находиться под пристальным внимание гидрологов и специальных служб.  
          В случае  опасности прорыва искусственной плотины необходимо принять меры к его недопущению. 

Например: 
- регулирование стока воды; 

- форсированная сработка  водохранилища; 

- транзитный пропуск воды  и др. 

Если существует опасность прорыва естественного  водохранилища, то необходимо  принять  меры  по укреплению стенок плотины, либо вызвать прорыв в менее опасном направлении. 

Для предотвращения   возможных  внезапных  прорывов  плотин, защиты людей и материальных ценностей заблаговременно  выполняется ряд мер. К числу таковых относятся:

а) административные:

- ограничение строительства  жилых домов и объектов народного хозяйства в местах, подверженных действию возможной  волны прорыва и последующего наводнения; 

- эвакуация населения, причем  в зонах где  время  добегания прорывной волны  после разрушения плотины составляет до 4 часов;

-  немедленно, а на остальных территориях -  по мере  возникновения угрозы затопления.  
           б) инженерно- технические:

- обвалование населенных  пунктов  и  сельскохозяйственных угодий; 

- создание надежных дренажных  систем; 

- берегоукрепительные работы  для  предотвращения   оползней, обрушений и пр.; 

- устройство гидроизоляции  и  специальных  укреплений  на зданиях и сооружениях;  
- насаждение низкоствольных лесов  из  тополей, ив, ольхи  и березы,  что  увеличивает  шероховатость поверхности и способствует уменьшению скорости волны прорыва.

Основные поражающие факторы катастрофического затопления – разрушительная волна прорыва, водный поток и спокойные воды, затопившие территорию суши и объекта.

         Таким образом, основным следствием гидродинамической аварии (ГА) является образование зоны катастрофического затопления местности. Поражающий фактор ГА – волна прорыва. 

5. Алгоритм безопасного поведения при гидродинамических авариях

 

Основным средством защиты населения от катастрофического затопления является их эвакуация.

Эвакуация населения из населенных пунктов, расположенных в зоне возможного катастрофического затопления в пределах 4-часового добегания волны прорыва плотин гидротехнических сооружений, проводится заблаговременно при объявлении общей эвакуации, а за этими пределами – при непосредственной угрозе затопления. Эвакуируемое из зон возможного катастрофического затопления население расселяется на не затапливаемой территории.

Перед эвакуацией для сохранности своего дома (квартиры) следует отключить воду, газ, электричество, потушить горящие печи отопления (водонагреватели и т.п.), перенести на верхние этажи (чердаки) ценные вещи, закрыть окна первых этажей досками, фанерой, взять запас продуктов питания, медикаменты, документы и убыть по указанному маршруту.

При внезапном наводнении (затоплении) надо срочно покинуть дом и занять безопасное ближайшее возвышенное место, вывесить сигнальное белое или цветное полотнище.

После спада воды при возвращении домой необходимо соблюдать меры безопасности: не соприкасаться с электропроводкой; не использовать продукты питания, попавшие в воду. При входе в дом провести проветривание, запрещается включение газа и электричества.

Спасение людей и имущества при катастрофических затоплениях включает: поиск их на затопленной территории, погрузку на плавсредства или вертолеты и эвакуацию в безопасные места. В случае необходимости пострадавшим оказывают первую медицинскую помощь. Только после этого приступают к спасению и эвакуации животных, материальных ценностей и оборудования. Порядок спасательных работ зависит от того, произошло катастрофическое затопление внезапно или до этого заранее были проведены соответствующие мероприятия по защите населения и материальных ценностей.

Разведывательные звенья, действующие на быстроходных катерах и вертолетах, прежде всего, определяют места наибольшего скопления людей. Небольшие группы людей разведчики спасают самостоятельно. Для вывоза людей используются теплоходы, баржи, баркасы, катера, лодки, плоты.

При поиске людей на затопленных территориях экипажи плавсредств периодически подают звуковые сигналы.

После завершения основных работ по эвакуации населения патрулирование в зонах затопления не прекращается. Вертолеты и катера продолжают поиск.

Для обеспечения посадки и высадки людей сооружают временные причалы, а плавсредства оборудуют сходнями. Подготавливают и другие приспособления для снятия людей с полузатопленных зданий, сооружений, деревьев и других предметов. Спасатели должны иметь багры, веревки, спасательные круги и другие необходимые средства и приспособления, а личный состав, принимающий участие в спасении людей на воде, должен быть в спасательных жилетах.

Во время эвакуации необходимо помнить, что входить в лодку, катер следует по одному, ступая на середину настила. Во время движения запрещается меняться местами, садиться на борта, толкаться. После причаливания один из спасателей выходит на берег и держит лодку за борт до тех пор, пока все эвакуируемые не окажутся на суше.

В зонах вероятных катастрофических затоплений руководителей предприятий и жилищных органов, а также население обязательно знакомят с границами возможных зон затопления и его продолжительностью, с сигналами и способами оповещения об угрозе затопления или наводнения, а также местами, куда должны эвакуироваться люди.

 

 

6. Последствия гидродинамических аварий

 

Разрушение гидротехнических сооружений, расположенных в черте населенных пунктов, может привести к катастрофическому затоплению обширных территорий, значительного числа населенных пунктов, массовой гибели людей, длительному прекращению судоходства, сельскохозяйственного и рыбопромыслового производства.

Аварии на гидротехнических сооружениях вызывают:

• повреждение и разрушение ГТС и гидроузлов и кратковременное или долговременное прекращение выполнения ими своих функций;
• поражение людей;
• разрушение сооружений волной прорыва;
• затопление обширных территорий.