Розрахунок осередку ураження при повенях

Практичне заняття № 5

Мета заняття: засвоїти методику визначення осередку ураження при повенях та розрахунку основних параметрів повені.

Рекомендована література:

1.Алексеев Н.А. Стихийные явления в природе. - М.: Просвещение, 1988.

2.Нежиховский Р.А. Наводнения на реках и озерах. М.: Гидрометиздат, 1998

3.Стан природно – техногенної безпеки України та основні напрямки підвищення її рівня. - Надзвичайна ситуація.-№ 2.-2001.

4.Рекомендации по выбору исходных данных для модели прогноза процесса подтопления городских территорий / ПНИИИС.-М.: Стройиздат.-1986.-136с.

План заняття:

1.Основні положення.

2.Розрахунок основних параметрів повені.

3.Висновки і пропозиції.

1.Основні положення

Повінь – це значне затоплення місцевості внаслідок підйому рівня води у річці, озері водосховищі, спричинене зливами, весняним таненням снігу, вітровим нагоном води, руйнуванням дамб, гребель тощо.

Повені – одне з найбільш грізних стихійних лих, які за повтореністю, площею розповсюдження і середніми річними матеріальними збитками займають в Україні перше місце серед усіх природних лих. Повені періодично спостерігаються на більшості річок України. Серед них Дніпро, Дністер, Прип'ять, Західний Буг, Тиса та інші. Що стосується людських жертв (у ХХ столітті під час повеней загинуло 9 млн. чоловік) і питомих матеріальних збитків (тобто збитків, що припадають на одиницю ураженої площі), то повені в цьому відношенні посідають друге місце після землетрусів.

Наслідки повеней:

- затоплення значної площі землі та вимивання родючого шару ґрунту;

- ушкодження і руйнування будівель та споруд, а також автомобільних та залізничних шляхів;

- руйнування обладнання та комунікацій, меліоративних систем;

- загибель свійських тварин та знищення врожаю с/г культур;

- загроза інфекційних захворювань через погіршення якості питної води;

- загибель людей.

У наш час повені як стихійне лихо неможливо цілком попередити скрізь і всюди. Їх можна тільки послабити і локалізувати.

Прогнозування повеней – задача досить складна, оскільки зумовлена комбінаціями багатьох факторів: снігопадами наприкінці зими, інтенсивністю сніготанення і дощовими опадами у весняний період, рельєфом місцевості, видом та станом грунту тощо.

Розміри збитків при повенях залежать від багатьох причин: висоти і тривалості стояння небезпечних рівней води, площі затоплення, часу затоплення (восени, влітку чи взимку), своєчасності прогнозу, організованості населення.

За розмірами повеней і нанесеними ними матеріальними збитками розрізняють невеликі, великі, видатні і катастрофічні повені.

¨Невеликі повені наносять незначні збитки, майже не порушують нормальної життєдіяльності людей. Повторюваність їх приблизно 1 раз на 5-8 років.

¨Великі повені супроводжуються значними матеріальними збитками, наносять моральні збитки населенню, частину людей доводиться евакуювати. Повторюються приблизно 1 раз на 20-25 років.

¨Видатні охоплюють велику річкову систему, майже повністю паралізують господарську діяльність людини. Наносять великі матеріальні збитки. Виникає необхідність масової евакуації населення. Повторюваність 1 раз на 50-100 років.

¨Катастрофічні повені розповсюджуються на декілька крупних річкових басейнів. Надовго паралізують господарську діяльність людини. Супроводжуються людськими жертвами. Повторюваність 1 раз на 100-200 років.

Причиною повеней в Україні у 80% випадків є інтенсивні опади, що викликають підйом води в річках і затоплення пойми. Суттєвим фактором є техногенний вплив людини на природне середовище (вирубка лісів). Після рубок інфільтраційні властивості грунту знижуються в 3,5 рази, а інтенсивність його змиву збільшується в 15 разів.

2.Розрахунок основних параметрів повені

Методика розрахунку осередку ураження при повенях базується на теорії гідродинаміки потоку і зводиться до визначення висоти підйому паводкової води у руслі річки, ширини затоплюваної території у заданому перерізі річки.

Вихідними даними є:

- переріз русла річки;

- інтенсивність опадів І (мм/хв);

- швидкість води у руслі V_зв (м/с);

- площа водозбору опадів F (м²);

- ухил річки і (і=0,0001 ¸ 0,010);

- шорсткість пойми n (n = 0,025 ¸ 0,040).

Алгоритм розрахунку

1.Викреслюємо поперечний переріз зони затоплення;

2.Визначаємо поперечний переріз русла річки у звичайному стані: w_зв = ((b_зв+d_зв)/2)´ h_зв;

3.Визначаємо витрати води у річці у звичайному стані: Q_зв = w_зв´V_зв;

4.Визначаємо максимальні витрати води у річці при сильних опадах: Q_max = Q_зв+(60´I´F)/3.6;

при таких витратах рівень води підіймається і підтоплює пойму річки шириною L_зат.

5.В першому наближенні задаємося шириною затоплення L_зат.

6.Визначаємо висоту підняття рівня води: h_під = L_зат ´ tga;

7.Визначаємо змочений периметр території, що знаходиться на заданому перерізі під водою:

c = L_зат+2´h_зв+d_зв +h_під;

8.Визначаємо площу перерізу, через який іде паводок: ;

9.Швидкість руху паводкової води: V=Q_max /w;

10.Визначаємо висоту паводку та порівнюємо її з висотою підняття рівня води (п.5): ;

при нерівності висот h_зв¹h_під робимо висновок, що ширина розливання річки L_зат прийнята занадто великою (малою).

11.Задаючись новим значенням L_зат повторюємо розрахунок з п.5.

12.Будуємо графік для визначення ширини і висоти підняття води.

13.На заданому плані місцевості прогнозуємо ширину затоплення території і визначаємо об'єкти, що підпадають в осередок ураження.

14.Висновки і рекомендації.

Примітки:

Рівняння прямої (Ах + Ву + С = 0), яка проходить через дві точки: у (х₂-х₁)-х (у₂-у₁)-у₁х₂+х₁у₂=0;

Координати точки перетину двух прямих: х=(С₁В₂-С₂В₁)/(В₁А₂-В₂А₁);

у=(С₂А₁-С₁А₂)/(В₁А₂-В₂А₁);