Общие сведения о наводнения на реках и их сущность

Лекция 7.

Особенности защита населения и территорий при наводнениях на реках,

лесных пожарах и сильном ветре

ОМСК-2016

Учебные цели:

1 Изучить общие сведения о наводнениях на реках

2 Рассмотреть основные способы инженерной защиты населения и территорий от затопления при наводнениях на реках.

3 Изучить сущность наводнений на реках и методику установления степени опасности наводнений на реках

Место проведения занятия: класс инженерной защиты № 8-820.

Время: 90 мин.

Учебные вопросы и расчет времени

Проверка подготовленности студентов к занятию. Введение	3 мин.
1-й учебный вопрос	Общие сведения о наводнения на реках и основные способы защиты населения от затопления	25 мин.
2-й учебный вопрос		30 мин.
3-й учебный вопрос		30 мин.
Подведение итогов занятий. Заключение	2 мин.
Итого	90 мин.

Список используемых источников:

1 Инженерная защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. Учебник (Шульгин В.Н. и др.) – часть 1, том 1 для преподавателей и обучаемых Института развития МЧС России. Под общей редакцией доктора химических наук, профессора Мищенко В.Ф. – М.: АГЗ, 2005. - 168 с.

2 Наставление (для войск ГО и ПСС МЧС России) по организации и технологии ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при чрезвычайных ситуациях. Часть 3. Организация и технология ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при наводнениях и катастрофических затоплениях местности. – М.: МЧС России, 1999. – 172 с.

3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Б.С. Мастрюков. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 336 с.

4 Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях / Под общей редакцией Фалеева М.И.. ГУН «Облиздат» г. Калуга, 2001. - 98 с.

Общие сведения о наводнения на реках и их сущность

Таблица 1.3 - Выживаемость человека в воде в зависимости от ее температуры

Температура воды, °С	Длительность выживания, ч
в спасательном жилете	в обычной одежде
+ 15 … 20	до 12	до 5-6
+ 10 … 15		2-3
+ 4 … 10		0,5-1
+ 2 … 4	1,5	10-15 мин
ниже + 2	менее 45 мин	2-3 мин

Величина параметров потока воды при наводнениях, вызывающих ту или иную степень разрушения зданий и сооружений, коммуникаций и дорожных сооружений, зависит от характера объекта, его формы и размеров, строительных конструкций и степени их проницаемости, характеристики грунта, служащего основанием фундамента.

Параметры потока воды, вызывающие разрушение объектов (зданий, сооружений и коммуникаций), приведены в табл. 1.4 и 1.5, а в табл. 1.6 - предельно допустимые скорости водного потока, при которых обеспечивается их сохранность.

Таблица 1.4 - Параметры потока воды, вызывающие разрушение зданий

и сооружений различных типов

Тип здания	Полное разрушение	Среднее разрушение	Слабое разрушение
h, м	V, м/с	h, м	V, м/с	h, м	V, м/с
1 Деревянные жилые дома			2,5	1,5
2 Кирпичные малоэтажные здания		2,5
3 Промышленные здания с легким каркасом		2,5	3,5			1,5

Примечание: h - глубина потока;

V - скорость течения потока.

Таблица 1.5 - Параметры потока воды, вызывающие разрушение мостов

и дорог

Наименование объектов	Полное разрушение	Среднее разрушение	Слабое разрушение
h, м	V, м/с	h, м	V, м/с	h, м	V, м/с
1 Деревянные мосты				1,5	0,5	0,5
2 Железобетонные мосты					0,5	0,5
3 Металлические мосты					0,5	0,5
4 Железнодорожные пути					0,5	0,5
5 Шоссейные дороги				1,5

Примечание: h - глубина потока;

V - скорость течения

Таблица 1.6 - Предельно допустимые скорости водного потока, при которых

обеспечивается сохранность объектов

Наименование объектов	Скорость потока (м/с) при глубине, м
0,4
1 Железнодорожные пути 2 Шоссейные дороги с асфальтобетонным покрытием 3 Дороги с гравием (щебеночным покрытием)	1,5 2,1 1,5	1,8 2,5 1,8	2,1 2,9 2,1	2,3 3,1 2,3

Методика установления степени опасности наводнений на реках

Общий подход к установлению степени опасности наводнений

На реках

Практика показывает, что разрешение проблемы по снижению или исключению социально-экономического ущерба от наводнениях на реках заключается в обоснованном выборе эффективных способов защиты посе­лений от затопления при наводнениях на реках. При этом важнейших показателей для их выбора является определение степени опасности наводнений на реках.

Для решения указанной задачи рассмотрим ряд важ­нейших характеристик наводнений на реках, которые позволяют определить степень их опасности [1, 2, 6].

Содержание понятия «степень опасности наводнений на реках» неразрывно связано с уровнем подъема воды в реке в период наводнения. Так как уровень воды в реке в период наводнения определяет пло­щадь и глубину затопления и, в конечном итоге формирует величину социально-экономиче­ского ущерба. Следовательно, уровень подъема воды в реке в период наводнения непосредственно устанавливает степень опасности наводнений на реках для прибрежных территорий.

Известно, что в период наводнений (половодья или паводка) уровень воды в реках достигает наивысшего значения, который в гидрологии называется максимальным уровнем воды (высота поверхности воды в реке над нулевой отметкой гидравлического поста) в период наводнения (hmax).

Выполненные исследования свидетельствуют, что если hmax превышает отметку уровня воды начала затопления территорий, то такое наводнение на реках представляет опасность для населения.

В гидрологии отметку уровня воды начала затопления прибрежной территории называют критическим уровнем воды (hкрит).

Сравнение hmax с hкрит в период наводнений на реках или на этапе прогнозирования имеет большую практическую ценность, так как:

во-первых, величина превышения hmax (достигнутого или прогнозируемого) над hкрит устанавливает степень опасности (С_i) наводнений на реках для прибрежных территорий, т.е. hmax – hкрит = ∆_i → С_i. Так как, только при условии (hmax > hкрит) формируется площадь и глубина затопления, определяющие величину социально-экономи­ческого ущерба.

во-вторых, в связи с тем, что С_i зависит от достигнутого hmax и установленного hкрит, то степень опасности наводнений на реках для прибрежных территорий можно уменьшать путем снижения hmax или увеличения hкрит.

Теоретические исследования и практический отечественный опыт показывает, что снижение hmax достигается путем отвода стока поверхностных вод в период наводнения на естественные (или искусственные) водохранилища или на заливные луга для их естественного увлажнения; увеличение hкрит достигается путем сплошной подсыпкой прибрежной территории до незатопляемых отметок или обвалованием затапливаемой прибрежной территории.

Следует согласится с мнением ряда исследователей в области защиты населения и территорий от затопления при наводнениях на реках, что по значению превышения ∆_i = hmax – hкрит можно устанавливать степени опасности (∆ → С_i) наводнений на реках для прибрежных территорий (табл.2.1).

Таблица 2.1 – Степени опасности наводнений на реках для поселений [7]

Значение превышения (∆i) hmax над hкрит	Степень опасности наводнений на реках для поселений. Содержание ущерба
1 ∆i = hmax – hкрит ≤ 0,3 м	незначительно опасное наводнение. Они на­носят незначитель­ный материальный ущерб и не нару­шают ритм жизни насе­ления.
2 ∆i = hmax – hкрит = 0,3…0,7 м	мало опасное наводнение. Они наносят не­значитель­ный материальный ущерб и почти не нару­шают ритм жизни насе­ления.
3 ∆i = hmax – hкрит = 0,8…1,4 м	умеренно опасное наводнение. Они наносят ощутимый материальный и моральный ущерб и нарушают хозяйственный и бы­товой уклад населения, нередко приводят к частичной эвакуации населения.
4 ∆i = hmax – hкрит = 1,5…2,0 м	опасное наводнение. Они наносят ощутимый материальный и моральный ущерб и сущест­венно нарушают хозяйственный и бы­товой уклад населения, приводят к частичной эва­куации населения.
5 ∆i = hmax – hкрит = 2,1…3,2 м	весьма опасное наводнение. Они наносят значительные материальный и моральный ущерб и приводят к гибели людей, пара­ли­зуют хозяйственный и бытовой уклад населе­ния, приводят к значительной эвакуации населения.
6 ∆i = hmax – hкрит > 3,2 м	чрезвычайное опасное наводнение. Они на­носят значительные материальный и мораль­ный ущерб и приводят к гибели людей, пол­ностью пара­лизуется хозяйственный и быто­вой уклад населения, приводят к массовой эвакуации населения.

Так, например, если hmax в период наводнения достиг 460 см., а hкрит = 320 см, то превы­шение ∆_i = 460 – 320 =140 см. Такое наводнение по максимальному уровню воды и степени опасности следует отнести к выдающимся (крупным) и умерено опасным (см. табл.1.7 и 2.1).

В пределах Омской области

На основе изложенного материала предоставляется возможность квалифицировать навод­нения на реках Омской области по значениям максимального уровня воды и установить степень их опасности для поселений, а также предложить способы по снижению степени опасности наводнений на реках Омской области [7, 8].

При наводнениях на реках

Поражающее действие наводнений на реках заключаются в затоплении территорий, повреждении при этом жилых и производственных зданий, автомобильных и железных дорог и др. [1, 2, 4]

Зоной ЧС при наводнении на реках называется территория, в пределах которой произошли затопления местности, повреждения зданий, сооружений и других объектов, сопровождающиеся поражениями или гибелью людей, животных, растений и загрязнением окружающей природной среды.

Масштаб затопления при наводнениях на реках зависит:

- от высоты уровня подъема воды в реке;

- продолжительности стояния уровня подъема воды в реке;

- пощади затопления населенного пункта;

- времени затопления населенного пункта (весной, летом, зимой).

К основным характеристикам зоны затопления при наводнениях на реках в общем случае, как правило, относят:

- численность населения, оказавшегося в зоне затопления;

- количество населенных пунктов, попавших в зону затопления;

- количество объектов различных отраслей экономики, оказавшихся в зоне затопления;

- протяженность железных и автомобильных дорог, линий электропередач, линий коммуникаций и связи, оказавшихся в зоне затопления;

- количество мостов и тоннелей, затопленных, разрушенных и поврежденных в результате наводнения на реках;

- площадь сельскохозяйственных угодий, охваченных зоной затопления;

- количество погибших сельскохозяйственных животных в зоне затопления.

Величина материального ущерба затоплен­ной территории зависит от уровня подъема воды над уровнем реки (водоема), от площади и продолжительности затопления территории, а также от скорости потока воды.

Меры по защите населения и территорий от наводнений на реках должны соответствовать виду наводнения (см. табл. 1.7). Каждому виду наводнений соответствуют свои мероприятия, позволяющие значительно снизить последствия наводнения, но не исключить их полностью.

Для защита населения и территорий от затопления при наводнениях на реках используются, как правило, следующими способы:

- эвакуации населения затапливаемого населенного пункта в безопасную зону;

- обвалованием затапливаемого населенного пункта;

- искусственное повышение участков затапливаемого населенного пункта до незатопляемого уровня.

Дамб обвалования

На выбор схемы обвалования оказывают большое влияние хозяйственное значение защищаемой территории, наличие на территории водотоков и объем их годового стока.

В практике получили применение в основном две схемы обвалования - схема общего обвалования и схема обвалования по участкам.

Схема общего обвалования характеризуется устройством одной дамбы обвалования, полностью отгораживающей всю защищаемую территорию. Эта дамба обычно бывает непрерывной, но может быть и прерывистой, если по ее трассе имеются отдельные повышения рельефа местности (рис. 3.4).

1 - дамба обвалования; 2 - дренаж; 3 - насосная станция; 4 - река; 5 - урез воды

Рисунок 3.4 – Схемы общего обвалования защищаемой территории

Достоинством схемы общего обвалования является сохранение на территории естественных или близких к ним условий. К недостаткам схемы общего обвалования относится необходимость строительства дамбы большой высоты.

Схема обвалования по участкамхарактерна для территорий, имеющих пересекаемых рельеф (овраги, балки и т.п.) и др отдельные превышения и низины (рис. 3.5)

1 - дамба обвалования; 2 - дренаж; 3 - насосная станция; 4 - водохранилище;

5 - урез воды; 6 – водоток.

Рисунок 3.5 – Схема обвалования защищаемой территории по участкам

Основными недостатками этой схемы являются большая протяженность дамб.

По условиям работы и назначения дамбы обвалования делятся на незатопляемые и затопляемые.

Незатопляемые дамбы предназначаются для постоянной защиты от затопления населенных пунктов, а также ценных земель интенсивного сельскохозяйственного использования. Эти дамбы не должны допускать перелива воды через их гребень при любых высоких уровнях воды. Авария таких дамб совершенно недопустима, так как может привести к человеческим жертвам и значительным потерям материальных ценностей.

Затопляемые дамбы предназначаются в основном для временной защиты от затопления сельскохозяйственных земель во время сельскохозяйственного использования. В период половодий такие дамбы затапливаются вместе с защищаемой ими территорией, обеспечивая тем самым сохранение естественных условий затопления пойменных лугов.

В конструктивном отношении незатопляемые и затопляемые дамбы различаются между собой в основном по характеру крепления откосов и гребня. На выбор конструкции дамбы существенно влияют инженерно-геологические условия основания, ее высота, напор на дамбе, метод возведения, а также условия работы дамбы.

В поперечном сечении защитные дамбы имеют обычно трапецеидальную форму. Наиболее типичные профили незатопляемых дамб показаны на рис.3.6.

1 – защитные покрытия откосов; 2 – одежда проезжей части дороги;

3 – одерновка или посев трав; 4 – кривая депрессии при НПГ;

5 – кривая депрессии в половодье; 6 – трубчатый дренаж дамбы; 7 – кювет.

ФГ – фактический горизонт

Рисунок 3.6 - Схематические профили незатопляемых дамб

Первый из этих профилей (рис.3.6, а), имеющий правильную трапециидальную форму принимается при постоянном напоре и относительно небольших повышениях горизонта воды (1-1,5 м), когда превышение гребня дамбы над нормальным подпорным горизонтом (НПГ) определяется в основном высотой волны.

Второй (рис. 3.6, б), распластанный трапециидальный профиль дамбы с широкой бермой на низовом откосе более целесообразен при значительных подъемах уровнях воды над НПГ (2 м и более), когда отметка этого гребня дамбы диктуется в основном величиной этого подъема. Дамбы распластанного профиля в указанных условиях позволяют уменьшать объем насыпи или при том же объеме насыпи уширять тело дамбы в нижней рабочей части и тем самым удалить береговую дрену на большее расстояние от уреза воды, а, следовательно, и уменьшить приток в нее из водоема.

По способу возведения дамбы делятся на два основных типа:

- дамбы укатанные, то есть возводимые путем отсыпки грунта и искусственного уплотнения на месте механизмами;

- дамбы намывные, когда разработка, транспорт и укладка грунта в сооружениях производится при помощи воды, то есть методами гидромеханизации.

Выбор способа возведения дамб производится на основании технико-экономических расчетов с учетом наличия местных материалов, производственного оборудования, сроков выполнения работ и т.д.

Грунт для дамб практически применяется любой – от торфяника до жирных глин (за исключением пылеватых мельчайших песков) и должен браться или из выемок дренажных канав, устраиваемых вдоль дамб, или из карьеров в зоне затопляемой береговой полосы.

Конструкция защитных дамб должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- основание дамб должно быть устойчивым при переработке берегов;

- откос и гребень дамбы должны быть защищены от разрушающего воздействия волн, течения в русле, ливневых вод, льда и ветра;

- фильтрационный поток при выходе его на низовой откос или дренаж должен быть предохранен от промерзания в зимнее время;

- грунт тела и основания дамбы должен быть предохранен от фильтрационных деформаций путем устройства соответствующего дренажа.

Заключение

1 Напомнить студентам тему и учебные вопросы.

2 Ответить на вопросы студентов.

3 Дать задание на выполнение практического задания

Контрольные вопросы

1 Классификация наводнений по причинам возникновения и масштабу распространения

2 Основные поражающие факторы наводнения

3 Факторы, влияющие на величину максимального подъема уровня воды при наводнениях

4 Основные параметры поражающих факторов волны прорыва

5 Преимущества и недостатки схем общего обвалования территории и обвалования по участкам

6 Классификация дамб по назначению, условиям работы и способам возведения

7 Основные характеристики зоны наводнения

8 Классификация наводнений на реках по уровню подъема воды

9 Классификация наводнений на реках по степени опасности

10 Предназначение методики и основные исходные данные для расчета степени опасности наводнений на реках

11Порядок расчета степени опасности наводнений на реках и основные расчетные показатели

12 Основные способы защиты населения и территорий от затопления при наводнениях на реках

13 Действия населения в зоне затопления при наводнениях на реках

Темы домашних заданий

1 Классификация и основные поражающие факторы наводнений на реках

2 Основные характеристики зоны наводнения на реках

3 Классификация наводнений на реках по степени опасности

4 Преимущества и недостатки схем общего обвалования территории и обвалования по участкам

5 Классификация дамб по назначению и их общее устройство

6 Основные исходные данные для расчета степени опасности наводнений на реках

7 Порядок расчета степени опасности наводнений на реках и основные расчетные показатели

8 Основные способы защиты населения и территорий от затопления при наводнениях на реках

9 Действия населения в зоне затопления при наводнениях на реках

Задание на практическое занятие

1 Основные исходные данные для расчета степени опасности наводнений на реках

2 Порядок расчета степени опасности наводнений на реках и основные расчетные показатели

3 Действия населения при затоплении территории от наводнений на реках

Лекция 7.

Особенности защита населения и территорий при наводнениях на реках,

лесных пожарах и сильном ветре

ОМСК-2016

Учебные цели:

1 Изучить общие сведения о наводнениях на реках

2 Рассмотреть основные способы инженерной защиты населения и территорий от затопления при наводнениях на реках.

3 Изучить сущность наводнений на реках и методику установления степени опасности наводнений на реках

Место проведения занятия: класс инженерной защиты № 8-820.

Время: 90 мин.

Учебные вопросы и расчет времени

Проверка подготовленности студентов к занятию. Введение	3 мин.
1-й учебный вопрос	Общие сведения о наводнения на реках и основные способы защиты населения от затопления	25 мин.
2-й учебный вопрос		30 мин.
3-й учебный вопрос		30 мин.
Подведение итогов занятий. Заключение	2 мин.
Итого	90 мин.

Список используемых источников:

1 Инженерная защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. Учебник (Шульгин В.Н. и др.) – часть 1, том 1 для преподавателей и обучаемых Института развития МЧС России. Под общей редакцией доктора химических наук, профессора Мищенко В.Ф. – М.: АГЗ, 2005. - 168 с.

2 Наставление (для войск ГО и ПСС МЧС России) по организации и технологии ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при чрезвычайных ситуациях. Часть 3. Организация и технология ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ при наводнениях и катастрофических затоплениях местности. – М.: МЧС России, 1999. – 172 с.

3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Б.С. Мастрюков. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 336 с.

4 Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях / Под общей редакцией Фалеева М.И.. ГУН «Облиздат» г. Калуга, 2001. - 98 с.

Общие сведения о наводнения на реках и их сущность