Прорыв гидродинамически опасных объектов

Прорыв может произойти из-за воздействий сил природы (зем­летрясения, урагана, обвала, оползня), конструктивных дефектов, нарушения правил эксплуатации, воздействия паводков, разруше­ния основания, недостаточности водосбросов, а в военное время - в результате воздействия средств поражения.

При прорыве в плотине или другом сооружении образуется про­ран, от размеров которого зависят объем, скорость падения воды и параметры волны прорыва - основного поражающего фактора это­го вида аварий.

Волна прорыва образуется при одновременном наложении двух процессов: падения воды из водохранилища в нижний бьеф, порож­дающего волну, и резкого увеличения объема воды в месте паде­ния, что вызывает подъем и переток в низинные места.

Действие волны прорыва на объекты подобно ударной волне воз­душного ядерного взрыва, но отличается от него в первую очередь тем, что главным воздействующим телом (фактором) здесь является вода.

Прорыв плотин приводит к затоплению местности и всего того, что на ней находится. Поэтому строить жилые и производствен­ные здания в этой зоне запрещено. Однако местные власти Рес­публики Башкортостан, Воронежской, Ростовской и Рязанской областей пренебрегают этим требованием, заведомо подвергая опасности людей.

Волна прорыва в своем движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры. Поэтому она имеет зоны подъема и зоны спада. Передняя часть дви­жущейся массы воды называется фронтом волны прорыва. Она может быть очень крутой (вблизи прорана) и относительно пологой - на значительном удалении от него.

Вслед за фронтом волны прорыва высота воды начинает интен­сивно увеличиваться, достигая через некоторый промежуток вре­мени максимума, превышающего высоту берегов реки, в результа­те чего и начинается затопление.

После прекращения подъема уровней по всей ширине потока на­ступает более или менее длительный период движения, близкий к установившемуся. Он будет тем длительнее, чем больше объем во­дохранилища - пока оттуда вся вода вытечет. Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней.

После прохождения волны прорыва остается переувлажненная пойма и сильно деформированное русло реки.

Разрушительное действие волны прорыва заключается главным образом в движении больших масс воды с высокой скоростью и таранного действия всего того, что перемещается вместе с водой (камни, доски, бревна, различные конструкции).

Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки. Например, для равнинных районов скорость волны прорыва колеблется от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных мест имеет величину порядка 100 км/ч. Лесистые учас­тки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.

За последние 70 лет в мире произошло более тысячи аварий круп­ных гидротехнических сооружений. Причины их различны, но чаще всего аварии происходят из-за разрушения основания. Процентное соотношение различных причин приведено в таблице.

Причины разрушения	Частота, %
Разрушение основания
Недостаточность водосброса
Слабость конструкции
Неравномерная осадка
Высокое давление на плотину
Военные действия
Оползание откосов
Дефекты материала
Неправильная эксплуатация
Землетрясение

За период с 1902 по 1977 гг. из 300 аварий в различных странах в 35% случаев причиной было превышение расчетного максималь­ного сбросового расхода, то есть перелив воды через гребень пло­тины.

Процентное соотношение аварий различных типов плотин при­ведено ниже.

Тип плотины	Частота аварий, %
Земляная
Защитные дамбы из местных материалов
Бетонная гравитационная
Арочная железобетонная
Плотины других типов

При прорыве плотин значительные участки местности через 15 - 30 мин обычно оказываются затопленными слоем воды толщи­ной от 0,5 до 10 м и более. Время, в течение которого территория может находиться под водой, колеблется от нескольких часов до не­скольких суток.

В случае прорыва немедленно используются все средства опове­щения: сирены, радио, телевидение, телефон и средства громкоговорящей связи.