ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ АВАРИИ




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

 

ФГАОУ ВО «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

 

КАФЕДРА “ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ”

 

практические занятия

по курсу

«Системный анализ и моделирование процессов

в промышленной безопасности»

Практическое занятие № 11

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ АВАРИИ

 

 

Москва,2015

 

Практическое занятие № 11

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ АВАРИИ

 

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Изучить термины и понятия, характеризующие гидродинамическую аварию.

2. Ознакомиться с алгоритмом расчёта параметров волны прорыва и катастрофического затопления местности

3. Изучить возможные последствия гидродинамической аварии

4. Исследовать влияние параметров гидродинамической аварии на поражающее действие волны прорыва.

 

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Гидродинамическая авария - авария на гидротехническом сооружении (ГТС), связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации.

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.

Начальной фазой гидродинамической аварии (ГА) является прорыв плотины, который представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бъефа через проран в нижний бъеф. Во фронте устремляющегося в проран потока воды образуется волна прорыва.

Проран – узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье.

Волна прорыва – волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой. Основными параметрами ее поражающего действия являются скорость, высота и глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва. По своей физической сущности волна прорыва представляет собой неустановившееся движение потока воды, при котором глубина, ширина, уклон поверхности и скорость течения изменяются во времени (рис.11.1).

 

Рис.11.1 Схематический продольный разрез волны прорыва

 

Параметры волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки и характеризуются на расстоянии L (км) от ГТС высотой гребня h (м) и скоростью v (м/с), определяемыми по формулам

; , (11.1)

 

где Ah,Bh,Av,Bv - коэффициенты, зависящие от высоты уровня воды в верхнем бьефе плотины (уровня воды водохранилище) Н 0 (м), гидравлического уклона реки i (превышение в метрах высоты уровня реки на 1000 м длины) и относительной ширины прорана В), значения которых приведены в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Значения коэффициентов в формуле 11.1

    Уклон
Н 0, В i = 1∙10 -4 i = 1 ∙10 -3
м   Ah Bh Av Bv Ah Bh Av Bv
                   
  0,5                
  0,25                

 

Время прихода гребня гр и фронта ф волны прорыва определяются по табл.10.2 в зависимости от Н 0, i и удаленности створа объекта от ГТС L.

Таблица 11.2

Время прихода гребня ( гр, ч) и фронта ( ф, ч) волны прорыва при разной высоте уровня воды в водохранилище

L, Н0 = 20 Н0 = 40 Н0 = 80
км i =10 -4 i =10 –3 i =10 -4 i =10 -3 i =10 –4 i =10 -3
  ф гр ф гр ф гр ф гр ф гр ф гр
  0,2 0,5 1,6 1,8 0,2 0,6 1,2 2,4 0,1 0,3 1,0   0,1 0,3 1,2 0,1 0,2 0,5 1,2 1,1 1,7 0,1 0,1 0,4 0,2 0,4

 

Продолжительность затопления территории объекта зат (ч) определяется по формуле

, (11.2)

где - коэффициент, зависящий от высоты плотины Н 0 (м), гидравлического уклона реки i и расстояния до объекта L (км) (табл. 11.3);

hм – высота месторасположения объекта, м.

Таблица 11.3

Значения коэффициента

i∙L / H0 Относительная высота плотины Н 0 (м) от средней глубины реки в нижнем бьефе h 0 (м)
H0 / h0= 10 H0 / h0= 20
0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 15,5 14,0 12,5 11,0 9,5 8,3 18,0 16,0 14,0 12,0 10,8 9,9

Примечание: L – в м.

 

В зависимости от скорости движения и глубины затопления h з, равной h з= hгр-hм, степень разрушения зданий и сооружений будет различной (табл.11. 4).

 

 

Таблица 11.4

Значения параметров волны прорыва, приводящие к разрушениям объектов

Наименование Степень разрушения
Объекта Сильная Средняя. Слабая
  v, м/с h, м v, м/с h, м v, м/с h, м
Здания и сооружения портов
Сборные деревянные жилые дома 3,0 2,0 2,5 1,5 1.0 1,0
Деревянные дома (1...2 этажа) 3,5 2,0 2,5 1,5 1,0 1,0
Кирпичные малоэтажные здания (1...3 этажа) 4,0 2,4 3,0 2,0 2,0 1,0
Промышленные здания с легким металлическим каркасом и здания бескаркасной постройки 5,0 2,5 3,5 2,0 2,0 1,0
Кирпичные дома средней этажности (4 этажа) 6,0 3,0 4,0 2,5 2,5 1,5
Промышленные здания с тяжелым металлическим или железобетонным каркасом (стены из керамзитовых панелей) 7,5 4,0 6,0 3,0 3,0 1,5
Бетонные и железобетонные здания, здания антисейсмической конструкции 12,0 4,0 9,0 3,0 4,0 1,5
Стенки, набережные и пирсы на деревянных сваях 4,0 6,0 2,0 4,0 1,0 1,0
Стенки, набережные и пирсы напряженной конструкции с заполнением камнем 5,0 6,0 3,0 4,0 1,0 1,0
Стенки, набережные и пирсы на железобетонных и металлических сваях 6,0 6,0 3,0 4,0 1,0 2,0
Стенки, набережные, молы, волноломы из кладки массивов 7,0 6,0 4,0 4,0 2,0 2,0
Оборудование портов и промышленных предприятий
Станочное оборудование 3,0 2,0 2,0 2,0 1,0 1,0
Оборудование химических и электротехнических цехов и лабораторий 4,0 1,5 3,0 1,5 1,0 1,0
Стапели и стапельные места судостроительных и судоремонтных заводов 4,0 4,0 3,0 3,0 2,0 1,0
Трансформаторно-понизительные подстанции 5,0 2,0 4,0 2,0 2,0 1,0
Крановое оборудование: -портальные краны грузоподъемностью            
5 т 6,0 4,0 6,0 2,0 2,0 1,5
10 т 8,0 5,0 6,0 2,0 2,0 2,0
16 т 8,0 6,0 6,0 3,0 2,0 2,0
-мостовой перегружатель 16 т 10,0 9,0 6,0 4,0 2,0 2,0
Мосты, дороги и транспортные средства
Деревянные мосты (поток выше проезжей части) 1,0 2,0 1,0 1,5 0,0 0,5
Железобетонные мосты 2,0 3,0 1,0 2,0 0,0 0,5
Металлические мосты и путепроводы с пролетом (30...100) м 2,0 3,0 1,0 2,0 0,0 0,5
То же с пролетом более 100 м 2,0 2,5 1,0 2,0 0,0 0,5
Железнодорожные пути 2,0 2,0 1,0 1,0 0,5 0,5
Дороги с гравийным (щебеночным) покрытием 2,5 2,0 1,0 1,5 0,5 0,5
Шоссейные дороги с асфальтовым и бетонным покрытием 4,0 3,0 2,0 1,5 1.0 1,0
Автомобили 2,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0
Подвижной состав 3,5 3,0 3,0 1,5 1,5 1,0
Плавучие средства
Мелкие речные суда, катера с осадкой менее 2 м 5,0 2,0 4,0 1,5 2,0 1,5
Вспомогательные суда (плавучие краны, землечерпательные снаряды и т.д.) 7,0 2,0 4,0 1,5 2,0 1,5
Крупные речные пассажирские и грузовые суда (с осадкой более 2,5 м) 9,0 2,0 5,0 1,5 3,0 1,5
Плавучие доки 8,0 2,0 5,0 1,5 3,0 1,5
Плавучие причалы 9,0 2,0 6,0 2,0 3,0 2,0

 

3.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

На гидроузле образовался проран размером В’. На расстоянии L, км вниз по течению реки расположен город и промышленные предприятия. Высота уровня воды перед плотиной Н 0, м, высота месторасположения города h м, м, гидравлический уклон реки i, глубина реки в нижнем бьефе h 0, м.

Оценить степень разрушения зданий и дорог в городе, железнодорожных и автомобильных мостов, объектов на заводе (цех, пирс, плавучий и портальные краны грузоподъемностью), пассажирских и грузовых судов.

Построить зависимости ,

4.ВАРИАНТЫЗАДАНИЙ

 

№ варианта В’ L, км Н 0, м i, h м, м h 0, м
  0,25     1 х 10-4 2,5  
        1 х 10-3 3,5  
  0,25     1 х 10-3    
  0,5     1 х 10-4 1,5  
  0,5     1 х 10-3    
  0,5     1 х 10-4 2,5  
        1 х 10-3 3,5  
        1 х 10-3    
  0,25     1 х 10-4 1,5 2,5
  0,5     1 х 10-3    
  0,5     1 х 10-4 2,5  
  0,5     1 х 10-3 3,5  
  0,5     1 х 10-3    
        1 х 10-4 1,5  
  0,5     1 х 10-3    
        1 х 10-4 2,5  
  0,5     1 х 10-3 3,5  
  0,25     1 х 10-3    
  0,5     1 х 10-4 1,5  


Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: