Затопление – это быстрое поступление больших водных масс из водохранилища в нижний бьеф гидроузла после разрушения плотины или ее части и в стремительном движении воды вдоль бьефа в виде положительной волны со скоростями 50-70км/ч.После разрушения плотины или её части –движение воды в виде положительной волны с V = 72 км/ч, с высотой водяного вала в лобовой части 10-12 м.Вал- обладает большой разрушительной силой, особенно зимой, несёт большое количество взломанного льда.
Для расчетов параметров затопления необходимо знать:
- Расстояние от места оценки последствий(створа реки) до плотины.
В Днепре геодезическая отметка верхней точки воды для Днепропетровска 51,4 м.
-Объём воды водохранилища V = 13,5 млд.м3.
- Длина плотины (ширина прорана).В= 11 км,ж /б часть 970 м. Промыв прораны может быть от десятков метров до 10 км.
- Глубина воды перед плотиной Н= 13,6 м.
-Длина плотины 7,5 км.
- Средняя скорость течения воды =27-35 км/ч. В случае прорыва плотин скорость может быть до 50 км/ч.
При прогнозировании расчитываются:
1. Время подхода волны затопления.
2. Время опорожнения водохранилища.
3. Время прохождения волны попуска.
1.Расстояние до створа плотины определяем по карте r =148 км.
2. Найдём время, через которое волна затопления подойдёт к створу южного моста.
Время прихода волны попуска (tподх) может быть определено по графику (рис. 2) или по формуле:
tподх = r/С
tподх = 148/ 50 = 2,96 (3 ч)
где r – расстояние от данного створа реки (км); С – скорость течения реки (км/ч).
Средняя скорость течения р. Днепр – 27км/ч, при прорыве плотины она может возрасти до 50км/ч.
3.Определяем время опорожнения водохранилища
Топор = V/BN3600
Топор = 13,5млд.м3/3000×52,68×3600 = 24 ч
В- принимаем 3000 м.
Чтобы определить N, проинтерполируем по табл.1
N =95/15 =6,3 (на 1 м)
N = 6,3×3,6 + 30= 52,68 м3/с (проходит вода через проран со скоростью 52,68 м3/с)
где Топор – время опорожнения водохранилища,
В – ширина прорана, м;
N – максимальный расход воды на 1 м ширины прорана (табл.1).
4.Время прохождения волны попуска, tпрох, ч, рассчитывается по формуле:
tпрох = Kr×Tопор
tпрох = 5×24 = 120
Кr – коэффициент удаленности (табл. 2)
Таблица 1.
| Н,м | |||||
| N, м3/мс |
Таблица 2.
| r, км | |||||||
| Кг | 1,7 | 2,6 |
Расчитаем возможную глубину потока, т.ею высоту затопления территории, прилегающей к руслу Днепра, учитывая, что геодезическая отметка верхней точки отметки воды в Днепропетровске Нгеод =51,4 м.
Возможные последствия от воздействия катастрофического затопления определяется по максимальной глубине потока (Нmax) и максимальной скорости потока (Vmax). Нmax и Vмах зависят от высоты плотины (Н), размеров прорана (В).
Интерполированием определяем, что Аh =55,3.
Аналогично, что Вh = 38,1
Аналогично, что Вu =10,8
Аналогично, что Аu = 10,34.
где L – удаление рассматриваемого створа от плотины.
Аh, Вh, Аu, Вu – коэффициенты аппроксимации, зависящие от высоты плотины, ожидаемых размеров прорана и гидравлического уклона водной поверхности реки (i).
Таблица 3. Коэффициенты аппроксимации для равнинных рек
| Нм | Значение коэффициента аппроксимации, при i=5*10-4 | |||
| Аh | Вh | Аu | Вu | |
Вывод: Выполненные по формулам расчеты показывают, что при прорыве Кременчугской ГЭС по створу реки Днепр,в районе Южного Моста – глубина водяного потока hмах = 4,1 м относительно НПУ = 51,4м.
Степени разрушения элементов объектов при затоплении приведены в табл.5