Приклади типових індивідуальних завдань та порядок їх розв’язання

Завдання 1

Тема: Виявлення та оцінка обстановки в осередку ураження землетрусом.

Навчальна та виховна мета:

1. Ознайомити студентів з основами методики виявлення та оцінки обстановки на території об’єкту господарювання при загрозі виникнення (виникненні) надзвичайної ситуації, джерелом якої є землетрус.

2. Пробудити у студентів, як у майбутніх керівників колективів працівників, почуття відповідальності щодо забезпечення безпеки життя та діяльності людей в умовах надзвичайної ситуації.

Навчально-матеріальне забезпечення:

Література:

1. Панкратов О.М., Міляєв О.К. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Навч. посібник.-К.: КНЕУ, 2005,-232с.

2. Панкратов О.М., Ольшанська О.В., Джог П.В., Черево Д.Р. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Практикум Ч. І – К.: КНЕУ, 2013, – 178 с.

3. Панкратов О.М., Ольшанська О.В., Туровський О.Л., Шалаєва Т.П. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Практикум Ч. ІІ – К.: КНЕУ, 2014, – 87 с.

4. Шоботов В.М. Цивільна оборона. Навчальний посібник.– К.: ”Центр навчальної літератури”, 2004.- 439 с.

Наочні матеріали та технічні засоби:

· схема місцевості (за вказівками викладача);

· комплект слайдів з довідковою інформацією;

· креслярсько-графічні інструменти (кольорові олівці, лінійка, циркуль, тощо);

· калькулятор.

Короткі відомості про землетруси.

Найнебезпечнішими геологічними процесами є землетруси. Протягом року на Землі відбувається понад 100 000 таких природних явищ, в наслідок чого щорічно від дії їх факторів ураження гине до 10 000 людей.

Землетруси – це сильні коливання, струси або зсуви земної кори, породжені тектонічними або вулканічними процесами. Місце де вивільняється енергія і виникають підземні поштовхи називають осередком землетрусу, а його центр − гіпоцентром. Проекція гіпоцентру на поверхню літосфери є епіцентром землетрусу.

З гіпоцентру випромінюється сейсмічна енергія у формі сейсмічних хвиль − пружних подовжніх і поперечних коливань.

Основними характеристиками землетрусів є глибина осередку, магнітуда та інтенсивність енергії сейсмічних хвиль на поверхні літосфери.

Глибина осередку землетрусу(Н) – це відстань від епіцентру до гіпоцентру. Залежно від значення цього параметруземлетруси поділяються на поверхневі – Н = 0 – 70 км, проміжні – Н = 70 – 300 км та глибинні – Н > 300 км. Понад 75% енергії, що вивільняється при землетрусах, належить поверхневим землетрусам. Магнітуда є кількісним показником загальної енергії, що випромінюється при сейсмічному поштовху у формі пружних коливань. Це безрозмірна величина, яка представляє собою логарифм максимальної амплітуди (Z_m) зсуву ґрунту (поверхневої хвилі), зміряної в мікрометрах (мкм) сейсмографом на відстані 100 км від епіцентру землетрусу, тобто:

M ~ lg Z_m.

Значення магнітуди коливається від 0 до 9 і характеризує вихід сейсмічної енергії в епіцентрі землетрусу. Тому для більш об'єктивної оцінки сили коливання земної поверхні в районі, який видалений від епіцентру, введено поняття інтенсивності землетрусу.

Інтенсивність землетрусу – це величина, що характеризує енергетичний параметр коливання верхнього шару літосфери. Вона є функцією магнітуди (M), відстані до епіцентру (R), глибини осередку землетрусу (H) і розраховується за формулою:

, (2.1.1)

де К₁, К₂, К_{3 ,} – константи, величина яких залежить від місця розташування зони землетрусу. Для сейсмонебезпечних районів України їх значення можна прийняти відповідно − 3; 1,5; 3,5.

Отже, інтенсивність оцінює силу землетрусу на поверхні літосфери і вимірюється в балах за такими шкалами:

· 9-ти бальною шкалою Ріхтера, яка використовує величину магнітуди (1< M <9);

· 12-ти бальною шкалою Меркаллі, що характеризує інтенсивність землетрусу (модифіковані шкали: Меркаллі ММ – використовується в США; шкала Меркаллі КЗ – в деяких країнах Європи);

· 12-ти бальною шкалою MSK-64 (шкала Медведева, Шпонхойера, Карника), яка рекомендована ЮНЕСКО.

В країнах СНД застосовується 12-ти бальна шкала MSK-64.

Інтенсивність позначають римськими цифрами, а магнітуду – арабськими.

В залежності від інтенсивності землетруси поділяють на слабкі (I-III бала), помірні (IV бала), сильні (V-VI балів), дуже сильні (VII балів), руйнівні (VIII-X балів), катастрофічні (XI балів) і сильно катастрофічні (XII балів).Оцінка масштабів зруйнувань при землетрусах здійснюється з використанням в якості критерію інтенсивність землетрусу (J) в балах. При цьому J для конкретного об'єкту по 12-ти бальній шкалі знаходять по формулі (2.1.1) На практиці в розрахунках при оцінці стійкості об’єктів до землетрусів характер і ступінь зруйнувань визначають за допомогою, наприклад, табл. 2.1.1 − 2.1.5 для різних дискретних значень J.

Таблиця 2.1.1

Ознаки та характер дії землетрусів певної інтенсивності

за 12-бальною шкалою Меркаллі (MSK-64)

Таблиця 2.1.2

Співвідношення між шкалами Ріхтера і MSK-64

Таблиця 2.1.3

Ступінь зруйнувань будівель і споруд при землетрусі

Приклад. Очікувана інтенсивність землетрусу на території об'єкту – IX балів за шкалою MSK-64. На його території є виробничі і адміністративні будівлі з металевим каркасом і устаткуванням, складські цегляні будівлі, трубопроводи на металевих і залізобетонних естакадах. Визначити характер зруйнування елементів об'єкту при даному землетрусі.

Розв’язання завдання:

У табл. 2.1.3 знаходимо, що при IX балах промислові, адміністративні будівлі і трубопроводи отримають середні ушкодження, а складські будівлі – сильні зруйнування.

Практична частина заняття.

В наслідок стихійного лиха територія, що показана на схемі, опинилася в осередку ураження землетрусом (див. додаток 2.1.2).

Попередній аналіз обстановки в цій зоні може характеризуватися так: житлові будинки зруйновані практично повністю, залишилися лише підвали та перші поверхи багатоповерхових споруд, не діють мережі водо-, газо-, електропостачання. Понад 90 відсотків людей в будинках та будівлях отримали ураження не сумісні з життям. Зруйновані дорожні споруди, греблі та дамби, цехи та ємності з пожежа вибухонебезпечними та сильнодіючими отруйними речовинами, ядерні реактори АЕС. В наслідок цього у навколишнє середовище потрапили небезпечні хімічні та радіоактивні речовини. Існує загроза виникнення суцільних пожеж. Через проран у греблі водосховища витікає вода, утворюючи хвилю прориву.

Таблиця 2.1.4

Стійкість систем життєзабезпечення

Примітка: В чисельнику – відсотки систем життєзабезпечення, що здатні функціонувати негайно, а в знаменнику – після відновлювальних робіт протягом доби.

На південь від населених пунктів Гусенці та Яблунька штучні споруди та природні утворення отримали зруйнування середнього ступеня. У житлових будинків залишилися підвальні приміщення та перші 2 – 3 поверхи. Існує загроза виникнення суцільних пожеж. Підземні комунікації водо, газо, електропостачання неушкоджені. Дорожні споруди можуть бути використані за призначенням. Наведене свідчить про те, що на півдні від населених пунктів Гусенці та Яблунька утворилася третя зона осередку ураження землетрусом.

Таблиця 2.1.5

Безповоротні втрати населення в будівлях при землетрусі, відсотки

З метою відображення обстановки на схемі (карті) місцевості на зруйновані об’єкти наносяться спеціальні позначки, що показані у додатку 2.1.4.

Доповідь керівнику підприємства „Купон” щодо обстановки у підрозділах, які розташовані в районі населених пунктів Бельци, Сади та Дачі

О 18 годині 40 хвилин 21 вересня на території району: населені пункти Бельци, Сади, Дачі, Яблунька; утворився осередок ураження землетрусом. Смуга поділу осередку на ІІ та ІІІ зони проходить через південні околиці селищ Гусенці та Яблунька.

Об’єкти підприємництва знаходяться у спорудах, які зруйновано на 95 %. Мешканці населених пунктів Бельци, Сади, Дачі у багатоповерхових будинках отримали ураження не сумісні з життям. Персонал підприємства працездатний (в мить руйнування знаходився в офісах, що розташовані на перших поверхах будинків).

Внаслідок зруйнування потенційно небезпечних об’єктів може утворитися складна інженерна, гідродинамічна, хімічна та радіаційна обстановки.

Висновок: З метою збереження працездатності персоналу здійснити:

· виявлення можливої і фактичної обстановки в підрозділах фірми шляхом прогнозування та розвідки силами формування підприємства;

· розробити пропозиції щодо раціональних дій персоналу в умовах, що можуть скластися.

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

„КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВАДИМА ГЕТЬМАНА”

КАФЕДРА РЕГІОНАЛЬНОЇ ЕКОНОМІКИ

З В І Т

про виконання завдання на практичному занятті

з навчальної дисципліни: „Безпека життєдіяльності”.

Тема: Осередки ураження і зони зараження, що виникають у надзвичайних ситуаціях природного, техногенного, соціально-політичного та воєнного характеру.

Заняття: Виявлення та оцінка обстановки в осередку ураження землетрусом.

Виконав: студент факультету ____________________________

_______курсу____________________________форми навчання

______________________________________________________

(Прізвище та ініціали)

Перевірив:_________________кафедри регіональної економіки

______________________________________________________

(Прізвище та ініціали)

КНЕУ – 201__

Навчальна та виховна мета

1. Ознайомитись з основами методики виявлення та оцінки обстановки на території об’єкта господарювання при загрозі виникнення (виникненні) надзвичайної ситуації, джерелом якої є землетрус.

2. Пробудити у студентів, як у майбутніх керівників колективів працівників, почуття відповідальності за забезпечення безпеки життя та діяльності людей в умовах надзвичайної ситуації.

Навчально-матеріальне забезпечення

Література:

1. Панкратов О.М., Ольшанська О.В., Джог П.В., Черево Д.Р. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Практикум Ч. І – К.: КНЕУ, 2013, – 178 с.

2. Панкратов О.М., Ольшанська О.В., Туровський О.Л., Шалаєва Т.П. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Практикум Ч. ІІ – К.: КНЕУ, 2014, – 87 с.

3. Шоботов В.М. Цивільна оборона. Навчальний посібник.– К.: ”Центр навчальної літератури”, 2004.– 439 с.

Наочні матеріали та технічні засоби:

· схема місцевості (за вказівками викладача);

· креслярсько-графічні інструменти (кольорові олівці, лінійка, циркуль, тощо);

· калькулятор.

Варіант № _______

1. Вихідні дані:

2. Практична частина заняття.

В наслідок стихійного лиха територія, що показана на схемі, опинилася в осередку ураження землетрусом. Підрозділи підприємства „Купон” знаходяться (можуть опинитися) в зоні _______________ зруйнувань.

Попередній аналіз обстановки в цій зоні може характеризуватися так: житлові будинки __________________________________________________,

(Охарактеризувати ступінь зруйнування будинків)

_______________ мережі водо-, газо-, електро- постачання. До ____відсотків людей в будинках та будівлях отримали ураження ______________________

(Вказати ступінь ураження людей)

Зруйновано (можливо зруйнування): __________________________________________________________________

(Охарактеризувати ступінь зруйнування дорожніх споруд, гребель та дамб, цехів та ємностей з

__________________________________________________________________

пожежа вибухонебезпечними та сильнодіючими отруйними речовинами, ядерного реактору АЕС)

В наслідок цього у навколишнє середовище потрапили (можуть потрапити)________________________________________________________

(Визначити, що потрапило (може потрапити) у навколишнє середовище)

Існує (не існує) загроза виникнення пожеж, утворення __________________________________________________________________

(Визначити, які фактори ураження утворилися (можуть утворитися)

На південь від населених пунктів Гусенці та Яблунька штучні споруди та природні утворення отримали зруйнування __________________________________________________________________

(Визначити якої ступені)

У житлових будинках залишилися не зруйнованими __________________________________________________________________

(Які елементи)

Існує (не існує) загроза виникнення _______________________ пожеж.

(Категорія пожеж)

Підземні комунікації водо, газо, електропостачання __________________________________________________________________

(Визначити ступінь ураження)

Дорожні споруди _____________________________________________

(Визначити можливість експлуатації дорожніх споруд)

Наведене свідчить про те, що на південь від населених пунктів Гусенці та Яблунька утворилася ____________ зона осередку ураження землетрусом.

(Ступінь небезпеки зони)

Висновки та пропозиції:

О ___________ годині ___________ хвилин „___”__________ на території району: населені пункти Бельци, Сади, Дачі, Яблунька; утворився осередок ураження землетрусом.

Смуга поділу осередку на ______________________________________

(Категорія зони)

зони проходить через ______________________________________________.

(Визначити через які населені пункти проходить межа між зонами осередку)

Об’єкти підприємництва знаходяться у спорудах, що зруйновані на ____________%.

Мешканці населених пунктів Бельци, Сади і Дачі, що знаходилися у багатоповерхових будинках, отримали ураження __________________________________________________________________

(Вказати ступінь ураження)

Персонал підприємства ________________________________________

(Вказати ступінь працездатності персоналу)

Внаслідок зруйнування потенційно небезпечних об’єктів в підрозділах фірми може утворитися _____________________________________________

(Визначити, яка може утворитися обстановка)

__________________________________________________________________

1. З метою виявлення та оцінки обстановки в підрозділах підприємства здійснити:

__________________________________________________________________

(Які заходи здійснити)

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. За даними виявлення та оцінки обстановки (прогнозуванням та розвідкою) пропоную:______________________________________________

(Що зробити для подальших раціональних дій персоналу.)

__________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Студент __________курсу, ___________ навчальної групи

__________________________________________________

(Підпис, прізвище та ініціали)

Додаток 2.1.1

Додаток 2.1.4

Позначки ступені зруйнування об’єктів

Суцільне зруйнування. Зруйнування високого ступеня. Середні зруйнування

Вогняний шторм Суцільні пожежі Окремі пожежі

Додаток 2.1.2

Додаток 2.1.3

Увідна про виникнення землетрусу в регіоні,

частина якого відображена на схемі (додаток 2.1.2)

В районі населеного пункту N, що розташований на відстані 25 км на північ від АЕС, прилади індикації сейсмічної активності виявили у земній корі на глибині 35 км поштовх силою у _______ балів за 12-ти бальною шкалою. Одночасно сейсмографи населених пунктів ГУСЕНЦІ і ЯБЛУНЬКА зафіксували землетрус силою у _______ балів за тією ж шкалою.

Виявити та оцінити обстановку у підрозділах підприємства „Купон”, що розташовані в населених пунктів БЕЛЬЦИ, САДИ та ДАЧІ (додаток 2).

Запропонувати режими життя та діяльності персоналу визначених об’єктів.

Об’єкти небезпеки − приміщення, що орендують підрозділи фірми: в населеному пункті БЕЛЬЦИ на _____ поверсі________________ поверхового

(Якої кількості поверхів)

____________________будинку; в населеному пункті САДИ на

(Якого типу будинок)

______поверсі ________________ поверхового ________________будинку;

(Якої кількості поверхів) (Якого типу будинок)

в населеному пункті ДАЧІ на ______ поверсі ___________________________

(Якої кількості поверхів)

поверхового ________________________ будинку.

(Якого типу будинок)

Пора року − _______________, час доби − _____ годин _____ хвилин. Метеоумови: напрям вітру − _____ градусів, швидкість вітру на висоті 1 м − __________м/с, швидкість вітру на висоті 10 м − __________м/с, температура повітря на висоті 0,5 м − ________⁰С, температура повітря на висоті 2,0 м − ________⁰С, температура ґрунту − ________⁰С, хмарність − _____________ бали (балів).

Визначити ризик загибелі людини вдома протягом року при землетрусі якщо вона мешкає в населеному пункті _________ і знаходиться в помешканні 1/3 часу доби.

Вихідні дані:

- причина загибелі – дія факторів ураження землетрусу;

- глибина гіпоцентру землетрусу – Н, км;

- максимальна амплітуда коливання сейсмографа на відстані 100 км від епіцентру землетрусу – Z_m, мкм;

- відстань від населеного пункту до епіцентру землетрусу – R, км;

- будинок, де мешкає людина, багатоповерховий цегляний, збудований без урахування сейсмічної стійкості;

- населений пункт знаходиться в районі, який підлягає впливу сейсмічних хвиль визначеної інтенсивності один раз у 100 років.

Варіанти завдання – дивись табл. 6.2.1.

Таблиця 6.2.1

Варіанти завдання та значення параметрів H, Z_m, R.

Порядок розв’язання завдання на прикладі варіанту 1:

1) визначається магнітуда землетрусу М:

М = lg Z_m = lg 10⁵ = 5.

2) розраховується інтенсивність землетрусу – J:

,

де К₁ = 3,0; К₂ = 1,5; К₃ = 3,5.

J = 3+1,5*5+3,5* lg = 2,42.

3) визначається ступінь зруйнування будинку та відсоток безповоротних втрат мешканців будинку (див. табл. 6.2.1.1; 6.2.1.3 та 6.2.1.5):

ступінь зруйнування будинку – зруйнування відсутні;

безповоротні втрати мешканців будинку – 0%.

4) оцінюється ризик загибелі людини при землетрусі визначеної інтенсивності:

,

де Q(Δt) – частота подій у рік;

w – ймовірність загибелі людини від однієї події.

Тоді маємо:

.

Висновок:

Ризик загибелі людини вдома при землетрусі визначеної інтенсивності на протязі року можна вважати відсутнім.

Додаток до завдання 1

Таблиця 6.2.1.1

Ознаки та характер дії землетрусів певної інтенсивності

за 12-бальною шкалою Меркаллі (MSK-64)

Таблиця 6.2.1.2

Співвідношення між шкалами Ріхтера і MSK-64

Таблиця 6.2.1.3

Ступінь зруйнувань будівель і споруд при землетрусі

Таблиця 6.2.1.4

Стійкість систем життєзабезпечення

Таблиця 6.2.1.5

Безповоротні втрати населення в будівлях при землетрусі, відсотки

Таблиця 6.2.1.6

Варіанти завдання та значення параметрів H, Z_m, R.

Перелік аналітичних залежностей для виконання завдання 1:

М = lg Z_m; ; ;

К₁ = 3,0; К₂ = 1,5; К₃ = 3,5.

Завдання 2

Тема: Виявлення шляхом прогнозу та оцінка інженерної обстановки в осередку ураження, що виникає при зруйнуванні греблі водосховища та вибуховому перетворенні паливо-повітряної суміші.

Навчальна та виховна мета:

1. Ознайомити студентів з основами методики виявлення та оцінки обстановки на території об’єкта господарювання при загрозі виникнення (виникненні) надзвичайної ситуації, джерелом якої є гідродинамічні та вибухонебезпечні об’єкти.

2. Пробудити у студентів, як у майбутніх керівників колективів працівників, почуття відповідальності за забезпечення безпеки життя та діяльності людей в умовах надзвичайної ситуації.

Навчально-матеріальне забезпечення

Література:

1. Панкратов О.М., Міляєв О.К. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Навч. посібник.-К.: КНЕУ, 2005,-232с.

2. Панкратов О.М., Ольшанська О.В., Джог П.В., Черево Д.Р. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Практикум Ч. І – К.: КНЕУ, 2013, – 178 с.

3. Панкратов О.М., Ольшанська О.В., Туровський О.Л., Шалаєва Т.П. Безпека життєдіяльності людини в надзвичайних ситуаціях: Практикум Ч. ІІ – К.: КНЕУ, 2014, – 87 с.

4. Шоботов В.М. Цивільна оборона. Навчальний посібник.– К.: ”Центр навчальної літератури”, 2004.- 439 с.

Наочні матеріали та технічні засоби:

· схема місцевості (за вказівками викладача);

· комплект слайдів з довідковою інформацією;

· креслярсько-графічні інструменти (кольорові олівці, лінійка, циркуль, тощо);

· калькулятор.

Короткі теоретичні відомості.

Гідродинамічний небезпечний об'єкт − це штучне або природне утворення, що вирізняється різкою зміною рівня води у руслі річки. До таких відносять гідротехнічні споруди напірного типу і природні дамби.

Гідротехнічні споруди напірного типу це греблі та дамби, які будують з метою використання кінетичної енергії води для вироблення електроенергії, охолодження технологічних процесів, меліорації, захисту прибережних територій, забору води для водопостачання і зрошування, рибозахисту, регулювання рівня води, забезпечення діяльності морських і річкових портів та для забезпечення судноплавства.

Гідротехнічні споруди напірного типу залежно від вірогідних наслідків їх зруйнування поділяються на класи, що наведені у табл. 2.2.1.

Таблиця 2.2.1

Класи гідротехнічних споруд напірного типу

Клас основних постійних гідротехнічних споруд напірного типу залежить від важливості об'єктів, розташованих нижче греблі (дамби), висоти останніх, максимального розрахункового тиску води і типу ґрунтів основи (табл. 2.2.2).

Типи ґрунтів розподіляються так: А − скельний, Б − піщаний, глинистий в твердому і напівтвердому стані. В − глинистий, водонасичений в пластичному стані.

Стійкість і міцність гідротехнічних споруд напірного типу задається у відповідності з максимальним розрахунковим рівнем води, швидкостю вітру, висоти хвилі. Так, наприклад, максимальний розрахунковий рівнь води повинен мати місце не частіше: для споруд I класу − 1 раз у 100 років (1%), II і ІІІ − 1 раз у 20 років (5%), IV класу − 1 раз у 10 років (10%).

Прорив гідродинамічно небезпечних об'єктів може відбутися через дії сил природи (землетрусу, урагану, обвалу), конструктивних дефектів, порушення правил експлуатації, дії паводків, руйнування основи, недостатності водоскидів, застосування зброї.

При прориві в дамбі або греблі утворюється проран, від розмірів якого залежать обсяг та швидкість падіння води, а також параметри хвилі прориву − основного фактору ураження цього виду аварій.

Таблиця 2.2.2

Класи гідротехнічних споруд напірного в залежності від їх висоти і типу ґрунтів основи

Хвиля прориву утворюється при одночасному накладенні двох процесів: падіння води з водосховища в нижній б'єф (Ділянка річки між двома сусідніми дамбами або ділянка каналу між двома шлюзами називається б’єфом. Гідравлічний ухил річки– перевищення (в метрах) висоти рівня води на 1000 м вздовж її руслу. Верхнім б’єфом дамбиназивається частина річки, розташована вище за підпірну споруду (дамбу, шлюзу), а частина річки нижча за неї називається нижнім б’єфом. Тіло дамби утворює нульовий створ. Висота рівня води у верхньому б’єфі дамби – це рівень води у водосховищі), що породжує хвилю і різке збільшення обсягу води в місці падіння, а це викликає її підйом і перетікання в низинні місця.

Дія хвилі прориву на об'єкти подібно ударній хвилі повітряного вибуху, але вирізняється від нього тим, що головним діючим тілом тут є вода.

Прорив дамб призводить до затоплення місцевості і всього того, що на ній знаходиться. Тому будувати житлові і виробничі будівлі в цій зоні небезпечно. Проте місцеві власті часто нехтують цією вимогою, явно піддаючи небезпеці людей.

Хвиля прориву в своєму русі уздовж русла річки безперервно змінює висоту, швидкість руху, ширину і інші параметри (рис. 2.2.1). Тому вона має зони підйому і зони спаду. Передня частина маси води, що рухається, називається фронтом хвилі прориву. Вона може бути дуже крутою (поблизу прорану) і дещо пологою − на значному видаленні від нього.

Вслід за фронтом хвилі прориву висота води починає інтенсивно збільшуватися, досягаючи через деякий проміжок часу максимуму, що може перевищити висоту берегів річки, внаслідок чого і починається затоплення.

Після припинення підйому рівнів по всій ширині потоку настає більш менш тривалий період руху, близький до сталого. Він буде тим довшим, чим більше обсяг водосховища. Останньою фазою утворення зони затоплення є спад рівня.

Після проходження хвилі прориву залишається перезволожена заплава і сильно деформоване русло річки.

Руйнівна дія хвилі прориву полягає головним чином в русі великих мас води з високою швидкістю і таранної дії всього того, що переміщається разом з водою (каміння, дошки, колоди, різні конструкції).

Висота і швидкість хвилі прориву залежать від гідрологічних і топографічних умов річки. Лісисті ділянки уповільнюють швидкість і зменшують висоту хвилі.

За останні 70 років в світі відбулося більше тисячі аварій крупних гідротехнічних споруд. Причини їх різні, але частіше за все аварії відбуваються через зруйнування основи (табл. 2.2.3).

За період з 1902 по 2010 рік з понад 400 аварій в різних країнах у 35% випадків причиною було перевищення максимального розрахункового рівня води, тобто перелив води через гребінь дамби (табл. 2.2.4).

При прориві дамб значні ділянки місцевості через 15 − 30 хвилин затоплюються шаром води товщиною від 0,5 до 10 м і більше. Час, протягом якого територія може знаходитися під водою, коливається від декількох годин до декількох діб.

Таблиця 2.2.3

Частота аварій гідротехнічних споруд напірного типу

Таблиця 2.2.4

Частота зруйнування різних типів дамб

Виявлення та оцінка інженерної обстановки при зруйнуванні гідродинамічно небезпечного об’єкту.

Як ми зясували раніше, уражаюча дія хвилі прориву пов'язана із поширенням води з великою швидкістю.

Основними параметрамихвилі прориву як фактору ураження є її швидкість, висота, довжина, час існування та температура води.

За своїм фізичним єством хвиля прориву − це несталий рух води, для якої глибина, ширина, ухил поверхні і швидкість течії змінюються у часі (рис. 2.2.1).

Висота хвилі прориву і швидкість їїпоширеннязалежать від обсягу і глибини водосховища, площі „дзеркала” водного басейну, розмірів прорану, різниці рівнів води у верхньому і нижньому б’єфах, гідрологічних і топографічних умов русла річки і її заплави. В районі нульового створу (тіла дамби) висота хвилі прориву (h) визначається за формулою:

h = 0,6 (Н − Н_нб), м,

де Н – глибина водосховища у дамби, м;

Н_нб – висота нижнього б’єфу, м.

Рис. 2.2.1. Хвиля прориву.

Висота хвилі прориву, як правило, знаходиться в межах від 2 до 12 м, але може досягати 30 м і більше.

Швидкість поширення хвилі прориву коливається в межах від 3 до 25 км/год., а для гірських і передгірних районів – до 100 км/год.

Для зон катастрофічного і небезпечного затоплення швидкість руху хвилі прориву u = 2,5 – 7 м/с. Для ділянок можливого затоплення – u = 1,5 – 2,5 м/с. При цьому статичний тиск потоку води – не менше 20 кПа (0,2 кгс/см²) з тривалістю дії не менше 0,25 год.

Характер дії на об'єкт хвилі прориву обумовлюється гідродинамічним тиском потоку води рівнем і терміном затоплення, деформацією річкового русла, забрудненням гідросфери, розмиванням і перенесенням ґрунтів.

Другим фактором ураження гідродинамічної аварії є катастрофічне (стрімке) затоплення місцевості, розташованої нижче за течією річки. При цьому утворюється зона затоплення – частина прилеглої до річки (водосховища) місцевості, що затопляється водою. Частина зони затоплення, в межах якої поширюється хвиля прориву, називається зоною катастрофічногозатоплення. На її зовнішніх межах висота гребеня хвилі прориву (h) перевищує 1 м, а швидкість її руху становить 5 – 7 м/с. Катастрофічне затоплення характеризується такими параметрами:

· висотою і швидкістю хвилі прориву;

· часом підходу гребеня і фронту хвилі прориву у відповідний створ річки;

· максимальною глибиною затоплення ділянки місцевості;

· тривалістю затоплення території;

· масштабами зони затоплення.

Час, протягом якого затоплені території можуть знаходитися під водою, коливається від 4 годин до декількох діб. Параметри зони затоплення залежать від розмірів водосховища, тиску води і інших характеристик конкретного гідровузла, а також від гідрологічних і топографічних особливостей місцевості.

Основні уражаючі фактори катастрофічного затоплення– руйнівна хвиля прориву, водяний потік і спокійні води, що заливають територію об'єкту.

Зона катастрофічного затоплення визначається наперед на стадії проектування гідротехнічних споруд. У межах цієї зони виділяють ділянку можливого (вірогідного) надзвичайно небезпечного затоплення, тобто територію, через яку хвиля прориву проходить протягом однієї години після аварії. На цій території можливі найбільші втрати серед населення, сильні зруйнування об’єктів економіки і житлових споруд. Параметри хвилі прориву на даній ділянці приймаються такі: висота гребеня хвилі (рис. 2.2.1) – більше 4 м, а швидкість руху – понад 2,5 м/с. Для кожного водосховища (особливо обсягом 50 млн. м³ і більше), аварія на якому сприяє підйому води у нижньому б’єфі до висоти 1 м і більше, за результатами прогнозу розробляються атласи або карти затоплення і характеристики хвилі прориву.

Таким чином, основним небезпечним наслідком гідродинамічної аварії є утворення зони катастрофічного затоплення місцевості, уражаючий фактор – хвиля прориву. Навантаження на об’єкт і його елементи (будівлі, устаткування, мережі водо енергопостачання і т. п.) створюються дією хвилі прориву – гідро потоком води, критичними параметрами якого служать висота і швидкість руху. Можливі ступені зруйнування об’єктів залежно від висоти (h) і швидкості (u) руху хвилі прориву визначаються за допомогою табл. 2.2.5.

Виявлення та оцінка інженерної обстановки при гідродинамічній аварії здійснюється доступні для розуміння та застосування у навчальному процесі.за допомогою спеціальних методик. Розглянемо дві з них, як найбільш доступні у розумінні.

Таблиця 2.2.5

Параметри хвилі прориву, що характеризують ступінь зруйнування об'єктів

Перша методика призначена для визначення параметрів хвилі прориву і характеристик зони затоплення при зруйнуванні греблі (дамби) водосховища.

Вихідні дані для виконання розрахунків:

· обсяг водосховища − W, м³;

· глибина води перед дамбою (глибина прорану) − H, м;

· довжина прорану або ділянки переливу води через гребінь дамби – В, м;

· середня швидкість руху хвилі прориву (попуску) − u, м/с;

· відстань від дамби (водоймища) до об'єкту, − R, км.

Порядок виконання розрахунків:

І. Визначення параметрів хвилі прориву на заданій відстані R від дамби (рис. 2.2.1).

1. Знаходять час підходу хвилі прориву на задану відстань R (до об'єкту):

, год

Значення u=5 − 7 м/с приймаються для зон катастрофічного і надзвичайно небезпечного затоплень; для ділянок можливого затоплення – u = 1,5−2,5 м/с.

2. Визначається висота хвилі прориву h на відстані R від дамби (греблі):

, м

де m – коефіцієнт, значення якого залежить від R − відстані до об'єкту (табл. 2.2.6).

Таблиця 2.2.6

Значення коефіцієнтів m і m1, як функцій

відстані від дамби до створу об'єкту

3. Розраховується час спорожнення водосховища (водоймища) за допомогою формули:

, год.

де N – максимальні витрати води через 1 м довжини прорану (ділянки переливу води через гребінь дамби), м³/с·м − визначається за допомогою табл. 2.2.7.

Таблиця 2.2.7

Максимальна витрата води через 1 м довжини прорану

4. Оцінюється тривалість (t) проходження хвилі прориву узаданому створі гідровузла на відстані R:

t=m1T, год.

де m1 – коефіцієнт (табл. 2.2.6), який залежить від R.

ІІ. За даними розрахунків за допомогою табл. 2.2.5 оцінюють ступінь зруйнування об'єкту.

Приклад. Обсяг води у водосховищі W = 70·10⁶ м³, довжина прорану B = 100 м, глибина води перед дамбою H = 50 м, середня швидкість руху хвилі прориву u = 5 м/с. Визначити параметри хвилі прориву на відстані R = 25 км від дамби до створу об'єкта.

Розв’язання завдання.

1. Розраховують час підходу хвилі прориву до створу об'єкту:

t_під= R /3600u = 25·10³/3600·5=1,4 (год.).

5. Визначають висоту хвилі прориву:

У табл. 2.2.7 для R = 25 кмзнаходять коефіцієнт m = 0,2, тоді:

h = mH =0,2 H = 0,2·50 = 10 (м).

3. Розраховують час спорожнення водосховища по формулі:

T = W/3600·N·B.

Значення N знаходять у табл. 2.2.8. При H = 50м: N = 350 м³/с·м:

T= 70·10⁶/350·100·3600 = 0,56 (год.).

4. Оцінюють тривалість проходження хвилі прориву t через об'єкт на відстані R.

У табл. 2.2.7 для R = 25 кмвизначають коефіцієнт m1= 1,7. Тоді:

t = m1T= 1,7 T= 1,7·0,56=0,94 (год.).

Висновок: h = 10 м; t_під = 1,4 год.; T = 0,56 год.; t = 0,94 год.

Друга методика призначена для визначення параметрів хвилі прориву і зони затоплення при зруйнуванні гідротехнічних споруд на малих і великих річках.

В даному випадку при зруйнуванні гідротехнічних споруд при недостатньому водоскиді (перелив води через гребінь дамби) також утворюється хвиля прориву (рис. 2.2.1), яка так само характеризується висотою і швидкістю поширення.

Вихідні дані:

· висота рівня води у верхньому б’єфі дамби (рівень води у водосховищі − Н), м;

· параметр прорану в безрозмірному вигляді (l – довжина дамби) В_б = B/l;

· гідравлічний ухил річки; i, м;

· віддаленість створу об'єкту від дамби − R, км;

· висота місця розташування об'єкту − h _м, м;

Порядок виконання розрахунків:

1. Визначається висота хвилі прориву − h, м:

де А₁ і В₁ – коефіцієнти, залежні від H, B_б і i, значення яких знаходять у табл. 2.2.8.

Таблиця 2.2.8

Значення коефіцієнтів А_i і В_i при гідравлічному ухилі річки i

Поиск по сайту: