Глава 2. Чрезвычайные ситуации в литосфере виды чрезвычайных ситуаций природного характера и их характеристика
 Скачать 3.06 Mb.
|
|
Переходные коэффициенты Р % и коэффициенты стока Kс в различных районах
Если источником водного питания селевого потока является прорыв озера, подпруженного ледником, или прорыв моренного озера, то вычисление максимального расхода селеформирующего прорывного паводка  , м3/с, при прорыве перемычки вычисляют по формуле: , (2.34)где Sпр – площадь водной поверхности озера на уровне 80 % высоты перемычки, м; Нпл – высота перемычки, м; t° – температура воды в озере, °С; LС – кратчайшее расстояние по горизонтали между основанием перемычки и границей водной поверхности озера, м; К* – 6,25·10–3 м1/2 · с–1 · градус –1. Пример 1. Необходимо определить максимальный водный расход паводка, м3/с, при прорыве озера, подпруженного ледником. Исходные данные: площадь водной поверхности на уровне 80% высоты перемычки Sпр = 1,8 . 105 м2; высота перемычки Нпл = 85 м; температура воды в озере t = 2°С; расстояние между основанием перемычки и границей водной поверхности LC =1,2 . 103 м. Определяем  .2. Определение объема водного паводка WВ производится в зависимости от типов озер по следующим формулам: а) для озера, подпруженного ледником, м3:  ;б) для завального озера, м3 ;где Sпв – площадь водной поверхности озера при максимальном наполнении, м2; в) для моренного, термокарстового озера, м3:  ;г) для моренного западинного озера, м3:  .Объем водного паводка, м3, вытекающего при выпадении осадков, слоем заданной обеспеченности определяется по формуле:  .Пример 2. Необходимо определить объем водного паводка при прорыве завального озера. Исходные данные: площадь водной поверхности озера при максимальном наполнении Sпв=2,45 . 105 м2, а высота перемычки Нпл = 108 м. 1. Объем водного паводка будет составлять, м3  .2. Для расчета максимального расхода селевого потока QС, м3/с,определяется (по карте, либо по данным наблюдений) длина селевого очага lС, м, и его уклон , градус. Расход селевого потока вычисляют по формуле:  , где QВ – максимальный расход водного потока, поступающего в селевой очаг, вычисляемый по одной из формул, приведенных выше; K1 = 0,1 м–1. 3. Объем селевого потока WC, м3, вычисляют по формуле:  ,где WВ – объем водного паводка, м3, определяемый по одной из формул; К2 = 0,12 м–1. 4. Скорость продвижения селевой массы, м/с:  ,где hср – средняя глубина потока, м; Vот – относительная гидравлическая крупность увлекаемых каменных материалов, принимаемая равной 0,7–1,0; – средний угол наклона селевого русла, градус. Для оперативной оценки величины средней глубины потока ее можно принимать равной 1–1,5 м для маломощного потока; 2–3 м для потока средней мощности и 3–5 м для мощного потока. Расчет скорости селевого потока можно производить по графику, рассчитанному по формуле для определения скорости продвижения селевой массы. 5. Зная значение средней скорости селевого потока, а также расстояние от сигнального створа до защищаемого объекта (lоб), можно оценить время добегания селевого потока до этого объекта (tоб):  .Во всех случаях необходимо иметь в виду, что скорости селей весьма велики. Если принять диапазон характерных скоростей селевых потоков от 4 до 8 м/с, то при расстоянии между сигнальным створом и защищаемым объектом, например 10 км время добегания составит соответственно от 40 до 20 мин. Это и будет резерв времени для спасения людей, материальных ценностей и т. п. который стремиться увеличить до максимально возможного. 6. Дальность продвижения селей может оцениваться по следам предыдущих селей. При наличии береговых валов необходимо определить среднее расстояние В между ними, расстояние LД между концом селевого очага и вершиной конуса выноса селевой массы, а также средние уклоны долины iД и конуса iК. На первом этапе расчета определяется дальность продвижения селя LС, м,в долине реки по формуле:  ,где d – диаметр анкирующих обломков (см. табл. 2.22); WС– объем селя, м3. 7. На втором этапе расчета, который выполняется при условии, что LС LД, вычисляют дальность LПС продвижения селя на конусе выноса, м, по формуле:  .8. Дальность L0C,м, продвижения селя от селевого очага определяется аналогично LC, если LC LД. Если LД LС, то величина L0C определяется по формуле: L0C = LД + LПС. 9. Максимальная глубина селевого потока до размыва hСПмакс принимается равной: hСПмакс 1,5 hср 10. Максимальный расход селя QС(м3/с) связан со средней скоростью VС (м/с) селевого потока формулой: QС = WVС , где W – площадь живого сечения русла, м2. 11. Максимальная поверхностная скорость потока в 1,8 раза больше средней скорости. Оценка последствий схода селей и лавин Для прогнозирования последствий селей необходимы систематизация и анализ данных о последствиях всех селей, имевших место в нашей стране. Анализ селевой опасности с целью планирования и осуществления первоочередных противоселевых мероприятий должен проводиться систематически и охватывать все селеопасные территории страны. Селевой поток представляет большую опасность благодаря значительной скорости продвижения (до 15 м/с) и большой разрушительной силе – его давление на препятствие достигает 12 т/м2. Одним из основных условий возникновения селей на территории России является высокая норма дождевых осадков (табл. 2.17). Они в состоянии смыть продукты разрушения горных пород и вовлечь их в движущийся поток. В табл. 2.24 показана степень селеопасности для городов, расположенных в селеопасных районах России, с населением более 50 тыс. человек. Для большей части городов России реальна угроза регулярного схода маломощных селей и периодически возникающая (1 раз в 2–3 года) угроза схода селевых потоков средней мощности. Конус выноса таких селейне затрагивает большей части территории жилой застройки самих городов, но для них нельзя исключить и возможность возникновения более мощных селевых потоков. Основную угрозу селевые потоки представляют для небольших населенных пунктов, расположенных непосредственно в зоне конуса выноса селевых потоков. Таблица 2.24 Степень селеопасности для городов России
Основные показатели, характеризующие поражающее действие селя, и диапазон их применения приведены в табл. 2.25. Таблица 2.25 Характеристика селевых процессов
Окончание табл. 2.25
Поражающее действие селевого потока:
Основными характеристиками селевого потока, которые определяют выбор и эффективность мероприятий по защите населения, являются время прихода головы селя в данный район, средняя глубина селя в объеме выносов. При оценке поражающего действия селя необходимо учитывать:
Для первого параметра особую значимость приобретают краткосрочные и оперативные прогнозы. Краткосрочные прогнозы составляются на 1–3 сут. по результатам анализа гидрологической и метеорологической обстановки в селеопасном районе. Этого времени достаточно для организации и проведения соответствующих защитных мероприятий. Время прихода головы селя является расчетным и может быть определено, исходя из скорости селевого потока и расстояния от сигнального створа до защищаемого объекта. Это время составляет несколько десятков минут, реже – несколько часов. Параметр может быть включён в качестве показателя при формировании расчётных вариантов воздействия. Продолжительность схода селя является расчётным параметром и может быть оценена через объём и максимальный расход прорывного паводка (водной составляющей селевого потока). Продолжительность селей колеблется от нескольких десятков минут до нескольких часов. Большинство зарегистрированных селей имели продолжительность 1–3 ч. Иногда сели могут проходить волнами (по 10–30 мин) с промежутками в несколько десятков минут. Хотя перечисленные параметры в совокупности составляют временной показатель воздействия, в качестве основного при задании расчетных вариантов воздействия будет использоваться только время прихода головы селя. Следующие пять показателей отражают интенсивность воздействия селевого потока. Первый – объем селевого потока – может быть рассчитан через объем паводка, длину селевого очага и его уклон. Как правило, суммарный объем селевого потока, т. е. объем водной и твердой составляющих, определяет тип селя и его разрушительное действие на сооружение. Для большинства селевых бассейнов России характерны сели малой и средней мощности с максимальным объемом селевого выноса, не превышающим нескольких десятков тысяч кубометров селевой массы. Этот показатель позволяет дать ориентировочную оценку устойчивости зданий и сооружений (табл. 2.21) и вероятности общих и смертельных потерь населения (табл. 2.26). Однако он не дает полного представления о степени разрушения сооружений, которые могут использоваться для защиты населения при сходе селя. Поэтому предполагается использовать этот показатель для оценки потерь населения при различных вариантах его укрытия, а также для первичного выбора комплекса защитных мероприятий при отсутствии информации об остальных расчетных показателях. Плотность селевого потока зависит от состава твердой фракции селя. Она составляет не менее 100 кг/ м3 воды. При плотности горной породы 2,4–2,6 г/см3 плотность селевого потока 1,07–1,1 г/см3. Это минимальная плотность и она колеблется от 1,2 г/см3 (низковязкие селевые потоки) до 1,9 г/см3 (грязекаменные сели высокой вязкости). Таблица 2.26 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||