Тема Человек и среда обитания

• Название: Тема Человек и среда обитания
• Дата: 19.01.2021
• Размер: 335.47 Kb.
• Имя файла: BZh.docx
• Тип: Документы; #169618
• страница: 6 из 12

 

Таблица 2.

 

Значения параметров волны цунами, приводящие к разрушению объектов

Наименование объекта	Степень разрушения
	сильная		средняя		слабая
	v, м/с	h, м	v, м/с	h, м	v, м/с	h, м
Деревянные дома
сборные	3,0	2,0	2,5	1,5	2,0	2,0
малоэтажные (1–2 этажа)	3,5	2,0	2,5	1,5	1,0	1,0
Кирпичные здания
малоэтажные (1–3 этажа)	4,0	2,4	3,0	2,0	2,0	1,0
среднеэтажные (4 этажа)	6,0	3,0	4,0	2,5	2,5	1,5
Промышленные здания
бескаркасные и с лёгким металлическим каркасом	5,0	2,5	3,5	2,0	2,0	1,0
с тяжёлым металлическим или ж/б каркасом	7,5	4,0	6,0	3,0	3,0	1,5
Бетонные и ж/б здания	12,0	4,0	9,0	3,0	4,0	1,5
Мосты
деревянные (поток выше проезжей части)	1,0	2,0	1,0	1,5	0,0	0,5
железобетонные	2,0	3,0	1,0	2,0	0,0	0,5
металлические с пролётом 30–100 м	2,0	3,0	1,0	2,0	0,0	0,5
металлические с пролётом 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 (щебёночным) покрытием	2,5	2,0	1,0	1,5	0,5	0,5
шоссейные с асфальтовым и бетонным покрытием	4,0	3,0	2,0	1,5	1,0	1,0

 

Пример решения.

Задание. На расстоянии 500 км от берега в океане со средней глубиной 3,5 км произошло землетрясение магнитудой 7,5. На берегу с уклоном 110^–3расположен посёлок из кирпичных среднеэтажных зданий. Оценить последствия цунами в районе расположения посёлка.

 

Решение:

1.      Высота главной волны h₀ = 3,0 м.

2.      Скорость распространения волн цунами:

 

v = (2gH)^0,5 = (29,83500)^0,5  262 м/с.

 

3.      Время подхода волн цунами к берегу:

 

 = L / v = 500 000 / 262  1908 с  32 мин.

 

4.      Скорость волны цунами у уреза воды:

 

v_ур = 3 (h₀)^0,5 = 3(3)^0,5  5,2 м/с.

 

5.      Высота волны цунами у уреза воды:

 

h_ур = 1,5 h₀ = 1,53 = 4,5 м.

 

6.      Значение коэффициента шероховатости:

 

n = (h_ур)^0,7 i^0,5 / v_ур = (4,5)^0,7(0,001)^0,5 / 5,2 = 0,02.

 

7.      Глубина зоны ущерба:

 

S_k = (h_ур (1 – n) – 0,5) / (i (1 – n)) =

= (4,5(1 – 0,02) – 0,5) / (0,001(1 – 0,02)) = 3990 м  4 км.

 

8.      Изменение высоты волны цунами в пределах глубины зоны ущерба на различных расстояниях:

 

h_s = (h_ур – i s) (1 – n) = (4,5 – 0,001*s)*(1 – 0,02) = 4,41 – 0,00098s, м.

 

9.      Изменение скорости волны цунами в пределах глубины зоны ущерба на различных расстояниях:

 

v_s = v_ур (h_s / h_ур)^0,7 = 5,2(h_s / 4,5)^0,7, м/с.

 

Расстояние, м	0	1000	2000	3000	4000
vs, м/с	5,13	4,3	3,4	2,38	1,1
hs, м	4,41	3,43	2,45	1,47	0,49

 

10.  Кирпичные среднеэтажные здания, расположенные на берегу, будут полностью разрушены.

 

1.  Посёлок состоит из 50 кирпичных малоэтажных зданий, в каждом из которых проживает 1000 человек. Оценить последствия урагана со скоростью ветра 30 м/с в посёлке.

 

Методика расчёта.

Определяются следующие показатели:

1)      степень разрушения зданий и качественная картина повреждений;

2)      общие, санитарные и безвозвратные потери людей, находившихся в зданиях.

 

Исходные данные:

     скорость ветра u, м/с;

     тип зданий;

     количество зданий;

     количество людей в одном здании.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Определить степень разрушения здания (таблица 1) и его качественную картину (таблица 3).

2.  Рассчитать значения вероятностей общих Р_ОБЩ, безвозвратных Р_БЕЗВ, санитарных Р_САН, потерь людей в разрушенных зданиях (таблица 2).

3.  Рассчитать абсолютные значения общихN _{Л ОБЩ}, безвозвратных N _{Л БЕЗВ} и санитарных N _{Л САН} потерь людей, находившихся внутри зданий по формулам:

 

N _{Л ОБЩ} = Р_ОБЩ N_Л ,                   (1)

 

N _{Л БЕЗВ} = Р_БЕЗВ N_Л .                  (2)

 

N _{Л САН} = Р_САН N_Л                      (3)

 

где

N_Л – общая численность людей в зданиях.

 

Справочные материалы.

Таблица 1.

 

Зависимость степени разрушения зданий и сооружений от скорости ветра, м/с

 

Тип зданий, сооружений и оборудования	Степень разрушения
	слабая	средняя	сильная	полная
Промышленные здания с лёгким металлическим каркасом и здания бескаркасной конструкции	25–30	30–50	50–70	 70
Кирпичные здания малоэтажные	20–25	25–40	40–60	 60
Кирпичные здания многоэтажные	20–25	25–35	35–50	 50
Административные многоэтажные здания и здания с металлическим и железобетонным каркасом	20–35	35–50	35–60	 60
Крупнопанельные жилые здания	20–30	30–40	40–50	 50
Складские кирпичные здания	25–	30–45	45–55	 55
Легкие склады-навесы с металлическим каркасом и шиферной кровлей	15–20	20–45	45–60	 60
Склады-навесы из железобетонных элементов	25–35	35–55	55–70	 70

 

Таблица 2.

 

Вероятность потерь людей в разрушенных зданиях при ураганах в процентах

 

Потери	Степень разрушения здания
	слабая	средняя	сильная	полная
общие	0,05	0,30	0,60	1,00
безвозвратные	0,00	0,08	0,15	0,60
санитарные	0,05	0,22	0,45	0,40

 

Таблица 3.

 

Качественная характеристика разрушений зданий

 

Тип зданий	Степень разрушения
	слабая	средняя	сильная
Производственные и административные	разрушение наименее прочных конструкций зданий и сооружений: заполнений дверных и оконных проёмов; небольшие трещины в стенах, откалывание штукатурки, падение кровельных черепиц, трещины в дымовых трубах или падение их отдельных частей	разрушение перегородок, кровли, части оборудования; большие и глубокие трещины в стенах, падение дымовых труб, разрушение оконных и дверных заполнений, появление трещин в стенах	значительные деформации несущих конструкций; сквозные трещины в стенах, обрушение частей стен и перекрытий верхних этажей, деформация перекрытий нижних этажей

 

Пример решения.

Задание. Посёлок состоит из 50 кирпичных многоэтажных зданий, в каждом из которых проживает 1000 человек. Оценить последствия урагана со скоростью ветра 40 м/с в посёлке.

 

Решение:

1.  Кирпичные многоэтажные здания получат сильные разрушения.

2.  Значения вероятностей потерь людей в разрушенных зданиях:

 

РОБЩ	РБЕЗВ	РСАН
0,6	0,15	0,45

 

3.  Абсолютные значения потерь людей, находившихся внутри зданий:

 

NЛ ОБЩ	NЛ БЕЗВ	NЛ САН
0,6501000 = 30 000	0,15501000 = 7 500	0,45501000 = 22 500

 

4.  Посёлок из малоэтажных деревянных зданий расположен на речном берегу высотой 5 м. Река имеет трапецеидальное русло шириной 100 м и глубиной 10 м, площадь водосбора составляет 500 км². Скорость течения реки 2 м/с, углы наклона берегов равные. Оценить последствия наводнения, обусловленного выпадением осадков интенсивностью 100 мм/ч, в посёлке.

 

Методика расчёта.

Определяются последствия наводнения на объекте экономики.

Исходные данные:

     тип русла реки;

     ширина дна реки а₀, м;

     ширина реки до наводненияb₀, м;

     глубина реки до наводнения h₀, м;

     высота месторасположенияh_м, м;

     углы наклона берегов рекиm, n, град

     скорость течения до наводнения v₀, м/с;

     интенсивность осадков (таяния снега) J, мм/ч;

     площадь водосбора реки F, км²;

     тип объектов.

 

Порядок проведения расчётов.

Выбрать расчётную схему (рисунок 1):



 

Рис. 1. Схематизация сечения русла реки

 

где

b — ширина реки во время наводнения, м;

h — высота подъёма воды, м; h_з — глубина затопления, м.

 

1.  Рассчитать расход воды в реке до наводненияQ₀, м³/с:

 

Q₀ = v₀ S₀ ,            (1)

 

где

S₀ — площадь поперечного сечения русла до наводнения:

     для треугольного сечения русла S₀ = 0,5b₀h₀;

     для трапецеидального сечения русла S₀ = 0,5(а₀ + b₀)h₀.

 

2.  Рассчитать расход воды в реке при наводнении Q_max, м³/с:

 

Q_max = Q₀ + JF / 3,6                 (2)

 

3.  Рассчитать высоту подъёма воды в реке при наводнении h, м:

     для треугольного сечения русла реки:

 

h = (2Q_max (h₀)^5/3 / (b₀ v₀))^3/8 – h₀ ,              (3)

 

     для трапецеидального русла реки:

 

h = ((2Q_max((b₀–а₀)/(ctgm+ctgn))^5/3)/(b₀v₀))^3/8–((b₀–а₀)/(ctgm+ctgn)) ,                   (4)

 

при m = n, ctgm = ctgn = (b₀–а₀)/(2h₀).

 

4.  Рассчитать максимальную скорость течения при прохождении наводнения v_max, м/с:

 

v_max = Q_max / S_max ,           (5)

 

где

S_max — площадь поперечного сечения русла при наводнении:

     для треугольного сечения русла S_max = 0,5b h; b = 2 h ctgm; ctgm = b₀ / (2 h₀);

     для трапецеидального сечения русла S_max = 0,5(а₀ + b) h, в этом случае при m = n, b = а₀ +2 h ctgm.

 

5.  Рассчитать глубину затопления h_з, м:

 

h_з = h – h₀ – h_м ,              (6)

 

6.  Рассчитать максимальную скорость потока наводнения v_з, м/с:

 

v_з = v_max f ,             (7)

 

где

f — параметр удалённости объекта от русла реки (таблица 1).

 

7.  Определить степень повреждения объектов (таблица 2).

8.  Оценить долю повреждённых объектов на затопленных площадях (таблица 3).

 

Пример решения.