Аварии на гидродинамически опасных объектах
Здесь следует различать три термина: запруда, плотина, гидроузел. Запруда обычно создает подъем воды, но не имеет стока или он весьма ограничен. Плотина — сооружение, тоже создающее напор воды, но почти с постоянным ее стоком. Гидроузел — система сооружений и водохранилища, связанных единым режимом водоперетока. В горных районах в результате землетрясений, обвалов, оползней образуются… Читать ещё >
Аварии на гидродинамически опасных объектах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Гидродинамический опасный объект (ГОО) — сооружение или естественное образование, создающее разницу уровней воды до и после него. К ним относят гидротехнические сооружения напорного типа и естественные плотины. Особенностью таких сооружений является образование волны прорыва при разрушении.
Верхний бьеф — верхний уровень воды и занимаемое им пространство. Нижний бьеф — нижний уровень воды.
Гидротехнические сооружения — это объекты, создаваемые с целью использования кинетической энергии воды (ГЭС), охлаждения технологических процессов, мелиорации, защиты прибрежных территорий (дамбы), забора воды для водоснабжения и орошения, рыбозащиты, регулирования уровня воды, обеспечения деятельности морских и речных портов, для судоходства (шлюзы). Гидростатические сооружения напорного типа — это платины, создающие подъем и, следовательно, напор воды, который затем используется для вращения каких-либо механизмов: турбин, лопастей мельниц.
Здесь следует различать три термина: запруда, плотина, гидроузел. Запруда обычно создает подъем воды, но не имеет стока или он весьма ограничен. Плотина — сооружение, тоже создающее напор воды, но почти с постоянным ее стоком. Гидроузел — система сооружений и водохранилища, связанных единым режимом водоперетока. В горных районах в результате землетрясений, обвалов, оползней образуются естественные плотины (запруды), которые почти всегда представляют опасность для нижерасположенных населенных пунктов, объектов промышленности и сельского хозяйства.
Весьма опасно разрушение плотин. В таких случаях вода с большой высоты и с большой скоростью устремляется в нижний бьеф, заливая все на своем пути. Так, в июле 1994 г. ливневые дожди привели повторно, как и в 1993 г., к переполнению Киселевского водохранилища в Свердловской области и прорыву временной переливной перемычки. Второй год подряд около 250 домов и 12 промышленных предприятий г. Серова оказались в зоне затопления. Сходная ситуация в 1994 г. сложилась в связи с прорывом плотины Тирлянского водохранилища в Республике Башкортостан. К спасательным работам пришлось привлекать значительные силы.
В таких случаях действуют два фактора волна прорыва и зона затопления, каждый из которых имеет свою характеристику и для людей представляет опасность.
Гидротехнические сооружения опорного типа (фронта) в зависимости от вероятных последствий при разрушении подразделяются на следующие классы:
Гидротехнические сооружения. | Класс. | |
Гидротехнические сооружения гидравлических, гидроаккумулирующих и тепловых электростанций при мощности, млн. квт: 1,5 и более менее 1,5. | I. II-IV. | |
Гидротехнические сооружения мелиоративных систем при площади орошения, тыс. га: Свыше 300. От 100 до 300. От 50 до 100. 50 и менее. | I. II. III. IV. | |
Класс основных постоянных гидротехнических сооружений напорного фронта зависит также и отважности объектов, расположенных в нижнем бьефе, и от максимального расчетного напора.
Помимо изложенного класс зависит также от их высоты и типа грунтов основания.
сооружения. | Тип грунтов основания. | Высота сооружений, м, при их класса. | ||||
I. | II. | III. | IV. | |||
Плотины из грунтовых материалов. | А Б. В. | Более 100. Более 75. Более 50. |
|
| Менее 25. Менее 15. Менее 15. | |
Плотины бетонные и железобетонные. | А Б. В. | Более 100. Более 50. Более 25. |
|
| Менее 25. Менее 10. Менее 10. | |
Типы грунтов разделяются так: А — скальные, Б — песчаные, глинистые в твердом и полутвердом состоянии, В — глинистые, водонасыщенные в пластичном состоянии.
Устойчивость и прочность гидротехнических сооружений напорного фронта задается по максимальным расчетным значениям уровня воды, скорости ветра, высоты волны. Так, например, расчетная обеспеченность уровней воды должна быть не более: для сооружений 1 класса-1 раз в 100 лет (1%), II и III классов — 1 раз в 20 лет (5%), IУ класса-1 раз в 10 лет (10%).
Прорыв гидродинамически опасных объектов.
Прорыв может произойти из-за воздействий сил природы (землетрясения, урагана, обвала, оползня), конструктивных дефектов, нарушения правил эксплуатации, воздействия паводков, разрушения основания, недостаточности водосбросов, а в военное время — в результате средств поражения.
При прорыве в плотине или в другом сооружении образуется проран, от размеров которого зависят объем, скорость падения воды и параметры волны прорыва — основного поражающего фактора этого вида аварий.
Волна прорыва образуется при одновременном наложении двух процессов: падения воды из водохранилища в нижний бьеф, порождающего волну, и резкого увеличения объема воды в месте падения, что вызывает подъем и переток в низинные места.
Действие волны прорыва на объекте подобно ударной волне воздушного ядерного взрыва, но отличается от него в первую очередь тем, что главным воздействующим телом (фактором) здесь является вода.
Прорыв плотин приводит к затоплению местности и всего того, что на ней находится. Поэтому строить жилые и производственные здания на ней запрещено. Однако местные власти Республики Башкортостан, Воронежской, Ростовской и Рязанской областей пренебрегают этим требованием, заведомо подвергая опасности людей.
Волна прорыва в своем движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры. Поэтому она имеет зоны подъема и зоны спада. Передняя часть движущейся массы волны называется фронтом волны прорыва. Она может быть очень крутой (вблизи прорана) и относительно пологой — на значительном удалении от него.
Вслед за фронтом волны прорыва высота волны начинает сильно увеличиваться, достигая через некоторый промежуток времени максимума, превышающего высоту берегов реки, в результате чего начинается затопление.
После прекращения подъема уровней по всей ширине потока наступает более или менее длительный период движения, близкий к установившемуся. Он будет тем длительнее, чем больше объем водохранилища — пока оттуда вся вода вытечет. Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней. После прохождения волны прорыва остается переувлажненная и почва и сильно деформированное русло реки.
Разрушительное действие волны прорыва заключается главным образом, в движении больших масс воды с высокой скоростью и таранного действия всего того, что перемещается вместе с водой (камни, доски, бревна, различные конструкции).
Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки. Например, для равнинных районов скорость волны прорыва колеблется от З до 25 км/ч, а для горных и предгорных мест имеет величину порядка 100 км/ч. Лесистые участки замедляют и уменьшают высоту волны.
За последние 70 лет в мире произошло более тысяч аварий крупных гидротехнических сооружений. Причины их различны, но чаще всего аварии происходят из-за разрушения основания. Процентное соотношение различных величин приведено в таблице.
Причины разрушения. | Частота, %. | |
Разрушение основания. | ||
Недостаточность водосброса. | ||
Слабость конструкции. | ||
Неравномерная осадка. | ||
Высокое давление на плотину. | ||
Военные действия. | З. | |
Оползание откосов. | ||
Дефекты материала. | ||
Неправильная эксплуатация. | ||
Землетрясение. | ||
За период с 1902 по 1977 гг. из 300 аварий в различных странах в 35% случаев причиной было превышение расчетного материального сбросового дохода, то есть прилив вода через гребень плотины.
Процентное соотношение аварий различных типов плотин приведено ниже.
Тип плотины. | Частота аварий, %. | |
Земляная. | ||
Защитные дамбы из местных материалов. | ||
Бетонная гравитационная. | ||
Арочная железобетонная. | З. | |
Плотины других типов. | ||
При прорыве плотин значительные участки местности через 15−30 мин. Обычно оказываются затопленными слоем воды толщиной от 0,5 до 10 м и более. Время, в течение которого территория может находиться под водой, колеблется от нескольких часов до нескольких суток В случае прорыва немедленно используются все средства оповещения: сирены, радио, телевидение, телефон и средства громкоговорящей связи.