Поиск по базе документов:

 

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ И ПРОМЫШЛЕННЫЙ НАДЗОР РОССИИ

 

ПОСТАНОВЛЕНИЕ

от 5 июня 2003 г. N 51

 

ОБ УТВЕРЖДЕНИИ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ

ПО РАСЧЕТУ РАЗВИТИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЙ

НА НАКОПИТЕЛЯХ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

 

Госгортехнадзор России постановляет:

1. Утвердить Методические рекомендации по расчету развития гидродинамических аварий на накопителях жидких промышленных отходов.

2. Направить Методические рекомендации по расчету развития гидродинамических аварий на накопителях жидких промышленных отходов на государственную регистрацию в Министерство юстиции Российской Федерации.

 

Начальник

Госгортехнадзора России

В.М.КУЛЬЕЧЕВ

 

 

 

 

 

 

Утверждены

Постановлением

Госгортехнадзора России

от 5 июня 2003 г. N 51

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ РАЗВИТИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЙ

НА НАКОПИТЕЛЯХ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

 

РД 03-607-03

 

Разработаны Управлением по надзору в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности Госгортехнадзора России.

 

I. Общие положения

 

1.1. При аварии на хранилищах происходит разрушение ограждающих сооружений (дамб) и разлив содержимого хранилищ, вызывающий затопление окружающих территорий.

1.2. Опасность аварий определяется возникновением чрезвычайных ситуаций (ЧС): обстановки, которая может повлечь за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей среде, материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей.

1.3. Методика позволяет определить показатели, характеризующие аварию:

- границы зоны затопления;

- время образования прорана;

- размеры и форма развития прорана;

- расходы и объемы жидких отходов, выливающихся по мере развития прорана;

- высота, скорость и гидродинамическое давление волны прорыва по пути движения.

1.4. Методика предназначена для использования:

- организациями, эксплуатирующими хранилища;

- проектными организациями;

- экспертными центрами;

- другими организациями, по роду своей деятельности связанными с обеспечением безопасности хранилищ;

- при декларировании безопасности гидротехнических сооружений (далее - ГТС);

- при определении последствий гидродинамической аварии;

- при определении возможности дальнейшей эксплуатации хранилищ и при других работах, в которых требуется оценка параметров прорана и зоны растекания при аварии хранилища.

 

II. Основные положения, принимаемые при расчете

 

2.1. Процесс разрушения хранилища, образования прорана и движения образующегося при этом потока отходов является сложным. Неравномерный и неустановившийся характер движения потока по всей трассе растекания обуславливают переменные значения его гидродинамических параметров, поэтому для упрощения расчетов рассматриваемый процесс разделяется в расчетном отношении на два этапа:

а) расчет образования прорана и расчет параметров потока в сечении у подошвы откоса дамбы;

б) расчет максимальных параметров потока по трассе растекания.

2.2. В методике приняты следующие допущения:

- поперечное сечение прорана принимается прямоугольным и постоянным по всей длине прорана;

- после образования прорана жидкость растекается по местности, имеющей естественный уклон;

- гидравлический прыжок, возникающий на переходе потока с участка с уклоном дна, больше критического, на участок, где уклон меньше критического, не рассматривается.

 

III. Расчет образования прорана

(процесса разрушения дамб)

 

3.1. В расчетах приняты следующие основные обозначения:

    H    -  максимальная разница между отметкой гребня ограждающей

     max

дамбы и отметкой, до которой могут вытекать жидкие отходы, м;

    F - площадь  заполнения  хранилища  (определяется  по  графику

зависимости площади (F) и объема (V) от уровня заполнения), кв. м;

    V    -  полный  объем  отходов  в  хранилище  (определяется по

     max

графику зависимости F и V от уровня заполнения), куб. м;

    l  - ширина гребня дамбы, м;

     0

    m     - заложение внутреннего откоса  дамбы  (отношение  длины

     отк.

горизонтальной проекции откоса к высоте откоса), м/м;

    n     - заложение внешнего откоса дамбы, м/м;

     отк.

    ро  - плотность частиц грунта, т/куб. м;

      s

    ро  - плотность жидкости и неконсолидированных отходов (жидких

      ж

отходов), т/куб. м;

    ро  - средняя плотность сухого грунта тела дамбы, т/куб. м;

      d

    ню -    кинематический   коэффициент   вязкости   жидкости   и

неконсолидированных отходов (жидких  отходов),  кв.  см/сек.  (Для

воды   кинематический   коэффициент  вязкости  равен  0,0101,  кв.

см/сек.);

    d - средневзвешенный размер частиц грунта, мм.

3.2. Исходными данными для расчета являются:

- максимальная разница между отметкой гребня ограждающей дамбы и отметкой, до которой жидкие отходы могут вытекать;

- зависимость площади и объема хранилища от отметки заполнения;

- ширина гребня дамбы;

- заложение внутреннего откоса дамбы;

- заложение внешнего откоса дамбы;

- плотность частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность и вязкость вытекающих жидких отходов;

- средневзвешенный размер частиц грунта.

3.3. За начальные условия расчета размыва элементарного прорана принимается равенство:

 

                      y  = b  = h  = 0,5 м,                    (1)

                       0    0    0

 

    где:

    y  - начальная глубина прорана;

     0

    b  - начальная ширина прорана;

     0

    h  - начальная глубина потока.

     0

    На рис.  1 <*> представлена схема  расчета  размыва  гребня  и

пляжной зоны хвостохранилища.

    --------------------------------

    <*> Рисунки не приводятся.

 

    Задавая приращение  глубины  прорана  на каждом расчетном шаге

постоянным и равным ДЕЛЬТА y <= y , определяется приращение ширины

                                 0

прорана:

 

                                          b

                                           0

               ДЕЛЬТА b = ДЕЛЬТА y x -------------.            (2)

                                     y  + ДЕЛЬТА y

                                      0

 

    Задавая приращения размеров прорана (ДЕЛЬТА  y  и  ДЕЛЬТА  b),

определяем уменьшение глубины вытекающего из прудка слоя ДЕЛЬТА H.

Расчет ведется методом итераций.

    Определение параметров размыва прорана и потока производится в

расчетный i-ый промежуток времени:

 

    глубина прорана:     y  = y    + ДЕЛЬТА y;                 (3)

                          i    i-1

 

    ширина прорана:      b  = b    + ДЕЛЬТА b;                 (4)

                          i    i-1

 

    длина прорана (м):   l  = y  x (m     + n    ) + l .       (5)

                          i    i     отк.    отк.     0

 

    При достижении  y  = H    принимается,  что увеличение прорана

                     i    max

рассчитывается только за счет его расширения:

 

                      b  = b    + ДЕЛЬТА b',                   (6)

                       i    i-1

 

                                          y

                                           0

    где ДЕЛЬТА b' = 2,5 x ДЕЛЬТА y x -------------.            (7)

                                     y  + ДЕЛЬТА y

                                      0

 

                                       2

    Глубина потока в проране (м): h  = - H ,                   (8)

                                   i   3  i

 

    где H  определяется по формуле (30).

         i

 

    Расход потока в проране (куб. м/с):

 

                                3/2     __

                       Q  = mb H    x \/2g,                    (9)

                        i     i i

 

    где m - коэффициент водослива, принимаемый равным 0,31.

    Удельный расход потока в проране (кв. м/с):

 

                          Q

                           i            3/2

                     q  = -- = 1,373 x H   .                  (10)

                      i   b             i

                           i

 

    Скорость потока в проране (м/с):

 

                          Q

                           i             1/2

                    u  = ---- = 2,056 x H   .                 (11)

                     i   b h             i

                          i i

 

    Неразмывающая скорость  u   (м/с)  определяется  для заданного

                             0

значения d   и гидравлических параметров  потока  по  зависимостям

          ср

В.С. Кнороза:

    для 0,05 мм < d < 0,25 мм:

 

                             0,3       0,35 0,05

                           ню   (g ро )    d

                                     ж

               u   = 0,71 ------------------------;           (12)

                0i           _____________________

                            /               -0,25

                          \/0,0008 + (0,006R     )

                                            i

 

    для 0,25 мм < d < 1,5 мм:

 

                                                    0,7

                                            660R  ню

            0,136       0,432 0,292             i

 u   = 1,8ню     (g ро )     d     lg(---------------------); (13)

  0i                  ж                      0,35 0,24 1,81

                                      (g ро )    d    k

                                           ж

 

    для d > 1,5 мм;

 

                                          R

                           ______          i

                   u   = \/g ро d lg(11,5 --),                (14)

                    0i         ж          k

 

    где:

                 0,75

    k = 0,785 x d    ;

    R  - гидравлический радиус потока для  прямоугольного  сечения

     i

прорана, определяемый по формуле:

 

                               b h

                                i i

                        R  = -------- (м).                    (15)

                         i   b  + 2h

                              i     i

 

    Для частиц  грунтов  с  d  <  0,1  мм при определении значения

неразмывающей скорости необходимо учитывать силы  сцепления  между

частицами грунта.

    Неразмывающая скорость для связанных грунтов  определяется  по

формуле:

 

                     ____________________________________

                    / 2gm

        u   = 1,25\/------- x [(ро  - ро )d  + 0,044C  k],    (16)

         0i         2,6ро n       s     ж  э         гр

                         ж

 

    где:

    m - коэффициент условий работы, принимаем равным 1;

    d  -   эквивалентный   диаметр    отрывающихся    отдельностей

     э

связанного грунта (для супесей d  = 3 мм, для суглинков d  = 4 мм,

                                э                        э

для глины d  = 5 мм);

           э

    C   - нормативная усталостная прочность связанного  грунта  на

     гр

                        H

разрыв (Па): C   = 0,35С ;

              гр

     H

    C  - нормативное удельное сцепление грунта (Па);

    k - коэффициент  однородности,  допускается  принимать  равным

0,5;

 

                                   d

                                    э

                    n = 1 + -----------------.

                            (0,00005 + 0,3d )

                                           э

 

    Значение неразмывающей  скорости  определяется  по справочнику

проектировщика  "Гидротехнические  сооружения"  (под   ред.   В.П.

Недриги. М.: Стройиздат, 1983. 543 с.).

    Величина гидравлической крупности  W   (м/с)  для  размываемых

                                        0

грунтов  в  проране  определяется в зависимости от диаметра частиц

грунта по формулам:

 

                                       2

                                  g x d  x ро

                                             ж

    при d <= 0,1 мм:         W  = ------------;               (17)

                              0     18 x ню

 

                                         g x ро

                                               ж   1/1,5

    при 0,1 мм < d < 0,6 мм: W  = d x (-----------)     ;     (18)

                              0                 __

                                       11,2 x \/ню

 

                                        1,2

                                   g x d   ро

                                             ж 1/1,8

    при 0,6 мм < d < 2,0 мм: W  = (-----------)     ;         (19)

                              0            0,2

                                   4,4 x ню

 

                                          ___________

    при d >= 2,0 мм:         W  = 1,2 x \/g x d x ро ,        (20)

                              0                     ж

 

    где g - ускорение силы тяжести (g = 981 см/кв. с).

    Время размыва элементарного объема прорана (с):

 

                             2 x ро  x ДЕЛЬТА W

                                   d           i

                 ДЕЛЬТА t  = -------------------,             (21)

                         i        мю  x Q

                                    i    i

 

    где ДЕЛЬТА W  - увеличение объема размытого прорана (куб. м):

                i

 

       ДЕЛЬТА W  = W  - W    = 0,5(b y l  - b   y   l   );    (22)

               i    i    i-1        i i i    i-1 i-1 i-1

 

    мю  - транспортирующая (размывающая) способность потока.

      i

    В зависимости  от  гидравлических параметров потока и диаметра

частиц размываемого грунта они могут переноситься потоком либо  во

взвешенном, либо в донном состоянии.

    Если скорость потока u  >= 2,7u   и все частицы d <=  0,15  мм

                          i        0i

(переносятся во взвешенном состоянии), то величина мю   может быть

                                                     i

определена как:

 

                     u    - u

                      крi    0i 4    d  1,6

              мю  = (----------)  x (--)    x 0,01,           (23)

                i        3W          R

                           0          i

 

    где u   - критическая скорость потока (м/с) определяется:

         кр

 

                                      0,5

    при y  < H   :     u    = 2,63 x h   ;                    (24)

         i    max       крi           i

 

                                      0,2

    при y  = H   :     u    = 3,77 x h   .                    (25)

         i    max       крi           i

 

    Если u  < 2,7u   и  все частицы d > 0,15 мм (движутся в донном

          i       0i

режиме), то величина мю  определяется по формуле:

                       i

 

                          u            u       d

                           i  3         0i        1,25

          мю  = 0,002 x (----)  x (1 - ---) x (--)    ,       (26)

            i              __          u       h

                         \/gd           i       i

 

 

    где g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/кв. с).

    Объем жидкости, вытекающей из прудка за время ДЕЛЬТА t :

                                                          i

 

                                     2 x ро  x ДЕЛЬТА W

                                           d           i

        ДЕЛЬТА V  = Q  x ДЕЛЬТА t  = -------------------.     (27)

                i    i           i           мю

                                               i

 

    Общий объем, вытекший за время Т = SUM ДЕЛЬТА t :

                                                   i

 

                        V = SUM ДЕЛЬТА V .                    (28)

                                        i

 

    Понижение уровня в прудке:

 

                                  ДЕЛЬТА V

                                          i

                      ДЕЛЬТА H  = ---------.                  (29)

                              i       F

 

    Глубина слоя, вытекающего из прудка:

 

               H  = H    + ДЕЛЬТА y - ДЕЛЬТА H   .            (30)

                i    i-1                      i-1

 

    Глубину слоя, вытекающего  из  прудка  ДЕЛЬТА  H , можно также

                                                    i

определить по графикам зависимости V и F от уровня заполнения.

    При i = 1 принимаем, что H  = y  и ДЕЛЬТА H  = 0.

                              0    0           0

    Расчет ведется до того момента,  когда V   достигает  значения

                                            i

V    или величина  транспортирующей  способности  мю    становится

 max                                                i

меньше 0,003.

 

IV. Определение параметров потока в сечении

у подошвы откоса дамбы

 

Для определения значений скорости U и глубины h потока по внешнему откосу дамбы из результатов расчетов, полученных в п. 2.2.3, выбираются:

    - максимальное значение полного расхода Q    и соответствующие

                                             max

ему значения ширины b   и глубины h   (вариант 1);

                     11            11

    - максимальное    значение    удельного    расхода    q      и

                                                           max

соответствующие ему значения ширины b   и глубина h   (вариант 2);

                                     12            12

    - максимальное значение ширины прорана b   .

                                            max

    Расчет по  выбранным  параметрам производится одновременно для

Q    и q   .

 max    max

    4.1. Для  определения  формы  свободной   поверхности   потока

необходимо  сравнить  величину нормальной глубины h  с критической

                                                   0

глубиной h   и уклона  внешнего  откоса  дамбы   i   с   величиной

          кр                                      ВО

критического уклона i  .

                     кр

    Определение критической глубины потока (м) (здесь и  далее  по

тексту  формулы  в  левой  колонке  относятся  к  первому варианту

расчета, в правой - ко второму):

 

                _________                      _________

               /      2                       /      2

              /альфа Q                       /альфа q

           3 /        max                 3 /        max

    h    = \/  ----------;         h    = \/ -----------,     (31)

     кр1            2               кр2           g

                  gb

                    11

 

    где:

    альфа - коэффициент кинетической энергии,  принимается  равным

1,1;

    g - ускорение силы тяжести (g = 9,81 м/кв. с).

    Нормальная глубина   h    потока   вычисляется   в    процессе

                          0

итерационной процедуры (подбором) по значению модуля расхода К :

                                                              0

    вычисляется модуль расхода:

 

                      Q                      q

                       max                    max

                K   = ----;            K   = ----,            (32)

                 01     _               02     _

                      \/i                    \/i

 

                1

    где i   = -----.

         ВО   n

               отк.

    Задавая различные  значения  h   (h ) (здесь и далее по тексту

                                  1    2

значения параметров,  указанных в скобках,  относятся  ко  второму

варианту расчета), определяем характеристики потока:

    - площадь сечения (кв. м):

 

          омега  = b  h ;               омега  = b  h ;       (33)

               1    11 1                     2    12 2

 

    - смоченный периметр потока:

 

          хи  = b   + 2h ;              хи  = b   + 2h ;      (34)

            1    11     1                 1    12     2

 

    - гидравлический радиус:

 

               омега                         омега

                    1                             2

          R  = ------;                  R  = ------;          (35)

           1     хи                      2     хи

                   1                             2

 

    - коэффициент Шези:

 

               1  1/6                        1  1/6

          C  = - R   ;                  C  = - R   ,          (36)

           1   n  1                      2   n  2

 

    где n - коэффициент шероховатости, принимаемый равным 0,025;

    - значение расчетного модуля расхода К :

                                          r

 

                          __                            __

          K   = омега C \/R ;           K   = омега C \/R .   (37)

           r1        1 1   1             r2        2 2   2

 

    Подставляя значения  параметров,  определяемых  по  уравнениям

(33) - (36), в выражения (37), получим:

 

                                        ____________

                                       /b    x h

                                    3 /  кр1    1  2

             K   = 40 x b    x h  x \/ (----------) ;

              r1         кр1    1       b

                                         кр1 + 2h

                                                 1

                                                              (38)

                                        ____________

                                       /b    x h

                                    3 /  кр2    2  2

             K   = 40 x b    x h  x \/ (----------) .

              r2         кр2    2       b

                                         кр2 + 2h

                                                 2

 

    Результаты расчетов и значения h  (h )  заносятся  в  таблицу.

                                    1   2

Значение  h  (h ), при котором расчетный модуль расхода K   ~= K

           1   2                                         r1     01

(K   ~= K  ), и будет  значением  нормальной  глубины  потока  h

  r2     02                                                     01

(h  ).

  02

    Величина критического уклона определяется по формуле:

 

                 g хи                          g хи

                     кр1                           кр2

       i    = --------------;        i    = --------------.   (39)

        кр1          2                кр2          2

              альфа C   b                   альфа C   b

                     кр1 кр1                       кр2 кр2

 

    Подставляя значения  параметров,  определяемых  по  уравнениям

(33) - (36) при h = h  , в (39), получим:

                     кр

 

                                      ______________

                                     /             4

                                    /(b    + 2h   )

                            -3   3 /   кр1     кр1

            i    = 5,57 x 10   x \/  ---------------;

             кр1                       b    x h

                                        кр1    кр1

                                                              (40)

                                      ______________

                                     /             4

                                    /(b    + 2h   )

                            -3   3 /   кр2     кр2

            i    = 5,57 x 10   x \/  ---------------,

             кр2                       b    x h

                                        кр2    кр2

 

    где b    = b  ; b    = b  .

         кр1    11   кр2    12

    В зависимости от глубины потока в начале откоса  h    (h  )  и

                                                      11    12

соотношения i > либо < i    (i > либо < i   )  и h   > либо < h

                        кр1              кр2      01           кр1

(h   > либо < h   )  определяется  форма   свободной   поверхности

  02           кр2

потока.

    4.2. Определение глубины потока в сечении у подошвы откоса.

    Из полученных  значений  h  ,  h  ,  h     (h  ,  h  ,   h   )

                              11    01    кр1    12    02     кр2

выбираются наибольшее и наименьшее значение глубины потока [h    ,

                                                             max1

h     (h    , h    )] и вычисляется среднее значение:

 min1   max2   min2

 

              h     + h                     h     + h

               max1    min1                  max2    min2

       h    = -------------;         h    = -------------.    (41)

        ср1         2                 ср2         2

 

    Определяем длину  откоса   L,   на   которой   устанавливается

нормальная глубина h   (h  ):

                    01   02

 

                                                -

             L  = h  n    [эта   - эта   - (1 - j ) x

              1    01 отк.    21      11         1

 

                   x [фи(эта  ) - фи(эта  )]];

                            21          11

                                                              (42)

                                                -

             L  = h  n    [эта   - эта   - (1 - j ) x

              2    02 отк.    22      12         2

 

                   x [фи(эта  ) - фи(эта  )]];

                            22          12

 

                             ____________________

                            /          b

               -         3 /            ср1     4

               j  = 45 x \/h    x (------------) ;

                1           ср1    b    + 2h

                                    ср1     ср1

                                                              (43)

                             ____________________

                            /          b

               -         3 /            ср2     4

               j  = 45 x \/h    x (------------) ,

                2           ср2    b    + 2h

                                    ср2     ср2

 

    где:

    b    = b  , b    = b  ;

     ср1    11   ср2    12

    эта   - относительная  глубина   (для  каждого  из  вариантов)

       ij

определяется:

 

                  h                             h

                   max1                          max2

          эта   = -----;                эта   = -----;       (44а)

             11    h                       12    h

                    01                            02

 

                  h                             h

                   min2                          min2

          эта   = -----;                эта   = -----.       (44б)

             21    h                       22    h

                    01                            02

 

    По величинам  гидравлических  показателей  русла  X1  (X2)   и

относительным  глубинам находятся  функции  относительной  глубины

фи(эта  ), фи(эта  ) и фи(эта  ), фи(эта  ) (см. Приложение 1).

      11         12          21         22

    Гидравлический показатель русла определяется по формулам:

 

                       2,8                           2,8

          X  = 3,4 - --------;          X  = 3,4 - --------.  (45)

           1         b                   2         b

                      ср1                           ср2

                     ---- + 2                      ---- + 2

                     h                             h

                      ср1                           ср2

 

    Полученные в (42) величины  L   и  L   сравниваются  с  длиной

                                 1      2

внешнего откоса дамбы L .

                       0

    Если полученное значение L  < L  (L  < L ),  то считается, что

                              1    0   2    0

глубина потока у подошвы откоса равна нормальной глубине h   = h

                                                          01    11

и h   = h  .  Если же значение L  > L  (L  > L ),  тогда,  задавая

   02    12                     1    0   2    0

L  = L  (L  = L ),  из  уравнения (42) определяем глубину потока у

 1    0   2    0

подошвы откоса:

 

                               L

                                0

  h   = ------------------------------------------------------;

   01                           -

        n    {эта   - эта  (1 - j ) x [фи(эта  ) - фи(эта  )]}

         отк.    21      11      1           21          11

                                                              (46)

                               L

                                0

  h   = ------------------------------------------------------.

   02                           -

        n    {эта   - эта  (1 - j ) x [фи(эта  ) - фи(эта  )]}

         отк.    22      12      2           22          12

 

    4.3. Определение  скорости  потока  в сечении у подошвы откоса

дамбы.

    Скорость u определяется по известному расходу и глубине потока

в сечении у подошвы откоса:

 

                Q                            q

                 max                          max

          u  = -----;                   u  = ----.            (47)

           1   b h                       2   h

                1 01                          02

 

    Из полученных  расчетов  из двух случаев выбираем максимальные

значения параметров потока в сечении  у  подошвы  откоса:  глубины

h     и  скорости u   .  Ширина потока в этом сечении  принимается

 max               max

равной максимальной ширине прорана  b   .  Эти  величины  являются

                                     max

исходными  для  расчета движения потока по прилегающей к хранилищу

местности.

 

V. Расчет максимальных параметров потока

по трассе растекания

 

В зависимости от характера рельефа вытекающий из хранилища поток может быть ограничен боковыми склонами долины либо растекание может происходить нестесненным образом, если хранилище расположено на плоской местности или в широкой долине.

Учитывая, что хранилища организаций, подконтрольных органам Госгортехнадзора России, в основном относятся к овражным, овражно-пойменным и/или равнинным типам, принимается, что вытекающий поток ограничен постоянным значением боковых склонов ложбин, лога или слабонаклоненных поверхностей поймы или равнины.

В расчете принято допущение о том, что лог по всей длине трассы растекания имеет треугольное сечение.

    Для определения параметров потока по трассе  растекания  русло

потока  разбивается на участки с постоянными уклонами дна и формой

поперечного сечения.  На  границах  участков  принимается  условие

равенства расходов. За расчетное принимается максимальное значение

расхода потока Q  =  Q   ,  полученное  в  результате  расчета  на

                П     max

первом этапе.

    Для расчета площади сечения лога на концах выбранных  участков

задаются  характерные  абсолютные  отметки бортов А  и дна А  лога

                                                   Б        Д

(см. рис. 2).

    Для определения  формул  расчета  скорости  u ,  глубины  h  и

                                                 i             i

ширины b  потока вычисляются уклоны i-ых участков лога I  :

        i                                               Лi

 

                              A     - A

                               Дi-1    Дi

                        I   = -----------,

                         Лi       L

                                   Лi

 

    где L   - длина выбранного i-го участка лога.

         Лi

    Для плоского   рельефа  местности  и  уклонов  с  I    <  0,01

                                                       Лi

параметры потока определяются:

 

                                                   -

                                 Q                 X

                                  П                 i

    - скорость потока: u  = ----------- x (1 - ---------);    (48)

                        i   b    x h                  -

                             i-1    i-1        3,32 + X

                                                       i

 

                                            -

                                            X

                                             i

    - глубина потока:  h  = h    x (1 - ---------);           (49)

                        i    i-1               -

                                        2,85 + X

                                                i

 

                                               -0,6

    - ширина потока:   b  = b    x (1 + 4,69 x X    ),        (50)

                        i    i-1                i

 

                    ________

             l  x \/g x h

        -     i          i-1

    где X  = --------------- - относительное расстояние.      (51)

         i     b    x u

                i-1    i-1

 

    Для уклонов I   > 0,01 параметры потока в створах  критическую

                 Лi

                     н

h    и  нормальную  h   глубины  в  i-ом  створе  при  расходе  Q

 кр                                                              П

определяются следующим образом:

 

                                 _________

                                /        2

                               /2 альфа Q

                            5 /          П

                      h   = \/  ----------;                   (52)

                       кр            2

                                   gm

 

                                  _____

                                 / 2Q

                          н     /    П

                         h  = \/ ------,                      (53)

                                     __

                                 mC\/R

                                      i

 

    где m - среднее заложение откосов лога в створе:

 

                            альфа  + альфа

                                 Л        П

                    m = ctg(---------------).

                                   2

 

    Так как коэффициент Шези C и гидравлический радиус  R  зависят

              н        н

от  глубины  h ,  то  h   определяется  методом   последовательных

итераций.  При этом C определяется по формуле (36), R - по формуле

(34).

                                                      н

    В зависимости от соотношения глубин h   ,  h  ,  h   и  уклона

                                         i-1    кр

будем  иметь  кривую  спада  либо  подпора.  Исходя  из  уравнения

Бернулли:

 

                        2                      2

                 альфа U                альфа U

                        i-1                    i

          h    + ---------- + il = h  + -------- + h  ,       (54)

           i-1       2g             i      2g       ТР

 

    где:

 

            2

           U  L

            ср

    h   = ------ - потери напора между створами;

     ТР    2

          C  R

           ср ср

 

          U    + U              C    + C              R    + R

           i-1    i              i-1    i              i-1    i

    U   = ---------;      C   = ---------;      R   = ---------;

     ср       2            ср       2            ср       2

 

         2Q

           П

    U  = ---  - скорость потока в i-том створе;

     i    2

         h m

 

    i = I  ;

         Лi

 

    определяем длину кривой свободной поверхности l:

 

                                         2      2

                   h  - h    - 0,056 x (U    - U )

                    i    i-1             i-1    i             (55)

               l = -------------------------------,

                                   2

                                  U

                                   ср

                             i - ------

                                  2

                                 C  R

                                  ср ср

 

    где h    - глубина в предыдущем створе.

         i-1

    Если длина кривой l меньше расстояния между створами  L  ,  то

                                                           Лi

                н

h   достигнет  h   или  h    и будет им равна (соответственно),  в

 i                       кр

противном случае определяем глубину h  по формуле:

                                     i

 

                               (h  - h   ) x l

                                 i    i-1

                   h  = h    + ---------------.               (56)

                    i    i-1         L

                                      Лi

 

    Площадь максимального  затопления между створами определяем по

формуле:

 

                h   (m  + m )    + h (m  + m )

                 i-1  Л    П i-1    i  Л    П i

            S = ------------------------------- x L  .        (57)

                              2                    Лi

 

    Расчет повторяется для следующего створа.

    Гидродинамическое давление P  на сооружения,  расположенные на

                                i

пути потока на расстоянии  l  от  подошвы  дамбы,  вычисляется  по

формуле:

 

                                      2

                         2,7 x ро  x u

                                 ж    i

                    P  = -------------- (Па).                 (58)

                     i         2

 

    Для защиты  объектов,  попадающих  в  зону затопления, можно с

помощью защитных дамб отвести поток  через  какое-либо  пропускное

сооружение  (водоотводной канал),  находящееся  на расстоянии l от

подошвы  дамбы,  расчет  которого  ведется  по  условию   пропуска

максимального   расхода   потока   Q .   Поперечное   сечение  S ,

                                    П                           K

обеспечивающее отвод потока, рассчитывается по значению скорости u

в этом месте и по максимальному расходу:

 

                                  Q

                                   П

                             S  = --.                         (59)

                              К   u

 

Приведенные выше формулы позволяют рассчитать параметры потока по длине выбранной расчетной трассы движения на прилегающей к хранилищу местности, нанести их на соответствующий план или карту и определить границы зоны затопления.

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

 

             ФУНКЦИИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ГЛУБИНЫ фи(эта  )

                                                 ij

 

 

2,00
<*>

2,50

3,00

3,25

3,50

3,75

4,00

4,50

5,00

5,50

 1  

  2 

  3 

  4 

  5 

  6 

  7 

  8 

  9 

  10

  11

0,00
<**>

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,05

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0,10

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,15

0,151

0,150

0,150

0,150

0,150

0,150

0,150

0,150

0,150

0,150

0,20

0,202

0,201

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,25

0,255

0,252

0,251

0,250

0,250

0,250

0,250

0,250

0,250

0,250

0,30

0,309

0,304

0,302

0,301

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,35

0,365

0,357

0,354

0,352

0,351

0,351

0,351

0,350

0,350

0,350

0,40

0,423

0,411

0,407

0,404

0,403

0,403

0,402

0,401

0,400

0,400

0,45

0,484

0,468

0,461

0,458

0,456

0,455

0,454

0,452

0,451

0,450

0,50

0,549

0,527

0,517

0,513

0,510

0,508

0,507

0,504

0,502

0,501

0,55

0,619

0,590

0,575

0,570

0,566

0,564

0,561

0,556

0,554

0,552

0,60

0,693

0,657

0,637

0,630

0,624

0,621

0,617

0,610

0,607

0,605

0,61

0,709

0,671

0,650

0,642

0,636

0,632

0,628

0,621

0,618

0,615

0,62

0,725

0,685

0,663

0,654

0,648

0,644

0,640

0,632

0,629

0,626

0,63

0,741

0,699

0,676

0,667

0,660

0,662

0,652

0,644

0,640

0,637

0,64

0,758

0,714

0,689

0,680

0,673

0,668

0,664

0,656

0,651

0,648

0,65

0,775

0,729

0,703

0,693

0,686

0,681

0,676

0,668

0,662

0,659

0,66

0,792

0,744

0,717

0,706

0,699

0,694

0,688

0,680

0,674

0,670

0,67

0,810

0,760

0,731

0,720

0,712

0,707

0,700

0,692

0,686

0,681

0,98

0,829

0,776

0,746

0,734

0,725

0,720

0,713

0,704

0,698

0,692

0,69

0,848

0,792

0,761

0,748

0,739

0,733

0,726

0,716

0,710

0,704

0,70

0,867

0,809

0,776

0,763

0,753

0,746

0,739

0,728

0,722

0,716

0,71

0,887

0,826

0,791

0,778

0,767

0,760

0,752

0,741

0,734

0,728

0,72

0,907

0,843

0,807

0,793

0,781

0,774

0,766

0,754

0,747

0,740

0,73

0,928

0,861

0,823

0,808

0,796

0,788

0,780

0,767

0,760

0,752

0,74

0,950

0,880

0,840

0,823

0,811

0,802

0,794

0,780

0,773

0,764

0,75

0,972

0,899

0,857

0,839

0,827

0,816

0,808

0,794

0,786

0,776

0,76

0,996

0,919

0,874

0,855

0,843

0,832

0,823

0,808

0,799

0,788

0,77

1,020

0,939

0,892

0,872

0,860

0,848

0,838

0,822

0,812

0,801

0,78

1,045

0,960

0,911

0,890

0,877

0,865

0,854

0,837

0,826

0,814

0,79

1,071

0,982

0,930

0,908

0,895

0,882

0,870

0,852

0,840

0,828

0,80

1,098

1,006

0,950

0,929

0,913

0,900

0,887

0,867

0,854

0,842

0,81

1,127

1,031

0,971

0,947

0,932

0,918

0,904

0,882

0,869

0,857

0,82

1,156

1,056

0,993

0,968

0,951

0,937

0,922

0,898

0,884

0,872

0,83

1,188

1,082

1,016

0,990

0,971

0,956

0,940

0,915

0,900

0,888

0,84

1,221

1,110

1,040

1,013

0,992

0,976

0,960

0,933

0,917

0,904

0,85

1,256

1,139

1,065

1,037

1,015

0,997

0,980

0,952

0,935

0,921

0,86

1,293

1,170

1,092

1,062

1,039

1,019

1,002

0,972

0,953

0,938

0,87

1,333

1,203

1,120

1,088

1,065

1,043

1,025

0,993

0,972

0,956

0,88

1,375

1,238

1,151

1,116

1,092

1,069

1,049

1,015

0,992

0,975

0,89

1,421

1,276

1,183

1,146

1,121

1,097

1,075

1,039

1,014

0,995

0,90

1,472

1,316

1,218

1,179

1,152

1,127

1,103

1,065

1,038

1,017

0,905

1,499

1,338

1,237

1,197

1,169

1,143

1,117

1,079

1,050

1,028

0,910

1,527

1,361

1,257

1,216

1,186

1,159

1,132

1,093

1,063

1,040

0,915

1,557

1,385

1,278

1,236

1,204

1,176

1,148

1,108

1,077

1,053

0,920

1,589

1,411

1,300

1,257

1,223

1,194

1,165

1,124

1,091

1,066

0,925

1,622

1,439

1,323

1,279

1,243

1,214

1,184

1,141

1,106

1,080

0,930

1,658

1,469

1,348

1,302

1,265

1,265

1,204

1,159

1,122

1,095

0,935

1,696

1,501

1,374

1,326

1,288

1,257

1,225

1,178

1,139

1,111

0,940

1,738

1,535

1,403

1,352

1,312

1,280

1,247

1,198

1,157

1,128

0,945

1,782

1,571

1,434

1,380

1,338

1,305

1,271

1,219

1,176

1,146

0,950

1,831

1,610

1,467

1,411

1,367

1,332

1,297

1,241

1,197

1,165

0,955

1,885

1,653

1,504

1,445

1,399

1,362

1,325

1,265

1,220

1,186

0,960

1,945

1,701

1,545

1,483

1,435

1,395

1,356

1,292

1,246

1,209

0,965

2,013

1,756

1,591

1,526

1,475

1,432

1,391

1,324

1,275

1,235

0,970

2,092

1,820

1,644

1,575

1,521

1,475

1,431

1,362

1,308

1,265

0,975

2,184

1,895

1,707

1,632

1,575

1,525

1,479

1,407

1,347

1,300

0,980

2,297

1,985

1,783

1,703

1,640

1,587

1,537

1,460

1,394

1,344

0,985

2,442

2,100

1,881

1,795

1,727

1,666

1,611

1,525

1,455

1,400

0,990

2,646

2,264

2,018

1,921

1,844

1,777

1,714

1,614

1,538

1,474

0,995

3,000

2,544

2,250

2,137

2,043

1,965

1,889

1,770

1,680

1,605

1,005

2,997

2,139

1,647

1,477

1,329

1,218

1,107

0,954

0,826

0,730

1,010

2,652

1,863

1,419

1,265

1,138

1,031

0,936

0,790

0,680

0,598

1,015

2,450

1,704

1,291

1,140

1,022

0,922

0,836

0,702

0,603

0,525

1,020

2,307

1,591

1,193

1,053

0,940

0,847

0,766

0,641

0,546

0,474

1,025

2,197

1,504

1,119

0,986

0,879

0,789

0,712

0,594

0,503

0,435

1,030

2,107

1,432

1,061

0,931

0,827

0,742

0,668

0,555

0,468

0,402

1,035

2,031

1,372

1,010

0,885

0,784

0,702

0,632

0,522

0,439

0,375

1,040

1,966

1,320

0,967

0,845

0,747

0,668

0,600

0,494

0,416

0,353

1,045

1,908

1,274

0,929

0,810

0,716

0,638

0,572

0,469

0,394

0,334

1,05

1,857

1,234

0,896

0,779

0,687

0,612

0,548

0,447

0,375

0,317

1,06

1,768

1,164

0,838

0,726

0,640

0,566

0,506

0,411

0,343

0,290

1,07

1,693

1,105

0,790

0,682

0,600

0,529

0,471

0,381

0,316

0,266

1,08

1,629

1,053

0,749

0,645

0,565

0,497

0,441

0,355

0,292

0,245

1,09

1,573

1,009

0,713

0,612

0,534

0,469

0,415

0,332

0,271

0,226

1,10

1,522

0,969

0,680

0,583

0,506

0,444

0,392

0,312

0,253

0,210

1,11

1,477

0,933

0,652

0,557

0,482

0,422

0,372

0,293

0,237

0,196

1,12

1,436

0,901

0,626

0,533

0,461

0,402

0,354

0,277

0,223

0,183

1,13

1,398

0,872

0,602

0,512

0,442

0,384

0,337

0,263

0,211

0,172

1,14

1,363

0,846

0,581

0,493

0,424

0,368

0,322

0,250

0,200

0,162

1,15

1,331

0,821

0,561

0,475

0,407

0,353

0,308

0,238

0,190

0,153

1,16

1,301

0,797

0,542

0,458

0,391

0,339

0,295

0,227

0,181

0,145

1,17

1,273

0,775

0,525

0,442

0,377

0,326

0,283

0,217

0,173

0,137

1,18

1,247

0,755

0,510

0,427

0,364

0,314

0,272

0,208

0,165

0,130

1,19

1,222

0,736

0,495

0,415

0,352

0,302

0,262

0,200

0,158

0,124

1,20

1,199

0,718

0,480

0,400

0,341

0,292

0,252

0,192

0,151

0,118

1,21

1,177

0,701

0,467

0,388

0,330

0,282

0,243

0,184

0,144

0,113

1,22

1,156

0,685

0,454

0,377

0,320

0,272

0,235

0,177

0,138

0,108

1,23

1,136

0,670

0,442

0,366

0,310

0,263

0,227

0,170

0,132

0,103

1,24

1,117

0,656

0,431

0,356

0,301

0,255

0,219

0,164

0,126

0,098

1,25

1,098

0,643

0,420

0,346

0,292

0,247

0,212

0,158

0,121

0,094

1,26

1,081

0,630

0,410

0,337

0,284

0,240

0,205

0,152

0,116

0,090

1,27

1,065

0,618

0,400

0,328

0,276

0,233

0,199

0,147

0,111

0,086

1,28

1,049

0,606

0,391

0,320

0,268

0,226

0,193

0,142

0,107

0,082

1,29

1,033

0,594

0,382

0,312

0,261

0,220

0,187

0,137

0,103

0,079

1,30

1,018

0,582

0,373

0,304

0,254

0,214

0,181

0,133

0,099

0,076

1,31

1,004

0,571

0,365

0,297

0,247

0,208

0,176

0,129

0,095

0,073

1,32

0,990

0,561

0,357

0,290

0,241

0,202

0,171

0,125

0,092

0,070

1,33

0,977

0,551

0,349

0,283

0,235

0,197

0,166

0,121

0,089

0,067

1,34

0,964

0,542

0,341

0,277

0,229

0,192

0,161

0,117

0,086

0,064

1,35

0,952

0,533

0,334

0,271

0,224

0,187

0,157

0,113

0,083

0,061

1,36

0,940

0,524

0,328

0,265

0,219

0,182

0,153

0,109

0,080

0,058

1,37

0,928

0,516

0,322

0,259

0,214

0,177

0,149

0,106

0,077

0,056

1,38

0,917

0,508

0,316

0,253

0,209

0,173

0,145

0,103

0,074

0,054

1,39

0,906

0,500

0,310

0,248

0,204

0,169

0,141

0,100

0,072

0,052

1,40

0,896

0,492

0,304

0,243

0,199

0,165

0,137

0,097

0,070

0,050

1,41

0,886

0,484

0,298

0,238

0,195

0,161

0,134

0,094

0,068

0,048

1,42

0,876

0,477

0,293

0,233

0,191

0,157

0,131

0,091

0,066

0,046

1,43

0,866

0,470

0,288

0,229

0,187

0,153

0,128

0,088

0,064

0,045

1,44

0,856

0,463

0,283

0,225

0,183

0,150

0,125

0,085

0,062

0,044

1,45

0,847

0,456

0,278

0,221

0,179

0,147

0,122

0,083

0,060

0,043

1,46

0,838

0,450

0,273

0,217

0,175

0,144

0,119

0,081

0,058

0,042

1,47

0,829

0,444

0,268

0,213

0,171

0,141

0,116

0,079

0,056

0,041

1,48

0,821

0,438

0,263

0,209

0,168

0,138

0,113

0,077

0,054

0,040

1,49

0,813

0,432

0,259

0,205

0,165

0,135

0,110

0,075

0,053

0,039

1,50

0,805

0,426

0,255

0,201

0,162

0,132

0,108

0,073

0,052

0,038

1,55

0,767

0,399

0,235

0,184

0,147

0,119

0,097

0,065

0,045

0,032

1,60

0,733

0,376

0,218

0,170

0,134

0,108

0,087

0,058

0,039

0,027

1,65

0,703

0,355

0,203

0,157

0,123

0,098

0,079

0,052

0,034

0,023

1,70

0,675

0,336

0,189

0,145

0,113

0,090

0,072

0,046

0,030

0,020

1,75

0,650

0,318

0,177

0,134

0,104

0,083

0,065

0,041

0,026

0,017

1,80

0,626

0,303

0,166

0,124

0,096

0,077

0,060

0,037

0,023

0,015

1,85

0,605

0,289

0,156

0,115

0,089

0,071

0,055

0,033

0,020

0,013

1,90

0,585

0,276

0,147

0,108

0,083

0,066

0,050

0,030

0,018

0,011

1,95

0,567

0,264

0,139

0,102

0,078

0,061

0,046

0,027

0,015

0,009

2,0 

0,550

0,253

0,132

0,097

0,073

0,057

0,043

0,025

0,013

0,008

2,1 

0,518

0,233

0,119

0,086

0,064

0,049

0,037

0,021

0,012

0,007

2,2 

0,490

0,216

0,108

0,077

0,057

0,043

0,032

0,018

0,010

0,006

2,3 

0,466

0,201

0,098

0,069

0,051

0,038

0,028

0,015

0,008

0,005

2,4 

0,444

0,188

0,090

0,063

0,046

0,034

0,024

0,013

0,007

0,004

2,5 

0,424

0,176

0,082

0,057

0,041

0,031

0,021

0,011

0,006

0,003

2,6 

0,405

0,165

0,076

0,052

0,037

0,028

0,019

0,010

0,005

0,003

2,7 

0,389

0,155

0,070

0,048

0,033

0,025

0,017

0,009

0,005

0,002

2,8 

0,374

0,146

0,065

0,044

0,030

0,022

0,015

0,008

0,004

0,002

2,9 

0,360

0,138

0,060

0,040

0,027

0,020

0,013

0,007

0,004

0,001

3,0 

0,346

0,131

0,056

0,037

0,025

0,019

0,012

0,006

0,003

0,001

3,5 

0,294

0,104

0,041

0,026

0,017

0,012

0,008

0,004

0,002

0,001

4,0 

0,255

0,084

0,031

0,019

0,012

0,008

0,005

0,002

0,001

0,000

4,5 

0,226

0,070

0,025

0,014

0,009

0,007

0,004

0,002

0,001

0,000

5,0 

0,203

0,059

0,020

0,010

0,007

0,005

0,003

0,001

0,000

0,000

6,0 

0,168

0,047

0,014

0,007

0,004

0,003

0,002

0,001

0,000

0,000

8,0 

0,126

0,029

0,009

0,004

0,002

0,002

0,001

0,000

0,000

0,000

10,0

0,100

0,021

0,005

0,002

0,001

0,001

0,001

0,000

0,000

0,000

 

--------------------------------

<*> Гидравлический показатель русла.

<**> Значения относительной глубины, определяемые в п. 2.3.2 по формулам (44а) и (44б).

 

 




Мегабиблиотека по охране труда и технике безопасности. // Некоммерческий проект для инженеров по охране труда. //

Яндекс цитирования

Copyright © www.УЦОТ.рф, 2012 - 2024