Расчет параметров затопления при прорыве гидросооружений
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
КАФЕДРА БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ
Методичні вказівки
до розрахунку наслідків прориву гідроспоруд
Для студентів усіх спеціальностей
Дніпропетровськ
2007
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ
БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до розрахунку наслідків прориву гідроспоруд
Для студентів усіх спеціальностей
Всі цитати, числовий та фактичний До друку дозволяю
матеріал, бібліографічні відомості на основі положення про
перевірені. порядок підготовки
Написання одиниць відповідає матеріалів, призначених
стандартам. Зауваження рецензента для відкритого опублікування
враховані Проректор А.П.Приходько
__________________________
(підпис, дата, печать)
Укладачі: ___________ Білоусов О.П.
___________Максименко Ф.І.
Затверджено
на засіданні кафедри БЖД
|
|
|
Протокол № від
Зав. кафедрою БЖД
__________Фоменко В.І.
Затверджено
на засіданні методичної
ради ПДАБА
Протокол № від
Дніпропетровськ, ПДАБА, 2007р.
Методичні вказівки до розрахунку наслідків прориву гідроспоруд / Укладачі: к.пед.н., доц. Білоусов О.П., Максименко Ф.І. Дніпропетровськ ПДАБА 2007,
с.
Методичні вказівки є рекомендаціями до розрахунку наслідків прориву гідроспоруд. Рекомендовані для студентів при виконанні контрольних робіт з курсу “Безпека життєдіяльності”. Укладачі: к.пед.н., доц. Білоусов О.П., доц.. Максименко Ф.І.
Укладачі: Білоусов О.П., к.пед.н., доц.
|
|
|
Максименко Ф.І. доц. каф.БЖД
ПДАБА
Відповідальний за випуск: Фоменко В. І
кандидат технічних наук,
доцент, завідуючий
кафедрою БЖД.
Рецензент: Карандашев В. І.,
кандидат військових наук,
доцент, завідувач кафедри
БЖД НметАУ.
Затверджено
на засіданні кафедри БЖД
Протокол № від
|
|
|
Зав. кафедрою БЖД
__________Фоменко В.І.
Затверджено
на засіданні методичної
ради ПДАБА
Протокол № від
Дніпропетровськ, ПДАБА, 2007р.
Содержание:
1. О гидросооружениях на р. Днепр.
2. Расчет параметров затопления при прорыве гидросооружений.
3. Характеристика зоны возможного затопления.
4. Оценка зоны затопления.
5. Форсированная сработка водохранилищ как предупредительное мероприятие.
6. Ликвидация последствий затопления
7. Список использованной литературы
1.О гидросооружениях на р. Днепр
Днепр – третья по величине река Европы (после Волги и Дуная). Его длина 2285 км, водосборная площадь 503 тыс. км2. Общее падение 220 м; среднегодовой сток 53 млрд м3.
Сток Днепра отличается большой неравномерностью как по годам (от 24 до 73 млрд. м3 в год), так и в течение года. Днепр – равнинная река со снеговым питанием, имеющая резко выраженное весеннее половодье, во время которого проходит 60-70, а в отдельные годы и до 80% общего годового стока. Расходы реки в районе Киева колеблются от 200 до 25 000 м3/сек, т. е. максимальный расход воды превышает минимальный в 125 раз. Для использования водных ресурсов Нижнего Днепра построено шесть гидроэлектростанций. Их основные параметры приведены в таблице.
|
|
|
|
Наименование гидроэлектростанции | Мощность, тыс. квт | Среднегодовая выработка, млн.. кВт-ч | Напор, м | Объем водохранилища млрд. м3 |
Турбина |
Год ввода первого агрегата | ||
| полный | полезный | число | мощность | |||||
| Киевская Каневская Кременчугская Днепродзержинская Днепровская имени В.И. Ленина Каховская Всего по каскаду | 326 490 625 350 650 312 2683 | 615 850 1506 1250 3640 1420 9281 | 7,8 8,4 13,6 9,8 36,3 15,0 90,9 | 3,73 2,93 13,5 2,45 3,33 18,2 | 1,17 0,33 9,0 0,27 1,44 6,8 | 20 94 12 8 9 6 | 17,2 18,2 58 45,4 75 58,5 | 1964 1964 1959 1963 1932/1947 1955 |
Днепровская гидроэлектростанция имени В. И. Ленина положила начало освоению водных ресурсов Днепра. В 1933 г. станция достигла проектной мощности 560 тыс. кет.
Разрушенная во время войны ГЭС в период 1944-1950 гг. была восстановлена. За счет повышения напора и увеличения полезного объема водохранилища ее мощность достигла 650 тыс. квт.
Каховская гидроэлектростанция – самая нижняя ступень каскада. Она построена в период 1950-1956 гг. Созданное Каховской плотиной огромное водохранилище является прочной базой орошения и обводнения плодородных земель, прилегающих к Нижнему Днепру.
Кременчугская гидроэлектростанция – четвертая ступень каскада. Созданное в результате постройки гидроузла водохранилище самое крупное на Днепре. Оно позволяет зарегулировать сток реки и без дополнительных затрат увеличить годовую выработку электроэнергии на Днепродзержинской, Днепровской и Каховской гидроэлектростанциях более чем на 700 млн. квт-ч.
Каневская и Киевская гидроэлектростанции – пятая и шестая ступени каскада. Бетонные сооружения этих ГЭС сооружены с широким применением сборных железобетонных конструкций. На обеих ГЭС установлены горизонтальные агрегаты капсульного типа. В конце 1964 г. два таких агрегата были введены на Киевской ГЭС в опытную эксплуатацию.
Днепродзержинская гидроэлектростанция – третья ступень каскада ГЭС на Днепре.
Установленная мощность Днепродзержинской ГЭС 350 тыс. кет, среднегодовая выработка электроэнергии 1200 млн. квт-ч.
Длина створа гидроузла составляет 7,5 км. Долина реки имеет высокий правый берег и низкий левый, представляющий широкую (до 15-20 км) пойму, затопляемую в период весенних паводков.
В состав сооружений гидроузла входят: здание гидроэлектростанции, бетонная водосливная плотина, судоходный шлюз, земляные плотины и дамбы обвалования долины р. Орель.
Бетонные сооружения располагаются на сложенной гранито-гнейсами скальной площадке правобережной поймы. Глубина залегания скальных пород изменяется от 5 до 15 м.
Основанием земляных сооружений служат аллювиальные пески, супески и суглинки, местами с гравием и галькой, залегающие на поверхности коренного массива.
В качестве расчетного принят расход 0,1% обеспеченности – 23 300 м3/сек, из которых через плотину сбрасывается 20 400 и через турбины 2900 м3/сек.
Максимальный напор на сооружения гидроузла 12,6 м.
В результате сооружения гидроузла образовалось водохранилище объемом 2,5 млрд. м3.
Здание ГЭС – открытого типа, без машинного зала. Генераторы защищены специальными колпаками. Температурными швами здание гидроэлектростанции разрезано на 8 секций длиной 28,6 м.
На гидроэлектростанции установлено 8 агрегатов мощностью по 44 тыс. квт. Турбина поворотнолопастная с двойным регулированием. Рабочее колесо диаметром 9,3 м имеет четыре поворотные лопасти, механизм поворота которых расположен во втулке рабочего колеса. Вес турбины 883 т.
Генератор имеет скорость вращения 51,7 об/мин, напряжение – 10,5 кв. Диаметр генератора по корпусу статора 16,9, высота 6,4 м.
Бетонная водосливная плотина имеет 10 отверстий по 16 м с бычками толщиной 3,5 м. Пролеты плотины перекрываются сдвоенными металлическими затворами высотой 15,3 м. По длине плотина разрезана температурно-осадочными швами, которые делят водосливное отверстие пополам. Тип плотины – массивный, гравитационный, распластанный, с затопленным водосливом. Для увеличения устойчивости на сдвиг предусмотрен зуб глубиной 3,5 м.
Расчет параметров затопления при прорыве гидросооружений
Затопление – это быстрое поступление больших водных масс из водохранилища в нижний бьеф гидроузла после разрушения плотины или ее части и в стремительном движении воды вдоль бьефа в виде положительной волны со скоростями 50-70км/ч и с высотой водяного вала в лобовой части ее до 10-12м. Этот вал обладает большой разрушительной силой, особенно зимой, когда он несет с собой большое количество взломанного льда. Так, например, при прорыве Соутфортской плотины в США в результате перелива воды через ее гребень (высота плотины 21,5м; длина – 29,4м; земля и камень) водохранилище емкостью 20млн м3 опорожнилось за 45мин. Скорость потока в нижнем бьефе составила 22м/сек (79км/ч), а высота волны 10-12 м. Двигаясь вниз по Днепру, прорывная волна будет заходить также в притоки на некоторое расстояние, до створов с бытовыми собственными отметками уровня воды на дату прорыва, равными отметке максимального прорывного уровня на р. Днепр в устье каждого данного притока.
Для расчетов параметров затопления необходимо знать:
- объем воды в водохранилище V, м3;
- длину плотины (ширину прорана) В,м;
- глубину воды перед плотиной (глубину прорана) Н, м;
- среднюю скорость движения волны С, м/сек.
Высота волны попуска (hпоп) в каждом створе реки является функцией глубины воды перед плотиной (Н) и расстояние от плотины до данного створа реки (r), т.е.
hпоп = f(Н,r), м.
Высота волны попуска может быть определена из графиков данной функции (рис.1)/
Время прихода волны попуска (tподх) может быть определено по графику (рис. 2) или по формуле:
tподх = r/С
где r – расстояние от данного створа реки (км); С – скорость течения реки (км/ч).
Средняя скорость течения р. Днепр – 27км/ч, при прорыве плотины она может возрасти до 50км/ч.
Время прохождения волны попуска, tпрох, ч, рассчитывается по формуле:
tпрох = Kr*Tопор,
где Топор – время опорожнения водохранилища,(ч)
Топор = V/BN3600
Кr – коэффициент удаленности (табл. 2)
В – ширина прорана, м;
N – максимальный расход воды на 1 м ширины прорана (табл.1).
Рис.1 Графики функции hпоп = f(H,r), м
Рис.2. графики для определения времени прихода волны попуска (tподх)
Таблица 1.
| Н,м | 5 | 10 | 25 | 50 | 100 |
| N, м3/мс | 10 | 30 | 125 | 350 | 760 |
Таблица 2.
| r, км | 0 | 25 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 |
| Кг | 1 | 1,7 | 2,6 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Возможные последствия от воздействия катастрофического затопления определяется по максимальной глубине потока (Нmax) и максимальной скорости потока (Vmax). Нmax и Vмах зависят от высоты плотины (Н), размеров прорана (В).
где L – удаление рассматриваемого створа от плотины.
Аh, Вh, Аu, Вu – коэффициенты аппроксимации, зависящие от высоты плотины, ожидаемых размеров прорана и гидравлического уклона водной поверхности реки (i).
Таблица 3. Коэффициенты аппроксимации для равнинных рек
| Нм | Значение коэффициента аппроксимации, при i=5*10-4 | |||
| Аh | Вh | Аu | Вu | |
| 10 | 40 | 30 | 8 | 9 |
| 30 | 130 | 60 | 18 | 11 |
Примечание: в таблице приведены данные для величины прорана, равной ширине русла реки В=1, если В=0.5, то значение Аh и Вh будут отличаться от табличных на 7-10 % (в сторону уменьшения).
Выполненные по формулам расчеты показывают, что при прорыве Днепродзержинской ГЭС в створе порта (Амур-Гавань) – глубина водяного потока hмах = 5,5м относительно НПУ = 51,4м.
Степени разрушения элементов объектов при затоплении приведены в табл.5
Дата добавления: 2023-01-08; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!