Принципиальная схема типизации территорий по подтоплению
Классификация территории по пораженности ЭГП
Задача 2
Определить вероятность возникновения (Рji) и активизации процесса (геодинамического потенциала) (Wпр,к) карстообразования на территории муниципального образования, подверженной опасному экзогенному геологическому процессу (ОЭкзГП) – карстованию подстилающих карбонатных пород.
Исходные данные: Nпрj – количество участков на территории муниципального образования, подверженных процессам карстообразования; Nji – общее количество элементарных участков i с опасными факторами j на территории муниципального образования; i – количество участков, подверженных ОЭкзГП (процессу карстообразования); j – опасный фактор ОЭкзГП - процесс карстообразования; П – знак произведения при количестве m j-ых факторов (для рассматриваемой территории П равен 1 (процесс карстообразования).
Решение:
Комплексная оценка – вероятность возникновения или активизации рассматриваемого процесса (геодинамический потенциал) на любом к-ом элементарном участке (с координатами Xg, Jk) территории определяется как вероятность суммы конечного члена событий с допущением независимости действия факторов данного набора:
1. Определяется вероятность возникновения ОЭкзГП на территории муниципального образования: Рji = Nпрji/ Nji
2. Определяется вероятность активизации (геодинамического потенциала) территории муниципального образования:
Wпр,к = 1 – Πmj=1 (1 – Рji)
Задача 3
Определить интенсивность размыва берегов (берегоразрушительного процесса) вновь созданного водохранилища по скорости отступания береговой линии С.
Исходные данные: Q – среднегодовой расход воды (м3/с); I – уклон; d – средний диаметр частиц отложений, слагающих берег (мм); Hb – высота берега над меженным уровнем воды в реке (м); К – коэффициент, имеющий размерность (м3/с)-1 и зависящий от размера реки: при Q>5000 м3/с и ширине реки > 15 000 м (крупнейшие реки) - К=0,95·10-5; при Q<300 м3/с и ширине реки <50 м (малые реки) - К=5,5·10-3.
Решение: Для общей оценки интенсивности размыва берегов используется формула К.М. Берковича (1982 г.):
С = К· Q2I/dHb
Задача 4
Определить долгосрочный и среднесрочный прогноз стоково-заторных уровней воды (Нм) в период весеннего половодья в районе Великого Устюга.
Исходные данные: Нлед – максимальный уровень воды в период формирования ледяного покрова; hл – максимальная годовая толщина льда на р. Сухоне в районе г. Великого Устюга.
Решение: 1. Долгосрочный прогноз стоково-заторных уровней воды имеет вид: Нм = 1,5 Нлед +400 2. Среднесрочный прогноз учитывает не только осенние, но и зимние предпосылки формирования максимальных уровней воды в районе г. Великий Устюг: Их совместный эффект пропорционален величине Р – разности между Нлед и максимальной годовой толщиной льда Сухоны у г. Великий Устюг hл (см): Р = Нлед – hл Нм = 1,6Р + 494 Чем больше величина Р, тем больше вероятность формирования максимального уровня воды при участии затора. При Р= 0-50 см вероятность исключительно высоких уровней воды близка к 0, поскольку ширина ледовых полей относительно мала. Она может оставаться небольшой и при других сценариях изменения разности Нлед – hл. Максимальные уровни воды, соответствующие чрезвычайной ситуации, возникают при Р = 50-100 см и Р >100 см. В первом случае вероятность нарушения гидроэкологической безопасности равна 14, во втором – 50%. При любых значениях Р возможен чисто стоковый генезис максимального годового уровня воды (заторная составляющая уровня DНз =0). Она снижается при увеличении параметра Р от 0-50 до 100 см и более.
Задача 5 Оценить степень подтопления территории по критерию потенциальной подтопляемости Р:
Исходные данные: Ho – глубина залегания уровня грунтовых вод (УГВ) до начала развития подтопления или в момент выполнения оценки подтопляемости (м); Δh – возможный (прогнозируемый) подъем уровней подземных вод в точке (x,y,) на момент времени t при их дополнительном питании ω (м); Hkp - подтопляющая критическая глубина подземных вод для данной территории (объекта), при превышении которой последние начинают воздействовать на объект (м).
Решение: Критерий потенциальной подтопляемости определяется по формуле:
P= Hkp | Ho – Δh(x,y,t,ω)
При Р≥1 территория является подтопленной или потенциально подтопляемой, а при Р<1 и при tс≥ Т (tс – момент времени наступления Hkp, Т – расчетный период времени) территория не является потенциально подтопляемой.
В зависимости от вышеперечисленных величин производится типизация территорий по степени подтопления (таблица):
Таблица
Принципиальная схема типизации территорий по подтоплению
Задача 6 Определить водность реки в момент весеннего половодья (Q, м3) по общему стоку воды в реку за половодье Y (м3) (тало-дождевому стоку).
Исходные данные: U - запас воды в снеге и ледяной корке на поверхности почвы к моменту начала снеготаяния (м); Х - дополнительные осадки, участвующие в формировании половодья (м); I - суммарная инфильтрация талой и дождевой воды в почву (м) (зависит от типа почвы, водонасыщенности активного слоя почвы, глубины промерзания); А - количество воды, задержанной на поверхности (м) (зависит от характера поверхности почвы, микрорельефа, растительности и др.); F – площадь рассматриваемой поверхности; Z - суммарные потери воды на испарение за период половодья (м); W – общий объем стока воды в реке в межень (м3) (среднегодовой показатель); S – площадь водосбора (м2).
Решение: Y = [U + X·(I+A+Z/F)] · S
По определенному стоку воды в половодье Y определяется водность реки в период весеннего половодья Q:
Q = W + Y
Задача 7 Определить коэффициент пожароопасности (КП) лесов на текущий день в пожароопасный период.
Исходные данные: t – температура воздуха (°С) на 12 часов по полудню; r – температура точки росы (°С) на 12 часов по полудню; n – число дней после последнего дождя
Решение: t КП = Σ t (t-r) n Исходные данные для расчета КП
Задача 8 Определить уровень уязвимости населенного пункта к природным источникам чрезвычайных ситуаций (Iпр): Исходные данные: I – показатель уязвимости; К – коэффициент, учитывающий динамику (положительную и отрицательную) изменения в инженерно-технической защищенности территории и объектов на прогнозируемый период; NЧС – количество ЧС, обусловленных природными источниками, за период наблюдений; Nист – общее количество природных источников ЧС за период наблюдений (опасные и неблагоприятные гидрометеорологические явления, опасные экзогенные процессы и пр.).
Решение: 1. Определение уровня уязвимости: 2. Для определения Iпр находим показатель уязвимости I : Задача 9 Определить величину риска чрезвычайной ситуации (R) на рассматриваемой территории по величинам математического ожидания ущерба определенного рода за год и вероятности наступления неблагоприятного события за год.
Исходные данные: p - вероятность наступления чрезвычайной ситуации (частота аварий, катастроф) за год; g - потенциальный ущерб от чрезвычайной ситуации; s - вероятность наступления неблагоприятного события при условии, что случилась чрезвычайная ситуация.
Решение: 1. По величине математического ожидания ущерба риск определяется по формуле:
R = pg (количество/год)
Размерность риска согласуется с характером ущерба и имеет вид: ущерб/год.
2. По вероятности наступления неблагоприятного события за год риск определяется из соотношения: R = ps (млн. руб. / год)
Размерность риска во втором случае, учитывая безразмерность параметра s, имеет вид: 1/год.
Задача 10
Определить параметры волны прорыва (высоты волны прорыва НВI) при разрушении гидротехнического сооружения и времени полного опорожнения водохранилища Т1.
Исходные данные: Н - глубина водохранилища у плотины в м; hб -глубина реки у плотины в м; WB - объем водохранилища; А - коэффициент кривизны водохранилища, для ориентировочного расчет, принимается равный - 2; m - параметр, характеризующий форму русла реки; Вi - ширина прорана м; Н - глубина водохранилища перед гидроузлом (для расчетов - равна Н у плотины);
Решение: 1. Определение высоты волны прорыва:
НВI = 0,6Н - hб , м
2. Определение времени прохождения волны прорыва через створ разрушенной плотины (время полного опорожнения водохранилища):
, час
Задача 11
Определить сроки завершения эвакуационных мероприятий (отселения населения) в населенном пункте, попадающем под воздействие волны прорыва при разрушении гидротехнического сооружения.
Исходные данные:
Hi - высота водного потока в i-м створе; Кi - показатель формы долины реки, для оперативных расчетов принимаем равным 0,6; L – расстояние от створа гидротехнического сооружения (нижнего бьефа плотины) до населенного пункта; «Ч» + - время образования прорана (получения сигнала о прорыве плотины).
Определить время завершения эвакуационных мероприятий по скорости течения водного потока. Решение: 1. Определяем скорость течения водного потока волны добегания: Vi=
2. По полученной скорости определяем время добегания волны прорыва до населенного пункта::
t = L / Vi
3. Определяем время завершения эвакуационных мероприятий:
«Ч» + t
Задача 12
Определить уровень развития муниципального образования по показателю индекса человеческого потенциала Iр.
Исходные данные: Тж – продолжительность ожидаемой жизни в момент рождения (лет) на данной территории; Дv – валовый внутренний продукт на душу населения данной территории (тыс. рублей); Тсрж – среднестатистическая продолжительность жизни по России (лет); Дmin – среднепрожиточный уровень жизни данной территории (тыс. рублей):
Решение: Индекс развития человеческого потенциала определяется:
Iр= Тж · Дv/Тсрж · Дmin
При Iр>1 – высокий жизненный потенциал
Задача 13
Определить продолжительность подъема половодья tn при отсутствии данных уровенных режимов в ходе гидрологических наблюдений на водном объекте
Исходные данные: F - площадь водосбора реки у населенного пункта - 825 км²; Q1% - расчетный максимальный мгновенный расход воды - 406 м³/с; h1% - расчетный слой стока весеннего половодья заданной обеспеченности p% (при 1%) - 276 мм; ks - коэффициент несимметричности гидрографа (по данным рек-аналогов) - 0,36 (при этом значение коэффициента формы гидрографа λ = 1,0); kτ – переходный коэффициент (водосбор расположен в южной части лесной полосы) - 1,24.
Решение:
1) Определяется среднесуточный расход воды:
Ǭ1% = Q1%/ kτ
2) Вычисляется модуль максимального среднесуточного расхода воды:
ǭ1% = Ǭ1%/ F (м³/(с·км²)
3) Рассчитывается продолжительность подъема половодья:
tn = 0,0116·λ·h1% / ǭ1% (сутки)
Задача 14
Рассчитать уклон реки I по продольному профилю отметок уровня реки на данном участке
Исходные данные:
Н (на схеме – h4) – отметка поверхности реки на расстоянии L от истока; Но (на схеме - h1)– отметка поверхности у истока реки - в замыкающем створе; z – падение от истока до замыкающего створа; а – параметр, характеризующий форму профиля реки/ iсз – средневзвешенный уклон поверхности воды; iср – средний уклон (определяется по справочнику Росгидромета (1968 г.) (максимальная ошибка – 7 см на 1 км протяженности реки) К - коэффициент корреляции – 0,97 к1, к2, m1, m2 - параметры
Решение:
1. При l/L = 0 и H = Ho + z в истоке реки в замыкающем створе:
l/L = 1 и H = Ho
При вогнутых профилях а > 1; выпуклых профилях – а < 1 Отсюда:
2. При наблюдениях за уровнями воды на реке на одном водомерном посту расчет падения z:
3. При отсутствии данных об уклонах поверхностной воды (расчет по данным о длине реки от истока до расчетного створа):
Задача 15
Определить продолжительность подъема половодья при отсутствии данных уровенных режимов в ходе гидрологических наблюдений на водном объекте Исходные данные:
площадь водосбора реки у населенного пункта F=825 км2; расчетный максимальный мгновенный расход воды Q1%=406 м3/с; расчетный слой стока весеннего половодья h1%=276 мм; коэффициент несимметричности гидрографа (по данным рек-аналогов) ks=0,36, при этом значение коэффициента формы гидрографа λ = 1,0; h1% - расчетный слой стока половодья заданной обеспеченности p% (при 1%); водосбор расположен в южной части лесной полосы – переходный коэффициент kτ для значения Q1%=406 м3/с: kτ=1,24.
Решение:
1. Определяется среднесуточный расход воды:
Ǭ1% = Q1%/ kτ (м3/с)
2. Вычисляется модуль максимального среднесуточного расхода воды:
ǭ1% = Ǭ1%/F (м3/(с·км2)
3. Рассчитывается продолжительность подъема половодья:
tn = 0,0116·λ·h1% / ǭ1% (сутки)
Задача 16
Определить силу воздействия водного потока на береговую линию водотока
Исходные данные:
V0 – скорость водного потока до поворота водотока (реки); V1 – скорость водного потока после поворота водотока (реки) (в расчетах ввиду малой величины принимаем V0 = V1 = 1,2 м/с); Ɵ – угол поворота водотока, равный 120°; ρ – плотность воды водотока, равная 1; Fx – сила движения водного потока в точке А (соприкосновения с береговой линией водотока), равная 3,2; Fy – сила сопротивлению движения водного потока в точке А (в месте соприкосновения с береговой линией), равная 1,3; Q – расход воды водотока, равный 380 м3/с;
Определить: F – силу воздействия (действия) водного потока на береговую линию водотока
Решение:
F = √ F2x + F2y = 2 ρ·Q V1·cos Ɵ/2
Задача 17
Определить коэффициент потери энергии в месте сужения водного потока в водотоке
Исходные данные: ω1 площадь сечения водотока в сечении pq, равная ω2 площадь сечения водотока в сечении ad, равная ω3 площадь сечения водного потока в сечении mn, равная ζс – коэффициент сопротивления (потери энергии); ζсж – коэффициент сжатия водного потока в месте сужения (в сечении mn); ζрас – коэффициент расширения водного потока в месте сужения (в сечении pq); ε – коэффициент сжатия струи (водного потока); d1 (pq) – диаметр сечения водного потока по профилю pq d2 (ad) – диаметр сечения водного потока по профилю ad d3 (mn) – диаметр сечения водного потока по профилю mn λ – коэффициент формы профиля ложа (русловой части) водного потока Ɵ – угол сжатия водного потока в месте сужения водотока
Определить: коэффициент потери энергии в месте сужения водного потока в водотоке (в месте возможного затора, зажора) ζс
Решение:
1. Коэффициент сжатия струи: ε = ω2/ ω1
2. Коэффициент потери энергии в месте сужения по профилю mn:
ζс = λ/8tg Ɵ·(1 – d41/d42)
Задача 18
Определить интенсивность (Iст) снеготаяния
Исходные данные:
Кст – коэффициент стаивания (учитывает неравномерность залегания снежного покрова и его водоудерживающей способности); Wвс – запасы воды в снеге (в поле и в лесу); Кву – коэффициент водоудержания; Кст рассчитывается ежегодно по данным территориальных подразделений Росгидромета
Решение:
Задача 19
Произвести расчет расхода шуги при прогнозировании зажора
Исходные данные: αл - густота ледохода (шуги); vл - скорость движения льда (шуги); hл - средняя толщина льда; В - ширина реки
Расход (сток) льда (шуги) Qлед – количество льда (шуги), проходящей через поперечное сечение потока в 1 секунду:
Qлед = αл vл hл B
Задача 20 Произвести краткосрочный прогноз подъема воды при образовании зажора на 3-5 дней у водозабора населенного пункта
Исходные данные: Нзаж – прогнозируемый уровень подъема воды при образовании зажора; НXIл – средний уровень озера в ноябре (см); L - расстояние кромки льда от водозабора (км); Нвз – уровень воды у водозабора
Решение:
Нзаж = 129НXIл + 0,53L + 0,24Нвз - 404
Задача 21 Произвести расчет прогнозирование заторного уровня
Исходные данные:
Нзат – максимальный заторный уровень на данном участке; Нл – уровень воды в период ледостава на данном участке.
Решение:
Нзат = 180 + 2,18Нл
Задача 22
Определить Qp – максимальный расход весеннего половодья обеспеченностью p, 1 %
Исходные данные:
F – площадь водосбора, 350 км²; hp – слой стока весеннего половодья обеспеченностью p,1 %; kо – коэффициент, характеризующий дружность весеннего половодья (определяется по данным рек-аналогов) – 6 ; n – районный показатель редукции – 1; с – коэффициент, характеризующий снижение редукции в зоне малых площадей водосбора – 2,5; µp – коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимального расхода воды – 7; δ, δ1, δ2 – коэффициенты, учитывающие снижение модуля максимального стока под влиянием озерности, залесенности, заболоченности (соответственно 0,2; 0,1; 0,35).
Решение:
Задача 23 Определить величину интенсивности растворения карстующихся пород (Qk) и величину карстовой эрозии (Hk)
Исходные данные:
Мп.с. – модуль подземного стока; Qk – масса растворенной породы, выносимой подземными водами, контролирующими карстовый процесс; Ск и Сн – конечное и начальное содержание ионов (к – катионов, а – анионов), образующихся при растворении тех или иных карстующихся пород (начальное содержание – содержание в атмосферных осадках; конечное – в подземных водах, дренирующих породы карстующегося массива); n – коэффициент, равный 2,5 для кальцита и каменной соли и 3,8 – для гипса; p – плотность карстующихся горных пород (для каменной соли 2,2 г/см², для гипсов и мела – 2,3 г/см², для известняков и доломитов – 2,4 г/см²). Величина карстовой эрозии Hk – условное снижение земной поверхности в единицу времени, соответствующее объему вынесенного подземными водами карстующейся породы: Решение:
Qk = Мп.с.·(Ск – Сн)к,а = Мп.с.·n(Ск – Сн)к,а (г/с·км²)
Задача 24
Определить водность реки (объем водного потока Qпол) при дождевом паводке
Исходные данные:
F – водосборная площадь реки с обеих берегов; l – расстояние между 1 и 2 створами реки (участком реки, подверженным влиянию ливневых осадков); εt – удельный приток в реку дождевого стока (м³/с); lt - ширина водосбора в створе в момент времени t; Н1 и Н2 – глубина в створах фронтов 1 и 2; V1 и V2 – скорости установившегося невозмущенного движения речного потока (в отсутствие дождя); αq – коэффициент стока при обеспеченности расхода воды q; НТ – расчетное количество осадков (мм), связанное с силой ливня S (мм/мин) и расчетной продолжительностью осадков Т* соотношением: НТ=S(60Т*)¹/³; τ – безразмерное время, равное: τ =t/Tст (Tст – время с начала нарастания дождя до добегания дождевого стока после полного прекращения дождя с края водосборной площади F до бровки реки дождеприемника) или τ=(n/m+n)1/m ; n, m – показатели степени кривой, аппроксимирующей гидрограф дождя; q – величина с размерностью единичного (удельного) расхода воды; ß – средняя ширина речного русла в пределах длины l; τ *= 0,5 τ – время наибольшей высоты волны дождевого паводка.
Решение:
1. Определяем с1 и с2 – скорости фронтов течения водного потока в реке на 1 и 2 створах c1=V1± qH1 c2=V2± qH2
2. Определяем Wt – полный объем дождевой воды в реке с начала ее поступления до момента времени стекания со склонов остатков дождя:
Тст Wt=2∫ εt ltdt или Wt=10³αqНТF
3. Определяем водность реки (объем водного потока Qпол) при дождевом паводке
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (909)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |