Виды косвенного ущерба

наносимого наводнением различным  отраслям народного хозяйства.

Различают прямой и косвенный ущерб  от наводнений. К видам прямого  ущерба, например, относятся: повреждение  и разрушение жилых и производственных зданий, железных и автомобильных дорог, линий электропередач и связи, мелиоративных систем и пр.;

гибель скота и урожая сельскохозяйственных культур; уничтожение и порча  сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений и пр.;

затраты на временную эвакуацию  населения и материальных ценностей  в незатопляемые места;

смыв плодородного слоя почвы и  занесение почвы песком и илом.

Виды косвенного ущерба:

затраты на приобретение и доставку в пострадавшие районы продуктов  питания, строительных материалов, кормов для скота;

сокращение выработки продукции  и замедление темпов развития народного хозяйства;

ухудшение условий жизни населения; невозможность рационального использования  территории; увеличение амортизационных  расходов на содержание зданий в нормальном состоянии.

Часто косвенный ущерб превышает  прямой. Наводнения иногда сопровождаются пожарами — вследствие обрывов и короткого замыкания электрических кабелей и проводов. Зданйя, периодически попадающие в зону затопления, теряют капитальность:

повреждается гнилью дерево, отваливается штукатурка, выпадают кирпичи, подвергаются коррозии металлические конструкции и пр., а главное, из-за разжижения и размыва грунта под фундаментом происходит неравномерная осадка зданий и, как следствие, появляются трещины.

При подтоплении города из-за неравномерной  осадки грунта происходят частые разрывы канализационных и водопроводных труб, электрических, телевизионных и телеграфных кабелей и т. п.

Для городов и населенных пунктов  существуют понятия «подтопление» и «затопление». При подтоплении вода проникает в подвальные помещения через канализацию (если она имеет входы в реку), по разного рода засыпанным канавам и траншеям (в них заложены тепловые, водопроводные и иные сети) или из-за под- 128 

а б

Рис. 5.1. Расчетная схема сечения  реки:

треугольное сечение (а); трапецеидальное сечение (б):

а0 — ширина дна реки; 60, Ь — ширина реки до и во время наводнения; Л0, Л — глубина реки до и во время наводнения; /г, — глубина затопления; Лц — высота места; т,п — углы наклона берегов реки



 

пора грунтовых вод. В случае же затопления местность покрывается слоем воды той или иной высоты.

При прогнозировании последствий  наводнений схематически сечение русла  реки можно представить либо треугольным  сечением

(рис. 5.1, а), либо сечением трапецеидального  вида (рис. 5.1, б)._ Ж

Расход воды в реке до наступления наводнения (паводка) Q0, м3/с, равен

Qo= V0S0, (5.19)

где V0 — скорость воды в реке до наступления паводка, м/с; S0 — площадь сечения русла реки до паводка, м , равная:

S0 = 0,5b0h0 — для треугольного сечения; (5.20)

S0 = 0,5(й0 + b0)h0 — для трапецеидального сечения. (5.21)

Расход воды после выпадения  осадков (таяния снега) и наступления половодья (паводка) Qmax, м3/с, равен

Qmax = Qo + ^А6, (5.22)

где /— интенсивность осадков (таяния снега), мм/ч; F — площадь выпадения осадков (таяния снега), км .

Высота подъема воды в реке при  прохождении паводка h, м, определяется из выражения а) для треугольного сечения

129



20 hsn ?/8 h= ~h°'> (5.23)

9-3199 
 

б) для трапецеидального сечения

A_f2Qm3J(^o-^o)/(ctgm+ctg«)]5/3l3/8 (b0-a0).

1 b0V0 J (ctgw+ctgw)'

Максимальная скорость потока воды при прохождении паводка Fmax, м/с, равна

^max 2max / *Япах> (5.25)

где Smax — площадь Поперечного сечения потока при прохождении паводка, м . определяемая по формулам (5.20) и (5.21), в которые вместо А0 подставляется h, а вместо Ь0 подставляется Ь.

Поражающее действие паводка определяется глубиной затопления /г3, м:

h3 = h-h0-hM, (5.26)

и максимальной скоростью потока затопления V3, м/с:

Гз=^тах/ (5-27)

Параметр удаленности объекта  от русла реки /определяется по табл. 5.9

Таблица 5.9

Значения параметра /

Л, / h

Сечение русла

прямоугольное

трапецеидальное

треугольное

0,1

0,2

0,23

0.3

0.2

0,38

0,43

0.5

. 0,4

0,60

0,64

0,72

0,6

0,76

0,84

0,96

0,8

0,92

1,05

1,18

1,0

1,12

1,2

1,32 '




 

Поражающее действие волны затопления паводка аналогично поражающему действию волны прорыва и может быть оценено по I табл. 5.45.

В отличие от волны прорыва наводнение и паводок оказывают более  продолжительное действие, усугубляющее первоначальное Vчразрушающее воздействие  напорной волны (табл. 5.10).

Таблица 5.10

Доля поврежденных объектов (%) на затопленных  площадях при крупных наводнениях (У3 = 3 — 4 м/с)

Объект

Время затопления, ч

1

2

3

4

24

4В

Затопление подвалов

10 '

15

40

60

85

90

Нарушен ие дорожного движения

15

30

60

75

95

100


 

Продолжение табл. 5.10

Объект

Время затопления, ч

1

2

3

4

24

48

Разрушение уличных мостовых

—

—

3

6

30

5

Смыв деревянных домов

—

7

70

90

100

100

Разрушение кирпичных зданий

—

—

10

40

50

60

Прекращение электропитания

75

90

90

100

100

100

Прекращение телефонной связи

75

85

100

100

100

100

Повреждение систем газо- и теплоснабжения

—

—

7

10

30

70

Гибель урожая

—

  

■ —

—

3

8



Примечание. При V3= 1,5-2,5 м/с приведенные в таблице значения необходийо умножить на 0,6; при У2 - 4,5 - 5,5 м/с -- умножить на 1,4.


 

Пример 4. Определить последствия наводнения, вызванного таянием снега в пойме  реки, для населенного пункта, состоящего из деревянных и кирпичных малоэтажных домов и производственных зданий деревообрабатывающего комбината (ДОК). Интенсивность таяния снега/= 75 мм/ч, площадь поймы реки F— 300 км2, ширина реки Ьа = 100 м, глубина Л0 = Зм, скорость течения К0 = 2 м/с, русло реки в сечении имеет форму трапеции с шириной дна а0 = 80 м, высота места (города и ДОК) Лм = 2 м.

Решение.

  1. Определим расход воды в реке до наступления наводнения Q0 с использованием формул (5.19) и (5.21)

<2о = 2 • 0,5(100 + 80) • 3 = 540 (м3/с).

  1. Расход воды послетаяния снега и наступления половодья <2тахопределим по формуле (5.22)

Qmax = 540 + 75 ■ 300/3,6 = 6790 (м3/с).

  1. Высота подъема воды в реке при прохождении наводнения находится по формуле (5.24)

|2-6790Е( 100-80)/033 + 333)]У-^ _(1QQ_8Q)7+ 333) = 66g (м)

Здесь ctgт = ctgп = (£>„ - a0)/(2h0) = (100 - 80)/(2 • 3) = 3,33.

  1. Максимальную скорость потока воды при прохождении половодья Ктах определим по формуле (5.25)

Ктах = 6790/683 = 9,9 (м/с).

Здесь 5тах (м2) определяется по формуле (5.21), в которой вместо Ь0= 80 м подставлено значение b = а0 + 2/ictgm = 80 + 2 ■ 6,68 • 3,33 = 124,5 (м).

5тах = О,5(о0 + Ь)И = 0,5(80 + 124,5)6,68 = 683 (м2).

  1. Глубина затопления Л3 по формуле (5.26) равна

А, = 6,68-3-2* 1,7 (м).

  1. Максимальную скорость потока затопления К, определим по формуле (5.27). При hjh = 0,25 для трапецеидального сечения русла значение параметра/, найденное методом интерполяции по данным табл. 5.9, составляет 0,44:

К= 9,9 -0,44 = 4,3 (м/с).

  1. Долю поврежденных объектов на затопленных площадях определим по табл. 5.10. В течение суток 85% подвалов будет затоплено, на 30% разрушены уличные мостовые, 50% кирпичных зданий будут иметь различные степени разрушения. Прекратится подача электроэнергии, на 30% будут разрушены системы газо- и теплоснабжения.
  2. По табл. 5.45 определим, что при скорости затопления V3 = 4,3 м/с и глубине затопления Л3 = 1,7 м сильные повреждения могут получить деревянные и кирпич-

■ ные малоэтажные дома. Производственные здания — среднюю степень разрушения.

Прогнозирование и оценка обстановки при селях. Сель — это стремительный поток большой разрушительной силы, состоящий из смеси воды и рыхлообломочных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек в результате интенсивных дождей или бурного таяния снега, а также прорыва завалов и морен.

Селевые явления в горах Российской Федерации распространены практически повсеместно. Площадь селеопасных территорий составляет около от общей площади страны. В горах умеренного климатического пояса, преимущественно, проявляются дождевые сели, на северё, в пределах субарктического и арктического поясов — снеговые сели (водоснежные потоки).

Наиболее активно селевые процессы развиваются в высокогорьях Северного Кавказа, в горах Байкальской рифтовой зоны и в районах современного вулканизма на Камчатке, Курилах и Сахалине. На Северном Кавказе формируются дождевые и ледниковые сели; большая часть случаев их схода приходится на июль—август. Средняя повторяемость дождевых селей составляет один раз в 10—12 лет, ледниковых — в 15—20 лет. По объему выносов на Западном Кавказе преобладают мелкие, на Восточном — средние, на \ Центральном, наиболее высоко поднятом и несущим современное оледенение, — средние и крупные. Максимальный наблюденный объем выноса составил 3 млн м3 (р. Адырсу, 1940).

Сели — это один из генетических типов экзогенных геологических процессов, занимающий промежуточное положение между | юбычными паводками с небольшим содержанием взвешенных и влекомых наносов, с одной стороны, и оползнями-потоками — с другой. 132 .

Сели представляют собой внезапные  горные потоки, обильно насыщенные твердым материалом, возникающие  во время ливневых дождей, при интенсивном таянии снега, а также при прорыве запруд и плотин в долинах рек, где имеются большие запасы рых- лообломочного материала. Для формирования селевых потоков необходимо наличие:

а) рыхлых или слабосвязных горных пород в руслах водотоков;

б) воды в количестве и со скоростью движения, достаточных для вовлечения этих пород в движение с образованием повышенной концентрации наносов.

Твердая составляющая по своему гранулометрическому  составу может быть очень неоднородна — от мельчайших глинистых частиц до крупных глыб объемом до 2 м3 и более.

Речные бассейны, в которых наблюдается  прохождение селевых потоков, называются селевыми. В селевом бассейне различают три основные зоны: а) формирования селей; б) транзита селей;, в) затухания селей (конусы выноса). j

Зона формирования селей — часть  бассейна, где находятся очаги  их зарождения. Она, как правило, занимает верхнюю часть бассейна. В ней  происходит зарождение и формирование селевого потока. В очаге зарождения поток приобретает все особенности, присущие селю. В зоне формирования продолжаются дальнейшие изменения насыщенности селевого потока твердой составляющей, его гранулометрического состава, характера движения.

Транзитная зона — часть бассейна (русла), где происходит движение уже  сформировавшегося селевого потока без существенных изменений в его составе и режиме. Однако на отдельных участках может происходить некоторая трансформация селевого потока, за счет дополнительного поступления воды и рыхлообло- мочного материала из притоков или размыва берегов русла. Если селевой поток в транзитной зоне претерпевает существенные изменения в своем составе или режиме движения, то в ней выделяются участки вторичного переформирования. Среди них могут i быть выделены участки временного затухания, подпитывания твердым материалом, разубоживания за счет поступления большого количества воды.

Зона затухания или разгрузки  обычно представлена в виде конусов выноса, где происходит отложение твердого материала селевого потока. Эта зона может иметь и другие формы в зависимости от рельефа либо отсутствовать совсем, если селевой поток разгру-, жается в крупный водоток.

Наибольший интерес для решения  практических задач представляют следующие классификации: генетическая очагов зарождения селей, по гранулометрическому составу твердой составляющей, по состоянию воды в селевом потоке, по характеру движения селевого потока.

Классификация по генетическим особенностям очагов зарождения отражает наиболее общие закономерности формирования селей. По гидрологическим особенностям формирования селей выделены следующие основные группы очагов, связанные: а) со скоплением рыхлообломочного материала в руслах временных и малых водотоков; б) с подпруживанием рек; в) с деятельностью современных ледников; г) с деятельностью вулканов.

Гранулометрический состав твердой составляющей является одним из важнейших показателей селевых потоков, в значительной степени он определяет характер их движения и разрушительную силу. Обычно по гранулометрическому составу различают селевые потоки: грязевые, грязекаменные, каменно-грязевые, водо- каменные, водопесчаные, водопылеватые.

Вода в селевом потоке может  находиться в связном глинистыми частицами и свободном состоянии. Количество связанной воды в селевом потоке зависит от количества глинистых частиц, минерального состава и состава обменных катионов. Как установлено экспериментальными исследованиями, максимальное количество связной воды в состоянии покоя равно максимальной влажности набухания глинистого порошка. По состоянию воды различают несвязные и связные селевые потоки. Несвязные селевые потоки характеризуются турбулентным режимом движения, связные селевые потоки могут иметь ламинарный или турбулентный режим.

С точки зрения системного подхода, селевой процесс представляет собой многокомпонентную открытую эквиконечную систему, в которой проявление селевого потока следует рассматривать как результат действия всей системы. Эта система включает большое число факторов (компонентов).

Так, геологическое строение предопределяет потенциальную интенсивность проявления селей в данном водотоке, генетические особенности очагов их зарождения, гранулометрический и петрографический состав твердой составляющей.

Горные породы с жесткими связями  характеризуются высокими показателями прочностных свойств и большой сопротивляемостью к размыву и непосредственного участия в формировании селевых потоков, когда они находятся в коренном залегании, не 134 принимают. Горные породы без жестких связей в определенных условиях могут быть непосредственно вовлечены в селевой поток.

Влияние рельефа на характер и интенсивность  селевого процесса может быть прямым и косвенным. Прямое влияние на формирование селей оказывают уклоны русел рек, крутизна склонов, морфология долин. Косвенное воздействие рельефа проявляется в качестве одного из компонентов географической среды, в значительной мере определяющего характер и пространственное распределение поверхностных и подземных вод, растительного и животного мира.

В системе селевого процесса климатические  условия определяют в первую очередь особенности формирования жидкой составляющей селя.

Следует отметить, что большое значение в селевом процессе имеет состояние  почвенно-растительного покрова. Наличие  леса на горных склонах резко снижает  селеопасность территории. Кустарниковый и травяной покров также хорошо защищают горные склоны от эрозии.

Из механизмов зарождения селей  выделяют два основных типа: эрозионный и оползневой.

. При эрозионном Характере зарождения  селей высвобождение частицы  (нарушение связей с другими  частицами), сдвижение с места и перенос ее осуществляется водой или суспензией. При этом твердая фаза движется как во взвешенном, так и во влекомом состоянии. Скорость и характер движения твердой фазы зависят от размера и формы частиц. Мелкие частицы переносятся быстрее, чем крупные, а влекомые обломки перекатываются и скользят по дну.

При оползневом характере зарождения селей первоначальное сдвижение  твердой фазы (рыхлообломочного материала) происходит по одной поверхности в виде сплыва или оползня-потока без нарушения или со слабым нарушением структуры. По мере дальнейшего движения смещенного массива и поступления воды происходит нарушение структуры, и оплывина или оползень-поток переходит в состояние селевого потока, приобретая все характерные его черты.

Опасность селей — это угроза подверженности территории воздействию селевых потоков. При характеристике селевой опасности территории России приняты следующие основные показатели (критерии): пораженность территории селями, характеризуемая коэффициентом пораженное™, представляющая собой отношение площади селевых бассейнов к общей площади территории в

процентах; средний максимальный объем  единовременных выно-\\ сов селей; скорость движения селевых потоков; повторяемость  се- ! лей (число случаев за 100 лет); разрушения, произведенные селевыми потоками. По первым двум показателям оценка селевой) опасности территорий производится в баллах (табл. 5.11).

Таблица 5.11

Селевая опасность территории, балл

Пораженность террито

Максимальный объем, тыс. м1 (балл)

рии, % (баллы)

более 500(3)

от 50 до 500(2)

менее 50(1)

Более 25(3)

6

5

4

5-25(2)

5

4

3

Менее 5(1)

4

3

2




 

А Максимальное количество баллов (5—6) характеризует чрезвычайно опасные территории; среднее — 4 балла — опасные и умеренно опасные; минимальное — 2—3 балла — мало и незначительно опасные.

Наиболее часто образуются сели дождевого питания, основным условием формирования которых является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных, пород и вовлечь их в движение (табл. 5.12).

Таблица 5.12

Условия формирования дождевых селей

Районы России

1: ■

Суточные максимумы ливневых осадков, мм, при 20% обеспеченности

Минимальные суммы се- леформирующих  осадков, мм/суг

Северный Кавказ

50-70

20

Центральный Кавказ

50-70

20

Урал

30-40

20

Тянь-Шань

30-60

30-40

Памир — Алтай

30-60

13

Алтай и Саяны

30-50

20

Предбайкалье и Забайкалье

40-70

40

Горы северо-востока

30-60

—

Приморье

74-130

—

Приамурье

60-80

30

Камчатка

40-90

—

Сахалин

40-100

60




 

Основные параметры селевых  потоков приведены в таблице 5.13 136 

Основные параметры селевых  потоков

Таблица 5.13

Параметр

Значение

Плотность, кг/м3

(1,2-1,9) • 103

Вязкость, пуаз

4-20

Скорость движения в транзитных условиях, м/с:

  

для уклонов 10...27°

2,5-7,5

максимально возможная

14-16

Предельная крутизна прекращения движения, град

2-5

Высота селевого потока, м:

  

катастрофического

До 10

мощного

3-5

среднего

2,5

маломощного

1,5

Продолжительность, ч

0,5-70

Ширина потока на транзитных участках, м

5-70

Расход, м3/с

30-800

Повторяемость, лет

15-20

Размер крупных включений, м

3-4

Масса включений, т

200-300




 

Последствия воздействия селевого потока на различные объекты зависят от его основных параметров, к которым относятся: расход £?с, м3/с; объем Wc, м3; скорость селевого потока Vc, м/с; дальность продвижения Lc, м, и размер включений, которые определяют величину гидравлического давления селевого потока на преграду (АР, Па):

АР=АРст + АРтн. (5.28)

Здесь АРСТ, Па, — среднее гидростатическое давление селевого потока на преграду, определяемое по формуле:

АРСТ = 0,5gpA, . (5.29)

где рс — средняя плотность селевого потока, кг/м3; Ис — глубина селевого потока, м.

Гидродинамическое давление селевого потока на здания и сооружения (Д.РдИн, Па) равно

APWH = 0,5CpcVl (5.30)

137 

где С — коэффициент взаимодействия селевого потока с преградой (в зависимости от угла встречи потока с преградой р можно принять С — sin2p); Vc — скорость движения селевого потока, определяемая по эмпирической формуле:

Fc=ll,4/7c1/2(v0sina)i/3, (5.31)

где v0 — относительная гидравлическая крупность вовлекаемых в поток материалов (0,7 < v0 < 1,0); a — средний угол наклона селевого русла, град; Нс — средняя глубина потока, м.

Для ориентировочной оценки величины hc можно принять Ас = (1... 1,5) м для маломощного потока, hc — (2...3) м — для сред- немощного и hc = (3...5) м —для мощного селевого потока.

Суммарное давление селевого потока (АР ■ Ю-5, Па), вызывающего разрушение объектов определенной степени



Степень повреждения объектов при  воздействии селевых потоков представлена в табл. 5.14.

Таблица 5.14

Объекты

Полное разрушение

Сильное разрушение

Среднее разрушение

Слабое разрушение

Здания со стальными и железобетонными каркасами

0,90-1,50

0,75-0,90

0,65-0,75

0,45-0,65

Здания с легким металлическим каркасом или бескаркасной конструкции

0,75-1,05

0,45-0,75

0,30-0,45

0,15-0,30

Здания из сборного железобетона

0,60-1,90

0,45-0,60

0,30-0,45

0,15-0,30

Кирпичцые здания, бескаркасные, с покрытием из железобетонных элементов,- малоэтажные

0,68-0,98

0,53-0,68

0,30-0,53 '

0,20—0,30

То же многоэтажные (три этажа и более )

0,53-0,68

0,38-0,53

0,23-0,38

0,15-0,23

Склады-навесы из железобетонных элементов

1,50-1,60

1,20-1,50

0,53-1,20

0,30-0,53

Административные многоэтажные здания с металлическим и железобетонным каркасом

0,75-0,90

0,60-0,75

0,45-0,60

0,30-0,45

Деревянные здания

0,30-0,45

0,18-0,30

0,12-0,18

0,09-0,12

Здания фидерной и трансформаторной подстанции из кирпича и блоков

0,90-1,20

0,60-0,90

0,30-0,60

0,15-0,30


 

 

Продолжение табл. 5.14

Объекты

Полное разрушение

Сильное разрушение

Среднее разрушение

Слабое разрушение

Здания ГЭС (монолитный железобетон)

4,50-5,00

3,00-4,50

1,50-3,00

0,75-1,50

Наземные стальные газгольдеры, резервуары для хранения нефте- и химпро- дуктов

0,60-0,68

0,45-0,60

0,30-0,45

0,23-0,30

Стальные и железобетонные подземные резервуары для нефте- и химпродуктов

3,00-3,20

1,50-3,00

1,05-1,50

0,60-1,05

Водонапорные башни

0,90-0,98

0,60-0,90

0,30-0,60

0,15-0,3

Воздушные линии низкого напряжения

2,50-2,60

1,50-2,50

0,90-1,50

0,60-0,90

То же высокого напряжения

1,05-1,13

0,75-1,05

0,45-0,75

0,38-0,45

Подземные стальные трубопроводы диаметром до 35 мм

30,0-34,0

23,0-30,0

15,0-23,0

9,0-15,0

То же, свыше 35 мм

15,0-18,0

9,0-15,0

5,50-9,00

3,00-5,50

Подземные чугунные и керамические трубопроводы

33,0-33,0

15,0-30,0

9,00-15,00

3,00-9,00

Трубопроводы на металлических и железобетонных эстакадах

0,75-0,90

0,60-0,75

0,50-0,60

0,30-0,50

Заглубленные сети коммунального хозяйства (водопровод, газопровод, канализация)

23,0-25,0

15,0-23,0

6,00-15,00

2,50-6,00

Радиорелейные линии те- лефонно-телеграфной  связи

1,80-1,90

1,05-1,80

0,75-1,05

0,45-0,75

Воздушные линии теле- фонно-телеграфной  связи

1,50-1,70

0,90-1,50

0,60-0,90

0,30-0,60

Кабельные подземные линии связи

1,60-1,80

1,00-1,60

0,65-1,00

0,40-0,65

Мосты из металла и железобетона пролетом до 50 м

3,80-4,50

3,00—3,80

2,30-3,00

1,50-2,30

Деревянные мосты

2,50-3,00

1,60-2,50

0,90-1,60

0,60-0,90

. Земляные плотины

15,0-20,0

12,0-15,0

10,0-12,0

3,0-10,0

Бетонные плотины

150

75,0-140,0

30,0-75,0

5,0-30,0

Виды косвенного ущерба 📙 Реферат → 🆔 50069

Виды косвенного ущерба 📙 Реферат → 🆔 50069

Виды косвенного ущерба