3.1. Затопление территории в нижнем бьефе, включая гидродинамическую аварию (волна прорыва), подтопление и заболачивание в верхнем бьефе

3.1.1. Для определения вероятного вреда от затопления территории в нижнем бьефе СГТС в результате прохождения волны прорыва в общем случае необходимо оценить зону затопления и гидродинамические параметры потока:

- максимальные значения глубины и скорости потока в зоне катастрофического затопления,

- время от начала аварии до прихода в данную точку местности прорывной волны,

- продолжительность затопления,

- границы зоны катастрофического затопления,

- гидрографы излива и график падения уровня верхнего бьефа.

Расчет прорывного паводка является технической задачей речной гидравлики и осуществляется одним из методов таких расчетов, в частности, методами математического моделирования с использованием одномерных [1] или двумерных [2] уравнений Сен-Венана.

3.1.2. Сценарий аварии СГТС с образованием волны прорыва предполагают как исходный для всех классов СГТС. При этом для СГТС 1 и 2 классов расчет проводится для всех вариантов разрушения напорного фронта, для сооружений 3 и 4 классов принимается вариант, как правило, прорыва земляной плотины, а для сооружений 4 класса с малой емкостью водного объекта и небольшой высотой плотины - одиночный проран с размерами 1/3 h и 1/5 b (где h и b, соответственно, высота и длина плотины).

3.1.3. Для оценки гидрографа излива необходимо провести расчет уровенного режима верхнего бьефа. Расчет, как правило, проводится: при укрупненной оценке - при помощи балансовой (0-мерной) модели верхнего бьефа или одномерных уравнений Сен-Венана, при детальной оценке ущерба - при помощи двумерных уравнений Сен-Венана.

3.1.4. Результаты расчета по распространению волны прорыва ниже гидроузла следует нанести на топографическую карту вплоть до створа, в котором максимальный за время наводнения расход не превосходит расход обеспеченностью 5%. На карту должны быть нанесены граница области затопления, а также изолинии четырех характеристик прорывного паводка, используемых при определении вероятного вреда: максимальных за время аварии глубины и скорости, времени затопления местности после начала аварии СГТС и продолжительности затопления.

3.1.5. Результаты численных экспериментов, моделирующих излив воды из верхнего бьефа, следует представлять в виде графика изменения уровня ВБ во времени в ходе аварии.

3.1.6. Особенности расчета волны прорыва при разрушении напорного фронта защитных дамб:

- расчет должен проводиться до момента выравнивания уровня в водохранилище и над затопленной территорией;

- при расчете раскрытия прорана необходимо учитывать, что с некоторого момента времени течение в проране становится неподтопленным (для плотин русловых водохранилищ подтопленность истечения, как правило, бывает несущественной).

3.1.7. Особенности расчета волны прорыва при разрушении защитной дамбы во время наводнения.

При расчетах волны прорыва, возникающей при разрушении защитной дамбы во время половодий, паводков другого происхождения, ветровых нагонов и других наводнений, необходимо учитывать характерные для этих видов наводнений особенности - временную изменчивость, влияние на ход процесса затопления. Расчет в этом случае необходимо проводить до осушения территории. При существенном влиянии на ход наводнения в целом возникновения аварии (при большой емкости защищаемой низины) следует параллельно рассчитывать течение над защищаемой территорией и в зоне за ее пределами таким образом, чтобы ход аварии мог быть описан с достаточной полнотой.

3.1.8. Особенности расчета волны прорыва дамб, ограждающих каналы, проходящие в насыпи или полунасыпи:

- при назначении сценариев аварии следует рассмотреть возможность персонала по принятию управляющих решений (отключение питающих канал насосных станций, закрытие затворов и т.д.), определяющих масштабы аварии;

- в тех случаях, когда истечение из прорана будет неподтопленным, движение воды в канале можно прогнозировать с использованием одномерной схематизации. Дня оценки бокового оттока допускается применение в этом случае формулы водослива с широким порогом (аналогично тому, как это делается при расчете установившихся течений [19]). В этом случае расчет течения над затапливаемой областью, в зависимости от рельефа местности, проводится при помощи одномерных или двумерных гидравлических моделей. При подтопленном истечении расчет проводится с использованием одномерной методики для русел с тройником (если это оказывается возможным для рассматриваемой местности) или по двумерной методике и для потока над затапливаемой территорией, и в канале.

3.1.9. Подтопление и заболачивание в НБ.

Для плотин водохранилищ следует рассматривать сценарии нарушения фильтрационного режима из-за суффозии материала плотины или основания, образования трещин, разгерметизации противофильтрационных элементов и т.д.

Расчеты фильтрационного режима выполняются с использованием программ, реализующих уравнения теории фильтрации. Как правило, при этом используется линейный закон фильтрации Дарси. Для ситуаций с крупнообломочным материалом возможно использование нелинейных законов фильтрации. Как правило, расчеты должны выполняться с использованием трехмерных математических моделей. В тех случаях, когда такое упрощение обосновано, могут применяться двумерная модель или даже уравнение Дю-пюи.

При приближении фильтрационных вод к поверхности возникает подтопление местности.

При выходе фильтрационных вод на поверхность следует провести оценку возможности заболачивания территории и возникновения на ней вредной фауны.

При наличии в зоне аварии минерализованных грунтовых вод необходимо провести расчет миграции солей и возможности засоления почвы и незасоленных грунтовых вод.