Безопасность проведения транспортных операций при спасательных работах в зоне затопления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.02, кандидат технических наук Чверткин, Алексей Геннадьевич

• Чверткин, Алексей Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чверткин, Алексей Геннадьевич

Введение

ГЛАВА 1. Анализ литературных источников проблемы затопления территорий

1.1 Наводнения как причина затопления территорий

1.2 Основные характеристики аварий на гидротехнических опасных объектах

1.3 Воздействие наводнений на морально-психологическую и инженерную обстановку в населенных пунктах

1.4 Меры по уменьшению ущерба от наводнений и катастрофических паводков

1.5 Аварийно-спасательные машины МЧС

1.6 Технические средства для проведения спасательных работ

Выводы по Главе

ГЛАВА 2. Исследование методик оперативного прогнозирования параметров затопления и осушения территорий

2.1 Оперативное прогнозирование параметров волны прорыва

2.2 Оперативное прогнозирование параметров осушения территорий

Выводы по Главе

Постановка задачи исследования

ГЛАВА 3. Разработка методики расчета времени начала транспортной спасательной операции

3.1 Разработка математической модели 103 определения проходимости затопленных территорий

3.2 Методика оценки времени начала 115 транспортной спасательной операции после затопления

3.3 Исследование достоверности 122 математической модели

3.4 Разработка компьютерной программы 124 для оперативного прогнозирования проходимости затопленных в результате прорыва плотины территорий

Выводы по Главе

ГЛАВА 4. Решение методических и практических задач оперативного прогнозирования на примере прорыва плотины на Киселевском водохранилище

4.1 Данные об аварии на плотине 137 Киселевского водохранилища

4.2 Исследование достоверности 140 прогнозирования параметров волны прорыва различными методиками

Выводы по Главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Безопасность проведения транспортных операций при спасательных работах в зоне затопления»

Наводнения приводят к чрезвычайным ситуациям, которые наносят огромный материальный ущерб объектам экономики и могут привести к человеческим жертвам. Затопления, вызванные прорывом напорного фронта водохранилища, несут в себе ещё большую опасность, связанную с большой потенциальной энергией водохранилища, которая при прорыве плотины переходит в кинетическую энергию волны прорыва. При таком типе затоплений разрушения и возможные человеческие жертвы, вызванные прохождением волны прорыва, очень велики, а затопление больших территорий ведет к возможной изоляции части населения от внешнего мира.

В этих условиях необходимо своевременное проведение поиска и спасения, выполнение аварийно-спасательных работ, а также эвакуация населения, находящегося в зоне затопления, и оказание медицинской помощи пострадавшим. Для этого могут быть задействованы воздушные, водные, наземные и специальные силы и средства аварийно-спасательных формирований.

Для эффективного применения сил и средств аварийно-спасательных формирований необходима достоверная картина последствий прорыва напорного фронта водохранилища, в том числе время схода воды с поверхности и время осушения грунтов. Эту информацию необходимо получить в кратчайшие сроки и с максимальной точностью. Для получения этой информации необходимо совместное применение прогнозирования параметров затопления территорий, проведения мероприятий по разведке площадей затопления, а также прогнозирование времени осушения затопленных территорий и проходимости местности подразделениями спасателей. При решении этих задач в комплексе могут быть сведены к минимальным значениям возможные человеческие жертвы за счет более эффективных, более адресных и своевременных действий аварийно-спасательных формирований и экономический ущерб за счет более раннего начала проведения восстановительных работ и, как следствие, более раннего ввода в эксплуатацию объектов народного хозяйства.

Таким образом, особое значение приобретают исследования, направленные на осуществление комплексного оперативного прогнозирования последствий затопления территорий.

Цель работы. Разработка аналитической методики оценки факторов, влияющих на безопасность транспортной операции в зоне затопления.

Задачи исследования.

1. Разработка методики оценки параметров проходимости затопленных территорий.

2. Разработка методики определения времени осушения затопленных территорий.

3. Разработка методики определения параметров подтопления территории.

4. Разработка комплексной методики определения времени начала транспортной спасательной операции.

5. Разработка компьютерной программы оперативного прогноза проходимости затопленных территорий.

6. Оценка адекватности результатов, полученных с помощью методик.

Научная новизна.

1. Установлены факторы, оказывающие влияние на безопасность транспортной операции в зоне затопления.

2. Составлен алгоритм аналитической оценки параметров, влияющих на безопасность транспортной операции.

3. Разработаны аналитические модели расчета времени осушения территорий до определенных значений влажности и расчета высоты подтопления территории.

4. Предложено наряду с зонами полного затопления оценивать также площадь территории подтопления с нанесением на карту зон с высоким уровнем грунтовых вод.

5. Решена задача выбора оптимальных транспортных средств.

Положения, выносимые на защиту.

1. Научные основы проведения спасательных операций.

2. Методика определения проходимости затопленных территорий транспортными подразделениями спасателей.

3. Математическая модель изменения водонасыщения грунта (осушения) с течением времени.

4. Методика определения параметров подтопления территорий.

Практическая значимость.

1. Разработана аналитическая методика оперативного прогнозирования проходимости затопленных территорий. Методика позволяет проводить прогнозирование без замеров на местности.

2. Разработана компьютерная программа, позволяющая автоматизировать процесс оперативного прогнозирования динамики осушения грунтов и проходимости территорий подразделениями спасателей.

3. Получены графики изменения степени водонасыщения с течением времени для разных грунтов, позволяющие определить требования к характеристикам транспорта спасателей графическим путем.

4. Получены диаграммы для выбора моделей транспортных средств для проведения спасательных операций на грунтах разного типа.

Заключение диссертации по теме «Безопасность в чрезвычайных ситуациях (по отраслям наук)», Чверткин, Алексей Геннадьевич

Выводы:

1. Проведенный анализ факторов, влияющих на безопасность транспортной спасательной операции, показал, что возможно аналитическое определение параметров проходимости и осушения, ранее определяемых эмпирически при разведке на местности.

2. Для определения параметров проходимости транспортных средств необходимо использовать расчетные данные по механическим свойствам грунтов и технические характеристики транспортных средств.

3. Для определения сроков транспортной операции необходимо моделировать динамику водонасыщенности грунтов.

4. При моделировании динамики водонасыщенности установлено, что величина водонасыщения убывает с течением времени по гиперболическому закону. Предел, к которому стремится гипербола, равен WJWn,, и зависит от типа почвы.

5. Выявлена адекватность разработанных математических моделей статистическим данным. Предельная относительная погрешность составляет д = 0,05 относит.един.

6. Математическая модель времени осушения затопленных территорий позволяет осуществлять оперативный прогноз времени начала транспортной операции без проведения замеров на местности.

7. Разработанная методика определения времени начала транспортной операции при спасательных работах в зоне затопления позволяет проводить безопасную транспортную спасательную операцию, не дожидаясь полного осушения территорий. Тем самым обеспечивается более раннее проведение аварийно-спасательных работ.

8. При расчетах проходимости установлено, что для проведения транспортной операции необходимо использовать полноприводную колесную технику с пониженным давлением шин на грунт.

9. Разработанная методика оценки факторов зоны затопления показала лучшее согласование с реальными данными по затоплению в 8 областях РФ, чем по известным методикам.

152

Заключение.

Все поставленные в работе задачи — выполнены и сделаны выводы по работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чверткин, Алексей Геннадьевич, 2005 год

1. Аварии и катастрофы // Книга 1. — М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 1995.

2. Акимов В.А., Гудыно П.В., Потапов Б.В., Радаев Н.Н. Расчет риска технологических катастроф, инициированных природными явлениями // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -2000. Вып. 1. - С. 38-48.

3. Акимов В.А., Кузьмин И.И. Управление рисками катастроф как необходимое условие развития России // Управление риском. 1997. - № 3. — С. 11-19.

4. Алиев Т. А., Картвелишвили JI.H., Бахтин А.Е. Прикладные исследования гидротехнических сооружений. М.: ЦБНТИ концерна "Водстрой", 1992. — 258 с.

5. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. — М.: Стройиздат, 1991.- 767 с.

6. Баркан Д.Д. Динамика оснований и фундаментов. — М.: Военмориздат, 1948. — 410 с.

7. Баум П.Б, Баутин А.В. Применение методов теорий катастроф, хаоса и фракталов для прогнозирования чрезвычайных ситуаций в технике и экологии // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -2000. Вып. 1. - С. 29-37.

8. Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф., Морозова JI.JI., Павлихин Г.П., Переездчиков И.В., Сивков В.П., Якубович Д.М. Безопасность жизнедеятельности. — М.: Высшая школа, 1999.-448 с.

9. Белоусов А.В. Использование микрокалькулятора для прогнозирования параметров активного затопления местности // Справочный материал. М.: ВИА, 1988.

10. Браун С. Visual Basic 6: учебный курс. СПб.: Питер, 1999. - 576 с.

11. Бубнов И.А. Военная топография. М.: Воениздат, 1976.

12. Васильев А.В. Водно-технические изыскания. JL: Гидрометеоиздат, 1970.

13. Воробьев Ю.Л., Акимов В.А., Потапов Б.В. Новая идеология противодействия катастрофам // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -2000. — Вып. 1.-С.З-8.

14. Воробьев Ю.Л. Глобальный характер стихийных бедствий и современные тенденции изменения их воздействия на общество // Управление риском. — 1997. № 3. — С. 2-9.

15. Воробьев Ю.Л. Международные механизмы снижения риска социально-политических последствий катастроф (российский опыт). -М.: РЭФИА, 1997. 121 с.

16. Военные дороги и колонные пути // Наставление для инженерных и дорожных войск. — М.: Военное Издательство Министерства Обороны СССР, 1958.

17. Вуцель В.И. Обеспечение надежности грунтовых плотин // Гидротехническое строительство. -1983. № 7. — С. 30-32.

18. Говорухин A.M. Справочник по военной топографии. — М.: Воениздат, 1973.

19. Грушевский М.С. Волны попусков и паводков в реках.Л., Гидрометеоиздат, 1969 г.

20. Дворяшин В.И., К расчету волны попуска. М.: Издание ВИА, 1955.

21. Дворяшин В.И. Время опорожнения и наполнения водохранилищ. М.: изд. АН СССР, 1953.

22. Дымов Д.Е., Харченко С.Г. Европейское законодательство в области обеспечения промышленной безопасности // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях.-2000.-Вып. 1.-С. 107-116.

23. Дятловицкий Л.И., Чудновский В.Г., Лемберг Э.Д. К вопросу о колебаниях гравитационных плотин под действием кратковременных нагрузок // Труды координационных совещаний по гидротехнике. 1969. - Вып. 47. - С. 132-145.

24. Ефимов А.Б., Зуев В.В., Майборода В.П., Малашкин А.В. Динамическое разрушение защитных преград // Механика твердого тела. — 1991.- №3. — С. 82-92.

25. Железняков Г.В. Гидрометрия. М.: «Колос», 1972.

26. Жуков В.В., Котенко В.Ф., Коротких Ю.Г. Динамическое деформирование и разрушение массива горных пород. Л.: Наука, 1979. - 166 с.

27. Зарецкий Ю.К. Вязко-пластичность грунтов и расчеты сооружений. М.: Стройиздат, 1988.-351 с.

28. Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н. Статика и динамика грунтовых плотин. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 256 с.

29. Искусственное переувлажнение грунтов для создания водных заграждений // Учебное пособие. М.: Издание ВИА, 1998. Историк Б.Л.

30. Исследование распространения прорывных волн при различных начальных условиях. -М.: 1974.

31. Кабанов С.И. Расчет волн прорыва, образующихся при разрушении гидроузлов. М.: ВИА, 1976.

32. Кабанов С.И. Расчет волны попуска при разрушении гидроузлов // Краткие указания к выполнению контрольно-зачетной работы по курсу «Военная гидравлика» . М.: ВИА ,1973.

33. Калустян Э.С. Практика управления природными и техногенными рисками в гидротехнике // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000. - С. 388-392.

34. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. — Л.: Гидрометеоиздат, 1970.

35. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. - 420 с.

36. Ковда В.А. Основы учения о почвах. М.: Наука, 1973. - Кн. 1, Кн. 2.

37. Кондратьев Н.Е. Исследование неустановившегося движения воды на реках Тверци и Оредеж.-Л.: Гидрометеоиздат, 1961.

38. Константинов А.Р. Испарение в природе. Л.: РИМИЗ, 1963.

39. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М.: Сельхозгиз, 1962.

40. Коротких И.В., Петелько А.Ф., Фролов А.Ф. Основы инженерных сооружений. Л.: Стройиздат, 1987.-128 с.

41. Котляревский В.А., Кочетков К.Е., Носач А.А., Забегаев А.В. и др. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. В 4-х книгах. Книга 1. М.: АСВ, 1995.- 320 с.

42. Котляревский В.А., Виноградов А.В., Еремин С.В., Кожевников В.М., Костин А.А., Костин А.И., Ревенко С.Ю. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. В 4-х книгах. Книга 2. М.: АСВ, 1996. - 384 с.

43. Котляревский В.А., Забегаев А.В., Глазунов Ю.Н., Петров А.А., Махмутов Н.А., Костин А.А., Костин А.И. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий. В 4-х книгах. Книга 4. М.: АСВ, 1998. - 204 с.

44. Краткие справочные данные о чрезвычайных ситуациях техногенного, антропогенного и природного происхождения. М.: Штаб ГО РСФСР, 1990 .Выпуск 1.

45. Крят В.М., Методика оценки водных преград. М.: Военное издательство Министерства Обороны СССР, 1978.

46. Лысухин И.Ф. Методика инженерно-тактических расчетов. М.: Воениздат, 1974.

47. Лятхер В.М. Сейсмонапряженное состояние плотин Н Динамика сплошных сред в расчетах гидротехнических сооружений. -М.: Энергия, 1976. С. 170-217.

48. Лятхер В.М., Иващенко И.Н. Вопросы сейсмостойкости грунтовых плотин // Энергетическое строительство. 1979. - № 2. - С. 52-57.

49. Лятхер В.М., Иващенко И.Н. Сейсмостойкость грунтовых плотин. М.: Наука, 1986. -280 с.

50. Майнчен Д., Сак С. Метод расчета "Тензор" // Вычислительные методы в гидротехнике.-М.: Мир, 1967.-С. 185-211.

51. Малик J1.K. Природные и антропогенные факторы разрушения гидротехнических сооружений (причины, последствия, меры предупреждения) // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. —1997. Вып. 11. - С. 81-110.

52. Малик JI.K., Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А. Факторы риска повреждения плотин и водохранилищ и возможные последствия // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000.-С. 166-170.

53. Методика оперативной оценки условий передвижения войск по местности и определение потребных сил для проведения подготовки путей с использованием картограмм. — М.: ВИА, 1999.

54. Мирцхулава Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений. М.: Колос, 1974. — 280 с.

55. Мозжухин О.А. Гидрографические работы в инженерных изысканиях. М.: «Недра», 1971 г.

56. Мусаев В.К. Математическое моделирование и прогнозирование безопасности сооружений // Вопросы мелиорации. № 1-2. - 1998. - С. 94-96.

57. Мусаев В.К., Горбачев В.В., Федосеев В.Г., Комиссаров А.А. Некоторые вопросы концепции мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера // Тезисы докладов третьего Международного конгресса

58. Защита". Секция 7. Методы решения региональных проблем экологической безопасности потенциально опасных объектов. -М.: ГАНГ, 1998. С. 13.

59. Мусаев В.К. Безопасность жизнедеятельности // Материалы XI Международной конференции "Применение новых технологий в образовании". Троицк: Байтик, 2000.-С. 213-214.

60. Мустафаев А.А. Основы механики просадочных грунтов. М.: Стройиздат, 1978. -264 с.

61. Мягков С.М. География природного риска. М.: МГУ, 1995. - 224 с.

62. Мягков С.М. Множественность измерений природного риска // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000. - С. 296-300.

63. Островерх Б.Н. Плоские задачи колебаний гидросооружений на однородных основаниях // Динамика и сейсмостойкость гидротехнических сооружений. Киев: Наукова думка,. 1983.-С. 130-176.

64. Островерх Б.Н. Разностная схема решения задачи о неустановившихся колебаниях массивных гидросооружений // Сопротивление материалов и теория сооружений. -1975.-Вып. 25.-С. 81-90.

65. Петруничев Н.Н. Неустановившееся движение воды в естественных руслах. М.: Гидрометеоиздат, 1960.

66. Поляков И.С. Методика оперативной оценки условий передвижения войск по местности // Министерство Обороны РФ. М.: ВИА, 1998.

67. Поляков И.С. Оценка условий передвижения войск по местности. М.: ВИА, 1986.

68. Порфирьев Б.Н. Правовое регулирование природных рисков в России // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000. - С. 368-372.

69. Рагозин A.JI. Ранжирование опасных природных и техноприродных процессов по социально-экономическому ущербу // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1993. - Вып. 2. - С. 50-61.

70. Рагозин A.JI. Десятилетие анализа природных рисков в России: прошлое, настоящее и будущее // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000. - С. 206-210.

71. Рагозин A.JI. Хронология исследований природных рисков в России // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". -М.: Анкил, 2000. С. 457-463.

72. Резчиков Е.А. Чверткин А.Г. Исследование достоверности результатов прогнозирования волны прорыва // Материалы 3 межвузовской научно-практической конференции «Экология и жизнь». Пенза: 2000.

73. Резчиков Е.А. Чверткин А.Г. Изменение значения степени водонасыщения грунтов при естественном осушении затопленных территорий. Ростов на Дону: 2002.

74. Резчиков Е.А., Чверткин А.Г. Автоматизация оперативного прогнозирования процесса осушения затопленных грунтов // Самарский областной Дом Науки и Техники. Сборник научных трудов. Самара: 2003 г.

75. Резчиков Е.А., Чверткин А.Г. Определение времени естественного осушения затопленных территорий // Технология, экономика и организация производства технических систем. Межвузовский сборник научных трудов. М: 2003 г.

76. Роде А.А. Водный режим почв и его регулирование. М.: Издательство АН СССР, 1963.

77. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге, ГИМИЗ, JL, 1969 г.

78. Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. М.: Высшая школа, 1972.

79. Руководство по определению расчетных гидрологических характеристик. JL: Гидрометеоиздат, 1973.

80. Сергеев Е.М. Грунтоведение. М.: Издательство МГУ, 1959.

81. Сергеев JI.A. Гидрология и водные изыскания. — М.: «Транспорт», 1970.

82. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. - 608 с.

83. Спиридонова Д.А. Применение теории катастроф для оценки динамики опасных геологических процессов // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000. - С. 13-15.

84. Справочные данные о чрезвычайных ситуациях техногенного, природного и экологического происхождения // учебное пособие, Часть 1. М.: ГО СССР, 1990.

85. Удовиченко В.Н. Морские и речные гидротехнические сооружения. — М.: «Транспорт», 1976.

86. Федеральный закон от 21 декабря 1994г. № 68-ФЗ "О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера", 13 с.

87. Федеральный закон от 21 июня 1997 г. № 116-ФЗ "О примышленной безопасности опасных производственных объектов", 10 с.

88. Федеральный закон от 21 июля 1997 г. № 117-ФЗ "О безопасности гидротехнических сооружений", 15 с.

89. Харькина М.А. Синергетические эффекты последствий проявления геологических процессов // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000. - С. 104-105.

90. Холмянский M.JI. Влияние случайной изменчивости свойств грунтов на вероятность отказа сооружений при динамических воздействиях // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000.-С. 189-193.

91. Хуторской М.Д., Зволинский В.П., Рассказов А.А. Мониторинг и прогнозирование геофизических процессов и природных катастроф. М.: РУДН, 1999. - 224 с.

92. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1973. - 280 с.

93. Цытович Н.А., Березанцев В.Г., Далматов Б.И., Абелев М.Ю. Основания и фундаменты (краткий курс). М.: Высшая школа, 1970. - 384 с.

94. Чоговадзе Г.И., Гогоберидзе М.И., Какауридзе Р.Г., Микашвили Ю.Н., Мирцхулава Д.Ц. Анализ основных факторов, вызывающих инциденты и аварии на плотинах, оценка показателей надежности плотин // Гидротехнической строительство. — 1980. -№7.-С. 34-38.

95. Чугаев Р.Р. Гидравлика. Л.: «Энергия», 1971.

96. Чоу В.Т. Гидравлика открытых каналов. — М.: «Наука», 1969.

97. Шахраманьян М.А., Акимов В.А., Козлов К.А. Оценка природной и техногенной безопасности России: теория и практика. — М.: Фид "Деловой экспресс", 1998. -218 с.

98. Швыряев А.А., Меньшиков В.В., Орехова Д.А. Техногенные риски в регионе: анализ, оценка, управление // Оценка и управление природными рисками. Материалы Общероссийской конференции "РИСК-2000". М.: Анкил, 2000. - С. 220-224.

99. Шраг В.И. Пойменные почвы, их мелиорация и сельскохозяйственное использование. -М.: Росссельхозиздат, 1969.

100. Ягодкина К.Е. К обоснованию методики вероятного сезонного изменения состояния влажности. -М.: НИАИ, 1968.

101. Су Tymony. Sneaky uses for Everyday. Andrews Mc Meel, 2003.

102. David McCullough. Johnstown flood. Simon & Schuster, 2002.

103. Erik Larson. Isaac's storm. Crown, 1999.

104. Peter C. Patton. Flood Geomorphology. Willy-Interscience, 1998.

105. William C. Dietz. The flood. Del Rey, 2003.