РД 03-607-03

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ РАЗВИТИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
АВАРИЙ НА НАКОПИТЕЛЯХ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ*

_______________

* Не нуждаются в государственной регистрации (письмо Минюста России от 21.06.2003 N 07/6323-ЮД).

Дата введения 2003-08-01

ОТВЕТСТВЕННЫЕ РАЗРАБОТЧИКИ:

А.А.Шаталов, В.П.Аксенов, Ю.Ф.Некрасов, В.В.Агентов, Л.И.Кондратьев, А.А.Манушин

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Госгортехнадзора России от 05.06.2003 N 51

Методические рекомендации предназначены для расчета параметров прорана и зон затопления при гидродинамических авариях на эксплуатируемых и проектируемых накопителях жидких промышленных отходов предприятий и организаций, поднадзорных Госгортехнадзору России, и используются при декларировании безопасности, оценке технического состояния и безопасности эксплуатации, определении размера вероятного вреда в результате аварии на гидротехнических сооружениях и других работах. При соответствующем обосновании Методические рекомендации могут быть использованы для расчета параметров прорана и зон затопления при авариях на грунтовых плотинах предприятий, подконтрольных другим органам надзора. Методические рекомендации разработаны Госгортехнадзором России при участии ООО "НПО Агрохимбезопасность" и ООО "НТЦ Спецпромгидротэк".

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При аварии на хранилищах происходит разрушение ограждающих сооружений (дамб) и разлив содержимого хранилищ, вызывающий затопление окружающих территорий.

1.2. Опасность аварий определяется возникновением чрезвычайных ситуаций (ЧС): обстановки, которая может повлечь за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей среде, материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей.

1.3. Методические рекомендации (далее - Методика) позволяют определить показатели, характеризующие аварию:

границы зоны затопления;

время образования прорана;

размеры и форма развития прорана;

расходы и объемы жидких отходов, выливающихся по мере развития прорана;

высота, скорость и гидродинамическое давление волны прорыва по пути движения.

1.4. Методика предназначена для использования:

организациями, эксплуатирующими хранилища;

проектными организациями;

экспертными центрами;

другими организациями, по роду своей деятельности связанными с обеспечением безопасности хранилищ;

при декларировании безопасности гидротехнических сооружений (далее - ГТС);

при определении последствий гидродинамической аварии;

при определении возможности дальнейшей эксплуатации хранилищ и при других работах, в которых требуется оценка параметров прорана и зоны растекания при аварии хранилища.

II. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ПРИНИМАЕМЫЕ ПРИ РАСЧЕТЕ

2.1. Процесс разрушения хранилища, образования прорана и движения образующегося при этом потока отходов является сложным. Неравномерный и неустановившийся характер движения потока по всей трассе растекания обусловливают переменные значения его гидродинамических параметров, поэтому для упрощения расчетов рассматриваемый процесс разделяется в расчетном отношении на два этапа:

а) расчет образования прорана и расчет параметров потока в сечении у подошвы откоса дамбы;

б) расчет максимальных параметров потока по трассе растекания.

2.2. В Методике приняты следующие допущения:

поперечное сечение прорана принимается прямоугольным и постоянным по всей длине прорана;

после образования прорана жидкость растекается по местности, имеющей естественный уклон;

гидравлический прыжок, возникающий на переходе потока с участка с уклоном дна больше критического на участок, где уклон меньше критического, не рассматривается.

III. РАСЧЕТ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОРАНА (ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ДАМБ)

3.1. В расчетах приняты следующие основные обозначения:

3.2. Исходными данными для расчета являются:

максимальная разница между отметкой гребня ограждающей дамбы и отметкой, до которой жидкие отходы могут вытекать;

зависимость площади и объема хранилища от отметки заполнения;

ширина гребня дамбы;

заложение внутреннего откоса дамбы;

заложение внешнего откоса дамбы;

плотность частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность и вязкость вытекающих жидких отходов;

средневзвешенный размер частиц грунта.

3.3. За начальные условия расчета размыва элементарного прорана принимается равенство

, м,                                                             (1)

где: - начальная глубина прорана,

- начальная ширина прорана,

- начальная глубина потока.

На рис.1 представлена схема расчета размыва гребня и пляжной зоны хвостохранилища.

Рис.1. Схема расчета размыва прорана

Задавая приращение глубины прорана на каждом расчетном шаге постоянным и равным , определяют приращение ширины прорана

.                                                                    (2)

Задавая приращения размеров прорана ( и ), определяем уменьшение глубины вытекающего из прудка слоя . Расчет ведется методом итераций.

Определение параметров размыва прорана и потока производится в расчетный -й промежуток времени:

глубина прорана

;                                                                          (3)

ширина прорана

;                                                                           (4)

длина прорана

, м.                                               (5)

При достижении принимается, что увеличение прорана рассчитывается только за счет его расширения:

,                                                                         (6)

где

.                                                           (7)

Глубина потока в проране

, м,                                                                               (8)

где определяется по формуле (30).

Расход потока в проране

, м/с,                                                  (9)

где - коэффициент водослива, принимаемый равным 0,31.

Удельный расход потока в проране

, м/с.                                          ( 10)

Скорость потока в проране

, м/с.                                          (11)

Неразмывающая скорость для несвязанных грунтов , м/с, определяется для заданного значения и гидравлических параметров потока по зависимостям B.C.Кнороза: