3.1. Сценарии аварии ГТС, рассматриваемые при проведении расчета вероятного вреда.
В целях обоснования принятого в расчете вероятного вреда сценария аварии ГТС в методике все типы сценариев аварии, независимо от вида ГТС, разбиты на четыре группы.
Первая группа сценариев аварии ГТС - аварии ГТС, связанные с разрушением напорного фронта, сопровождающимся образованием прорана, в который происходит неконтролируемый персоналом ГТС излив воды или жидких отходов при отсутствии ледового покрова или при его наличии.
Вторая группа сценариев аварии ГТС - аварии ГТС, связанные с повреждением отдельных элементов сооружения, приведшие к необходимости аварийного понижения напора на ГТС и сопровождающегося сбросом воды или жидких отходов с расходом, превышающим максимальный расчетный.
Третья группа сценариев аварии ГТС - аварии ГТС золошлакоотвалов и шламонакопителей, содержащих в отходах опасные вещества, связанные с нарушением фильтрационной прочности ГТС и его основания, и приведшие к загрязнению опасными веществами территории вне ГТС.
Четвертая группа сценариев аварии ГТС - аварии ГТС золошлакоотвалов и шламонакопителей, содержащих в отходах опасные вещества, связанные с аварийным прекращением орошения карта, его осушением и пылением опасных веществ.
3.2. Затопление территории в нижнем бьефе, включая гидродинамическую аварию (волна прорыва), снижение уровня грунтовых вод, образование мелководий и заболачивание в верхнем бьефе (первая и вторая группы сценариев аварий ГТС).
3.2.1. Авария напорного фронта ГТС приводит к образованию волны прорыва, распространяющейся в нижнем бьефе, и осушению верхнего бьефа. Территории, расположенные в долине реки ниже ГТС, подвергаются затоплению и воздействию ударной гидравлической волны, в акватории водохранилища возможно образование участков с большими скоростями течения, а также оползней и обрушений берега из-за фильтрации грунтовых вод.
Основные составляющие ущербов связаны с параметрами паводковой волны. Степень разрушения зданий и сооружений в первую очередь определяется максимальной удельной (на единицу ширины) энергией потока. При определении сельскохозяйственных и экологических ущербов существенными могут оказаться глубина и время затопления территории. При оценке возможных людских потерь важным фактором (кроме перечисленных) является время добегания волны прорыва до того или иного населенного пункта.
Точность прогнозирования вероятного вреда напрямую связана с точностью прогнозирования гидродинамических параметров волны прорыва, которая определяется:
а) выбором сценария (сценариев) разрушения ГТС;
б) точностью расчета волны отлива (осушения) в верхнем бьефе;
в) точностью расчета распространения волны прорыва в нижнем бьефе.
3.2.2. Сценарий аварии ГТС с образованием волны прорыва предполагается как исходный для всех классов ГТС. При этом для ГТС 1 и 2 классов расчет проводится для всех вариантов разрушения напорного фронта, для сооружений 3 и 4 классов принимается вариант, как правило, прорыв земляной плотины, а для сооружений 4 класса с малой емкостью водного объекта и небольшой высотой плотины - одиночный проран. Сценарии уточняются с учетом реального состояния элементов напорного фронта.
3.2.3. Для оценки гидрографа излива необходимо иметь расчет уровенного режима верхнего бьефа. Расчет, как правило, проводится: при укрупненной оценке - при помощи балансовой ("нуль-мерной") модели верхнего бьефа или одномерных уравнений Сен-Венана, при детальной оценке ущерба - при помощи двумерных уравнений Сен-Венана численными методами.
3.2.4. Для определения вероятного вреда в результате прохождения волны прорыва должны быть рассчитаны следующие параметры:
степень возможных разрушений (в баллах);
границы зоны аварийного затопления;
максимальные значения глубины и скорости потока в зоне катастрофического затопления, в том числе при наличии ледового покрова;
время от начала аварии до прихода в данную точку местности прорывной волны (время добегания);
продолжительность затопления;
гидрографы излива и график падения уровня верхнего бьефа;
воздействие плавающего льда на объекты в нижнем бьефе;
вынос материалов из занесенного водохранилища и области отложений этих материалов в нижнем бьефе.
Расчет прорывного паводка является задачей речной гидравлики и должен осуществляться численными методами. Для больших плотин, расположенных в густонаселенных районах, в расчетах следует использовать исключительно двумерные (плановые) уравнения мелкой воды (Сен-Венана), решаемые численно.
В случаях речных долин с широкими поймами и руслами, существенно отличными от прямолинейных, в расчете учитывается взаимовлияние потоков на поймах и в русле.
При численном моделировании желательно применение нерегулярных треугольно-четырехугольных (гибридных) сеток. Для плотин строительной высотой не выше 15 м и сравнительно простых (близких к прямолинейным) участков долины и русла реки, а также для расчета очень протяженных участков возможно применение одномерных уравнений Сен-Венана с пересчетом поля скоростей на двумерную область.
3.2.5. По результатам расчета волны прорыва на топографических картах местности заданного масштаба (определяется размерами ГТС и затапливаемых территорий) вплоть до створа, в котором максимальный за время наводнения расход не превосходит расход обеспеченностью 5 процентов, должны быть нанесены в изолиниях (цветовой заливке) следующие параметры: