Закон за водите и Методика за оценка на риска от наводнения Съдържание
Изчисляване на котата на водната повърхност с цел определяне на потенциално опасни участъци
Изтегляне 2.36 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- По-надолу е описана последователността на извършване на хидравличните изчисления: Подготовка на входни данни
- Провеждане на хидравлични изчисления
- Таблица с оразмерителни водни количества за определяне на петната на заливане при районите с потенциален риск от наводнения
Изчисляване на котата на водната повърхност с цел определяне на потенциално опасни участъци Определянето на потенциално застрашените от наводнения райони е извършено съгласно препоръчаните методи от Методиката за ПОРН. В тези указания са предложени два основни критерия за дефиниране на потенциално опасните участъци, а именно:
Във втория случай може да бъде определена една представителна дълбочина (кота водно ниво) за границите на участъка или да бъдат изчислени различни дълбочини (коти на водните нива по протежение на участъка). Очевидно вторият критерий, както това е посочено и в самата методика, притежава значителни предимства и е избран като водещ при определяне на потенциално застрашените от заливане участъци в ЗБР за БУ. В този случай са възможни различни подходи в зависимост от наличната топографска и хидроложка информация:
Всеки от цитираните подходи има своите предимства и недостатъци, които са подробно анализирани в рамките на самата методика. От чисто формална гледна точка най-точни са 2D моделите, които освен котите на водната повърхност дават и векторите на скоростта в изчислителните възли на мрежата, т.е. при тях освен котата на водната повърхност може да бъде добавен и критерият за скорост на водното течение. Изработването на такива модели изисква изключително голям обем прецизна и скъпоструваща информация и към тях трябва да се прибягва след съответна обосновка. Очевиден е факта, че използването на 2D моделите само по себе си не може да компенсира липсата на прецизен модел на терена за речното корито и прилежащите заливаеми територии. Следва извода, че използването на 1D и евентуално 2D моделите в условията на стационарно неравномерно движение или нестационарно движение на водата ще бъде приоритетно на следващия етап от изготвянето на Плана за управление на риска от наводнения, когато ще бъде изготвено подробно заснемане на речното корито и прилежащите заливаеми низини, заедно с цялата прилежаща инфраструктура, мостове, речни прагове, водовземни и заустващи съоръжения, защитни диги и др. Имайки предвид времевата рамка за изготвяне на ПОРН, за предварителните изследвания, като единствено възможен е избран метода с определяне на нормалната дълбочина за условията на стационарно, равномерно движение. От хидравлична гледна точка този метод е приложим, когато геометричните и хидравличните параметри на течението не се променят в границите на един достатъчно дълъг участък. В този случай се използва формулата на Вези:
В много от случаите при наличие на подприщване или наличие на съоръжения точността на метода се влошава, но същото важи и за останалите методи, ако не се разполага с достатъчно точна информация за критичните участъци на подприщване (мостове, прагове, водовземни и др.). По-надолу е описана последователността на извършване на хидравличните изчисления:
Геометрични данни - за изчислителните профили. За всеки изчислителен участък са подбрани след анализ на картен материал в мащаб 1:5000, ортофотоснимки и наличните данни за минали наводнения между три и пет изчислителни профила (фигура 1). Въз основа на това е определен средния надлъжен наклон на водната повърхност в участъка. Данните за профилите включват двойки числа: разстояние от постоянно начало и кота дъно (абсолютна или относителна); 
Фигура 1. Разположение на изчислителните профили. Избор на коефициент на грапавина, след анализ на морфологичните характеристики и зърнометрията на дъното в участъка. При хидравличните изчисления са използвани стойности на коефициента на грапавината във формулата на Манинг между n=0.035 и 0,040 за зоната на основното речно легло и n=0.045 и 0,050 за зоната на речната тераса извън основното речно корито, като тези стойности са оценени въз основа на оглед на съществуващото положение “in situ” и сравнителен анализ с литературни данни и резултати аналогични изследвания. (Guide for Selecting Manning's Roughness Coefficients for Natural Channels and Flood Plains United States Geological Survey Water-supply Paper 2339, G.J. Arcement, Jr. and V.R. Schneider, USGS). Коефициентът на Шези (скоростния множител) е определян по формулата на Манинг. Това изисква определяне на площите на напречното сечение, намокрения периметър и хидравличния радиус за напречния профил, което при неправилна форма на профила изисква значителна изчислителна работа.
По принцип изчисляването на дълбочините (котите на водната повърхност) в условията на равномерно движение е проста задача, която при неправилна форма на напречното сечение се усложнява единствено от необходимостта за определяне на площите на напречното сечение, намокрения периметър и хидравличния радиус при различни коти на водното ниво. Изчисленията могат да се извършат ръчно или с помощта на макроси в EXCEL. В настоящото изследване изчисленията са извършени с компютърния модел HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center - River Analysis System), разработен от корпуса на военните инженери на САЩ (U.S. Army Corps of Engineers). Независимо, че същият се използва главно за провеждане на изчисления в условията на неравномерно движение, той може да бъде пригоден и за случая на равномерно движение, като граничните условия се задават чрез нормалните дълбочини съответстващи на средния надлъжен наклон за изчислителния участък. Получените резултати включват изчислената кота на водното ниво в профила за оразмерителното водно количество и серия от водни нива съответстващи на различни водни количества в диапазона на възможните такива (ключова крива на профила). Въз основа на определената кота на водното ниво в изчислителните профили са определени площите на заливане, като през тях е прекарана равнина с надлъжен наклон равен на измерения за представителния участък и е определена пресечницата на тази равнина с модела на терена. Таблица с оразмерителни водни количества за определяне на петната на заливане при районите с потенциален риск от наводнения
|
средна 
водно количество
- скоростен множител (формула на Майнинг)
- хидравличен радиус
- площ на намокреното сечение
- наклон на водната повърхност в участъка (съвпада с наклона на дъното и хидравличния наклон)