Документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр

Выпуск 1

БЕЗОПАСНОСТЬ

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА ОБЪЕКТАХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Сборникдокументов

2010

Нормативные документы в сфере деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору

Серия 03

Документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр

Выпуск 1

БЕЗОПАСНОСТЬ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ НА ОБЪЕКТАХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Сборник документов

4-е издание, исправленное и дополненное

Москва

ЗАОНТЦПБ

2010

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ

Если и. < 2,7и₀. и все частицы d > 0,15 мм (движутся в донном режиме), то величина р₍. определяется по формуле

р,. =0,002

и.

\³

Jgd

1 _% U;

\( А Л¹’²⁵

А^Л'

Объем жидкости, вытекающей из прудка за время At.:

AVj *QM = ^2pdAWl •

Vi

Общий объем, вытекший за время Т= ЕД/.:

V-lAV_r Понижение уровня в прудке

ДЯ,=

AV,

Глубина слоя, вытекающего из прудка:

Я,=Я_м+Ду-ДЯ_м.

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

Глубину слоя, вытекающего из прудка, АН. можно также определить по графикам зависимости Vи Гот уровня заполнения. При i = 1 принимаем, что #₀ = у₀ и ДЯ₀ = 0.

Расчет ведется до того момента, когда Г достигает значения Г_тах или величина транспортирующей способности p_f становится меньше 0,003.

IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА В СЕЧЕНИИ У ПОДОШВЫ ОТКОСА ДАМБЫ

Для определения значений скорости U и глубины h потока по внешнему откосу дамбы из результатов расчетов, полученных в п. 2.2.3, выбираются:

максимальное значение полного расхода Q_mm и соответствующие ему значения ширины Ь_и и глубины И_и (вариант 1);

Серия 03 Выпуск 1

439

максимальное значение удельного расхода д_тах и соответствующие ему значения ширины Ь_п и глубины h_i2 (вариант 2); максимальное значение ширины прорана Ь_тах.

Расчет по выбранным параметрам производится одновремен-нодлЖ2_тахи^_тах.

4.1. Для определения формы свободной поверхности потока необходимо сравнить величину нормальной глубины /г₀ с критической глубиной /?_кр и уклона внешнего откоса дамбы /_{в 0} с величиной критического уклона / .

кр

Определение критической глубины потока, м (здесь и далее по тексту формулы в левой колонке относятся к первому варианту расчета, в правой — ко второму):

Аф1

^Ятах

(31)

/Кх    -    V    g

где а — коэффициент кинетической энергии, принимается равным 1,1;

g — ускорение силы тяжести (g= 9,81 м/с²).

Нормальная глубина И₀ потока вычисляется в процессе итерационной процедуры (подбором) по значению модуля расхода К₀: вычисляется модуль расхода:

Я_п

где*.

Y _ йш

⁰¹" 41

\

*02='

ft'

(32)

Задавая различные значения А, (h₂) (здесь и далее по тексту значения параметров, указанных в скобках, относятся ко второму варианту расчета), определяем характеристики потока: площадь сечения, м²

о)| bj [Aj,

®2

(33)

смоченный периметр потока

%i = Ь_п + 2 А,,

(34)

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ гидравлический радиус

II Я _“2. Л2 ~-> %2 (35) коэффициент Шези С --R1/6 Ч ~ Л1 > п с2=-д21/6, и 2 (36)

где п — коэффициент шероховатости, принимаемый равным 0,025;

значение расчетного модуля расхода К_г

К_л — CD] Cj    , ^,2 ⁼    V^ '

(37)

Подставляя значения параметров, определяемых по уравнениям (33)—(36), в выражения (37), получим

&кр1+²А

^Ьщ,2 ⁺ 2^2

(38)

Результаты расчетов и значения /г, (й₂) заносятся в таблицу. Значение А, (И₂), при котором расчетный модуль расхода К_г] ~ К^_п (К_г2 ~ К₀₂), и будет значением нормальной глубины потока А₀₁ (Л₀₂).

Величина критического уклона определяется по формуле

*кр!

_ £Хкр1

«Окр! ^:

_    £%кр2

^4,2 ~аС² h

^ш-'кр2°кр2

(39)

Подставляя значения параметров, определяемых по уравнени

ям (33)—(36) при h = А_кр, в формулу (39), получим

4*-5,57-10-’ }

Н,,    ]

^крЛр!

-, /_кр2=5,57-10-³.з

'(^2+2^)

^кр2^кр2

(40)

га^е b™r^b\vhr>2 ^{= b}\r

Серия 03 Выпуск 1

В зависимости от глубины потока в начале откоса /г,, (h_l2) и соотношения I ^ /_кр1 (/ £ г_кр2) и /г₀₁ ^ /г_кр1 (А₀₂ ^ Л_кр2) определяется форма свободной поверхности потока.

4.2. Определение глубины потока в сечении у подошвы откоса.

Из полученных значений h_n, А₀₁, А_кр1 (h_l2, h_Q2, h_Kp2) выбираются наибольшее и наименьшее значения глубины потока [h (Л_тах2, //_min2)] и вычисляется среднее значение

*"...... (41)

И

maxi⁵ mini

i. _ "max2 Aiin2

V -    ₂

Определяем длину откоса L, на которой устанавливается нор мальная глубина A₀₁ (А₀₂):

А = Votk [л₂1 - Ли - (l-7l )[ф(л₂₁ )-ф(Лп )]],

(42)

А = КгПагк [л22 — Л12 _(1_У2)[(Р(Л22)_Ф(Л12)]]^
Л =45-з А, Ср1	и Л ъ Y 0ср1 , j2 = 45 • вКР2 %2 ^cpl + 2Лср1 ; ^сР2+2Аср2>
12’

(43)

где ^Ьчл ^{= Ь}1\>Ъ_тУ = Ь

11’ ср2

г).. — относительная глубина (для каждого из вариантов) опре

деляется: _ Aiaxl

Ли

Л12^_

Aiax:

Кг

(44а)

Аша

²¹ К

^    _    ^min2

^Чв"*Г

(446)

По величинам гидравлических показателей русла Х_{ (Х₂) и относительным глубинам находятся функции относительной глубины Ф(Т1_И), (р(п₁₂) и ср(т1₂₁), ф(Л₂₂) (приложение 1).

Гидравлический показатель русла определяется по формулам:

2,8 _v - . 2,8

Ху =3,4-

Х₇ =3,4-

(45)

Хр1

*ср1

+2

ср2

*ср2

+ 2

© Оформление. ЗАО НТЦ ПБ, 2010

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ

Полученные в уравнении (42) величины X, и Х₂ сравниваются с длиной внешнего откоса дамбы Х₀.

Если полученное значение Х,<Х₀ (Х₂<Х₀), то считается, что глубина потока у подошвы откоса равна нормальной глубине й₀₁ = И_и и Л₀₂ = h_n. Если же значение X, > Х₀(Х₂ > Х₀), тогда, задавая X, = Х₀ (Х₂ = Х₀), из уравнения (42) определяем глубину потока у подошвы откоса

Ki

__ А>_

Яогк {л₂1 - Лц (1 - Л )[ф(л₂1) - ф(Лп)]} ’

Кг —

__

«ож {л₂₂ - Ли (1-Л )[ф(л₂₂) -ф(Ли)]}

(46)

4.3. Определение скорости потока в сечении у подошвы откоса дамбы.

Скорость и определяется по известному расходу и глубине потока в сечении у подошвы откоса:

и, =-

«2 =

_ ч max

(47)

hKi ’    Кг

Из полученных расчетов из двух случаев выбираем максимальные значения параметров потока в сечении у подошвы откоса: глубины И_тях и скорости и_тах. Ширина потока в этом сечении принимается равной максимальной ширине прорана Ь_тях. Эти величины являются исходными для расчета движения потока по прилегающей к хранилищу местности.

V. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ПО ТРАССЕ РАСТЕКАНИЯ

В зависимости от характера рельефа вытекающий из хранилища поток может быть ограничен боковыми склонами долины либо растекание может происходить нестесненным образом, если хранилище расположено на плоской местности или в широкой долине.

Серия 03 Выпуск 1

443

Учитывая, что хранилища организаций, подконтрольных органам Госгортехнадзора России¹, в основном относятся к овражным, овражно-пойменным и (или) равнинным типам, принимается, что вытекающий поток ограничен постоянным значением боковых склонов ложбин, лога или слабонаклоненных поверхностей поймы или равнины.

В расчете принято допущение, что лог по всей длине трассы растекания имеет треугольное сечение.

Для определения параметров потока по трассе растекания русло потока разбивается на участки с постоянными уклонами дна и формой поперечного сечения. На границах участков принимается условие равенства расходов. За расчетное принимается максимальное значение расхода потока Q_n = Q_max, полученное в результате расчета на первом этапе.

Для расчета площади сечения лога на концах выбранных участков задаются характерные абсолютные отметки бортов А_б и дна Л_д лога (рис. 2).

1 Указами Президента Российской Федерации от 09.03.04 № 314 и от 20.05.04 № 649 функции Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзора России) переданы Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзору). (Примеч. изд.)

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ

Для определения формул расчета скорости и., глубины км ширины b_j потока вычисляются уклоны /-х участков лога /_Л(.:

т _ ~^Д/-1 ~ ^Д)

П1    -    J

где L_nj — длина выбранного /-го участка лога.

Для плоского рельефа местности и уклонов с I .< 0,01 параметры потока определяются:

скорость потока и,- = глубина потока Л, =

Qu

А-Л-1

1-

X

3,32+Х,-

X,

^г‘м

2,85 + Х,

ширина потока b_t = b_iA (l+4,69Х_;^0,6),

(48)

(49)

(50)

где X— относительное расстояние, определяемое по формуле:

Y

1

(51)

Для уклонов /_л.> 0,01 параметры потока в /-м створе определяются:

2а6_п².

gm² ’

(52)

(53)

где w — среднее заложение откосов лога в створе, определяемое по формуле:

' а„+а„

m =ctg

Так как коэффициент Шези Си гидравлический радиус R зависят от глубины к", то h^H определяется методом последовательных

Серия 03 Выпуск 1

445

итераций. При этом С определяется по формуле (36), R определяется по формуле (35).

В зависимости от соотношения глубин Л. ,, h_Kp, h^H и уклона будем иметь кривую спада либо подпора (рис. 3). Исходя из уравнения Бернулли

,    a£^_i    .,    , aU? .

U'L    ^1    S

и    ^иср^ъ

где %> = ₂    —    потери    напора    между    створами;

Чр^ср

и -Чы+El С ^ср 2 ’ ‘

ср

^Ci-1 ^+Ci п _ Д-1+^. 2 ’ ^Лср 2 ’

h²m

— скорость потока в /-м створе;

определяем длину кривой свободной поверхности /: ,_4-У₁-0>056(Ц1,-Ц²)

£/,

(55)

ср

Сервер

где /r._j — глубина в предыдущем створе

а:

А" > й„; / < /„ уу    гА>А">А, и A" < Am; I > l > К > h" (подпор)
	‘ЯПор)
Рис. 3. Кривые свободной поверхности

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ

(h-iuv

4

(56)

Если длина кривой / меньше расстояния между створами Ь_л., то И. достигнет h^H или Л_кр и будет им равна (соответственно), в противном случае определяем глубину И. по формуле

k = А,_, +

Площадь максимального затопления между створами определяем по формуле

(57)

_s_^hi-i(m_n +/я_п)_м +h_l(m_n+m_n)_i £

Расчет повторяется для следующего створа.

Гидродинамическое давление P_j на сооружения, расположенные на пути потока на расстоянии / от подошвы дамбы, вычисляется по формуле

/> = 4^с«ц_{Па    (58})

Для защиты объектов, попадающих в зону затопления, можно с помощью защитных дамб отвести поток через какое-либо пропускное сооружение (водоотводный канал), находящееся на расстоянии /от подошвы дамбы, расчет которого ведется по условию пропуска максимального расхода потока Q_n. Поперечное сечение S_K, обеспечивающее отвод потока, рассчитывается по значению скорости и в этом месте и по максимальному расходу:

S_K=^.    (59)

и

Приведенные выше формулы позволяют рассчитать параметры потока по длине выбранной расчетной трассы движения на прилегающей к хранилищу местности, нанести их на соответствующий план или карту и определить границы зоны затопления.

Серия 03 Выпуск 1

447

Приложение 1

Функции относительной глубины ср(г|)

	2,00*	2,50	3,00	3,25	3,50	3,75	4,00	4,50	5,00	5,50
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0,00**	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
0,05	0,050	0,050	0,050	0,050	0,050	0,050	0,050	0,050	0,050	0,050
0,10	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100	0,100
0,15	0,151	0,150	0,150	0,150	0,150	0,150	0,150	0,150	0,150	0,150
0,20	0,202	0,201	0,200	0,200	0,200	0,200	0,200	0,200	0,200	0,200
0,25	0,255	0,252	0,251	0,250	0,250	0,250	0,250	0,250	0,250	0,250
0,30	0,309	0,304	0,302	0,301	0,300	0,300	0,300	0,300	0,300	0,300
0,35	0,365	0,357	0,354	0,352	0,351	0,351	0,351	0,350	0,350	0,350
0,40	0,423	0,411	0,407	0,404	0,403	0,403	0,402	0,401	0,400	0,400
0,45	0,484	0,468	0,461	0,458	0,456	0,455	0,454	0,452	0,451	0,450
0,50	0,549	0,527	0,517	0,513	0,510	0,508	0,507	0,504	0,502	0,501
0,55	0,619	0,590	0,575	0,570	0,566	0,564	0,561	0,556	0,554	0,552
0,60	0,693	0,657	0,637	0,630	0,624	0,621	0,617	0,610	0,607	0,605
0,61	0,709	0,671	0,650	0,642	0,636	0,632	0,628	0,621	0,618	0,615
0,62	0,725	0,685	0,663	0,654	0,648	0,644	0,640	0,632	0,629	0,626
0,63	0,741	0,699	0,676	0,667	0,660	0,662	0,652	0,644	0,640	0,637
0,64	0,758	0,714	0,689	0,680	0,673	0,668	0,664	0,656	0,651	0,648
0,65	0,775	0,729	0,703	0,693	0,686	0,681	0,676	0,668	0,662	0,659
0,66	0,792	0,744	0,717	0,706	0,699	0,694	0,688	0,680	0,674	0,670
0,67	0,810	0,760	0,731	0,720	0,712	0,707	0,700	0,692	0,686	0,681
0,68	0,829	0,776	0,746	0,734	0,725	0,720	0,713	0,704	0,698	0,692
0,69	0,848	0,792	0,761	0,748	0,739	0,733	0,726	0,716	0,710	0,704
0,70	0,867	0,809	0,776	0,763	0,753	0,746	0,739	0,728	0,722	0,716
0,71	0,887	0,826	0,791	0,778	0,767	0,760	0,752	0,741	0,734	0,728
0,72	0,907	0,843	0,807	0,793	0,781	0,774	0,766	0,754	0,747	0,740

* Гидравлический показатель русла.

** Значения относительной глубины, определяемые в п. 2.3.2 по формулам (44а) и (446).

© Оформление. ЗАО НТЦ ПБ, 2010

ББК38.77н

Б40

Безопасность гидротехнических сооружений на объектах промышленности Б40 и энергетики: Сборник документов. Серия 03. Выпуск 1. — 4-е изд., испр. и доп. — М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2010. — 456 с.

ISBN 978-5-9687-0332-3.

В Сборнике представлены нормативные правовые акты, организационные и технические документы по вопросам безопасности гидротехнических сооружений на объектах горнорудной, химической и металлургической промышленности, поднадзорных Ростехнадзору.

Документы, утвержденные Госгортехнадзором России, разработаны Госгортехнадзором России, ООО Научно-исследовательский и проектно-экспертный центр «Промгидротехника», ЗАО «Экоцентр-Агрохимбезопасность» и применяются в части, не противоречащей действующим законодательным и иным нормативным правовым актам.

Сборник предназначен для работников Ростехнадзора и организаций, осуществляющих проектирование, строительство и эксплуатацию указанных гидротехнических сооружений.

ББК 38.77н

ISBN 978-5-9687-

32-3

9

785968

703323

© Оформление. Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2010

448_СБОРНИК    ДОКУМЕНТОВ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0,73 0,928 0,861 0,823 0,808 0,796 0,788 0,780 0,767 0,760 0,752 0,74 0,950 0,880 0,840 0,823 0,811 0,802 0,794 0,780 0,773 0,764 0,75 0,972 0,899 0,857 0,839 0,827 0,816 0,808 0,794 0,786 0,776 0,76 0,996 0,919 0,874 0,855 0,843 0,832 0,823 0,808 0,799 0,788 0,77 1,020 0,939 0,892 0,872 0,860 0,848 0,838 0,822 0,812 0,801 0,78 1,045 0,960 0,911 0,890 0,877 0,865 0,854 0,837 0,826 0,814 0,79 1,071 0,982 0,930 0,908 0,895 0,882 0,870 0,852 0,840 0,828 0,80 1,098 1,006 0,950 0,929 0,913 0,900 0,887 0,867 0,854 0,842 0,81 1,127 1,031 0,971 0,947 0,932 0,918 0,904 0,882 0,869 0,857 0,82 1,156 1,056 0,993 0,968 0,951 0,937 0,922 0,898 0,884 0,872 0,83 1,188 1,082 1,016 0,990 0,971 0,956 0,940 0,915 0,900 0,888 0,84 1,221 1,110 1,040 1,013 0,992 0,976 0,960 0,933 0,917 0,904 0,85 1,256 1,139 1,065 1,037 1,015 0,997 0,980 0,952 0,935 0,921 0,86 1,293 1,170 1,092 1,062 1,039 1,019 1,002 0,972 0,953 0,938 0,87 1,333 1,203 1,120 1,088 1,065 1,043 1,025 0,993 0,972 0,956 0,88 1,375 1,238 1,151 1,116 1,092 1,069 1,049 1,015 0,992 0,975 0,89 1,421 1,276 1,183 1,146 1,121 1,097 1,075 1,039 1,014 0,995 0,90 1,472 1,316 1,218 1,179 1,152 1,127 1,103 1,065 1,038 1,017 0,905 1,499 1,338 1,237 1,197 1,169 1,143 1,117 1,079 1,050 1,028 0,910 1,527 1,361 1,257 1,216 1,186 1,159 1,132 1,093 1,063 1,040 0,915 1,557 1,385 1,278 1,236 1,204 1,176 1,148 1,108 1,077 1,053 0,920 1,589 1,411 1,300 1,257 1,223 1,194 1,165 1,124 1,091 1,066 0,925 1,622 1,439 1,323 1,279 1,243 1,214 1,184 1,141 1,106 1,080 0,930 1,658 1,469 1,348 1,302 1,265 1,235 1,204 1,159 1,122 1,095 0,935 1,696 1,501 1,374 1,326 1,288 1,257 1,225 1,178 1,139 1,111 0,940 1,738 1,535 1,403 1,352 1,312 1,280 1,247 1,198 1,157 1,128 0,945 1,782 1,571 1,434 1,380 1,338 1,305 1,271 1,219 1,176 1,146 0,950 1,831 1,610 1,467 1,411 1,367 1,332 1,297 1,241 1,197 1,165 0,955 1,885 1,653 1,504 1,445 1,399 1,362 1,325 1,265 1,220 1,186 0,960 1,945 1,701 1,545 1,483 1,435 1,395 1,356 1,292 1,246 1,209 0,965 2,013 1,756 1,591 1,526 1,475 1,432 1,391 1,324 1,275 1,235

431

Серия 03 Выпуск 1

Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 05.06.03 № 51. Введены в действие с 01.08.03 г. постановлением Госгортехнадзора России от 25.07.03 № 105

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ РАЗВИТИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЙ НА НАКОПИТЕЛЯХ ЖИДКИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ отходов¹

РД 03-607-03

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 форму развития прорана;

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

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

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ

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.

Серия 03 Выпуск 1

433

III. РАСЧЕТ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОРАНА (ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ДАМБ)

3.1.    В расчетах приняты следующие основные обозначения: Н_тах — максимальная разница между отметкой гребня ограждающей дамбы и отметкой, до которой могут вытекать жидкие отходы, м.

F — площадь заполнения хранилища (определяется по графику зависимости площади Fи объема Vот уровня заполнения), м².

У_тш — полный объем отходов в хранилище (определяется по графику зависимости Fи Рот уровня заполнения), м³. /₀    — ширина гребня дамбы, м.

/я_нтк — заложение внутреннего откоса дамбы (отношение длины горизонтальной проекции откоса к высоте откоса), м/м. ^птк ~ заложение внешнего откоса дамбы, м/м. p_s — плотность частиц грунта, т/м³.

р_ж — плотность жидкости и неконсолидированных отходов (жидких отходов), т/м³. p_rf — средняя плотность сухого грунта тела дамбы, т/м³, v — кинематический коэффициент вязкости жидкости и неконсолидированных отходов (жидких отходов), см²/с. (Для воды кинематический коэффициент вязкости равен 0,0101 см²/с.) d — средневзвешенный размер частиц грунта, мм.

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;

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ

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

y₀ = ^bo = h₀ = 0,5,u,    (1)

где у₀ — начальная глубина прорана;

Ь₀ — начальная ширина прорана;

И₀ — начальная глубина потока.

Рис. 1. Схема расчета размыва прорана

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

(2)

Задавая приращение глубины прорана на каждом расчетном шаге постоянным и равным Ау < у₀, определяют приращение ширины прорана

Д£ = Ау——— Д'о+ДД'

Серия 03 Выпуск 1

435

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

глубина прорана ширина прорана длина прорана

(3)

(4)

(5)

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

УГУ,-_Х+ЬУ,

^bi ~    1    ^+    д^

^li ⁼ y,i^moTK ⁺ noJ ⁺ lV^M-

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

г>=6₍._,+Д6',    (6)

где АЬ' = 2,5Ау———.    (7)

Уо+Av

2

Глубина потока в проране h_t = -#„ м,    (8)

где Н. определяется по формуле (30).

Расход потока в проране Q_t = mbjHf^Jlg, м³/с,    (9)

где т — коэффициент водослива, принимаемый равным 0,31.

Удельный расход потока в проране <7, =    = 1,373-Н?², м²/с. (10)

Скорость потока в проране и,- =    = 2,056 • НУ², м/с. (11)

ЬД

Неразмывающая скорость для несвязанных грунтов u_Qj, м/с, определяется для заданного значения d_cp и гидравлических параметров потока по зависимостям В.С. Кнороза: для 0,05 мм < d < 0,25 мм

v°’³(gP ж)°'³⁵^⁰⁵    .

^/о, 0008+ (0,006Д"^0,25) ’

% = °>⁷¹

(12)

СБОРНИК ДОКУМЕНТОВ

для 0,25 мм < d <1,5 мм

03)

для d > 1,5 мм

%=ViM^1g(^U>⁵f^Lj’

(14)

где Лг=0,785</⁰-⁷⁵;

R. — гидравлический радиус потока для прямоугольного сечения прорана, определяемый по формуле:

ЪА

b_i+ih;

м.

(15)

Для частиц грунтов с d < 0,1 мм при определении значения неразмывающей скорости необходимо учитывать силы сцепления между частицами грунта.

Неразмывающая скорость для связанных грунтов определяется по формуле

«о,.=1,25,

¹ 2 gm 2,6р_хи

№-РжК +0,044^],

(16)

где т — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1; d₃ — эквивалентный диаметр отрывающихся отдельностей связанного грунта (для супесей d₃ = 3 мм, для суглинков d₃ = 4 мм, для глины d₃ = 5 мм);

— нормативная усталостная прочность связанного грунта на разрыв, Па: С_ф= 0,35 С^я;

С^н — нормативное удельное сцепление грунта, Па; к — коэффициент однородности, допускается принимать равным 0,5;

_п_ ^__А_

^П~ (0,00005+0,3d₃)

Значение неразмывающей скорости определяется по справочнику проектировщика «Гидротехнические сооружения» (под ред. В.П. Недриги. М.: Стройиздат, 1983. 543 с.).

Серия 03 Выпуск 1

437

Величина гидравлической крупности W_Q, м/с, для размываемых грунтов в проране определяется в зависимости от диаметра частиц грунта по формулам:

при */<0,1 мм Wq ⁼ J    (17)

(    У'⁵

при О Л мм < d < 0,6 мм W_Q = d\ —I ;    (18)

Л/1,8

V^1,2 Рж 4,4v⁰’²

(19)

^11,2VV )

при 0,6 мм < d < 2,0 мм И^о =

(20)

при </> 2,0 мм Wq =l,2yjgdp_x,

(21)

(22)

где g — ускорение силы тяжести (g= 9,81 м/с²). Время размыва элементарного объема прорана

в,б,

где АЩ — увеличение объема размытого прорана, м³: AW, = Wj    - 0,5(A_iy_I/_I-b_Hy_M/_M);

p_;.    —    транспортирующая    (размывающая)    способность    потока.

В зависимости от гидравлических параметров потока и диаметра частиц размываемого грунта они могут переноситься потоком либо во взвешенном, либо в донном состоянии.

Если скорость потока и. > 2,7и₀. и все частицы */<0,15 мм (переносятся во взвешенном состоянии), то величина р. может быть определена как

где и . — критическая скорость потока, м/с, определяется: при у. < Н_тях м_кр, = 2,63Л_;⁰’⁵; при У=Н_тш и_кр! = 3,77/г_;⁰’².

1

Не нуждаются в государственной регистрации (письмо Минюста России от 21.06.03 № 07/6323-ЮД).