Материал: Заторные и зажорные явления

Заторные и зажорные явления

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Экономика предприятий и организаций»

Курсовая работа

по дисциплине: Безопасность жизнедеятельности

Тема: «Заторные и зажорные явления»

Выполнила:

Мальцева Алена

Белгород, 2014

Содержание

Введение

. Заторные явления

. Зажорные явления

. Характеристика и классификация заторных и зажорных явлений

.1 Краткая характеристика заторов и зажоров

.2 Классификация заторов и зажоров

. Места образования заторов и зажоров

. Факторы образования

. Опасности заторов и зажоров

. Обеспечение безопасности

. Рекомендации по организации борьбы с заторами и зажорами

. Заторые и зажорные явления России

. Заторы и зажоры на реках Белгородской области

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Наводнение - значительное затопление водой местности в результате подъёма уровня воды в реке, озере или море, вызываемого различными причинами. Наводнение на реке происходит от резкого возрастания количества воды вследствие таяния снега или ледников, расположенных в её бассейне, а также в результате выпадения обильных осадков.

Нередко наводнения вызываются повышением уровня воды в реке вследствие загромождения русла льдом при ледоходе (затора) или вследствие закупоривания русла под неподвижным ледяным покровом скоплениями внутриводного льда и образования ледяной пробки (зажора).

Заторы и зажоры льда - неотъемлемые явления годового цикла жизни многих рек. Они свойственны большинству крупных рек. Заторы и зажоры представляют серьезную опасность по двум причинам: в связи с наводнениями, которые они вызывают, и возможностью разрушения льдом различных гидротехнических сооружений.

Современные достижения науки и техники и имеющийся опыт позволяют рассматривать заторо- и зажорообразование как физические процессы, поддающиеся регулированию. Ущерб, наносимый ими, уже сейчас может быть сведен к определенному минимуму при условии правильной организации борьбы с этими явлениями.

Хотя многие стороны сложной проблемы борьбы с заторами и зажорами изучены еще недостаточно, а имеющийся опыт и объективные данные недостаточны для всестороннего обоснования рекомендаций.

затор зажорный ледовый река

1. Заторные явления

Затор - это скопление льда в русле, ограничивающее течение реки. В результате происходит подъем воды и ее разлив. Затор образуется обычно в конце зимы и в весенний период при вскрытии рек во время разрушения ледяного покрова. Состоит он из крупных и мелких льдин.

Главной причиной образования затора является задержка процесса вскрытия льда на тех реках, где кромка ледяного покрова весной смещается сверху вниз по течению.

При этом движущийся сверху раздробленный лед встречает на своем пути еще не нарушенный ледяной покров.

Последовательность вскрытия реки сверху вниз по течению является необходимым, но недостаточным условием возникновения затора льда. Основное условие создается только тогда, когда поверхностная скорость течения воды при вскрытии довольно значительна (0,6-0,8 м/с и более). Наличие разного рода русловых препятствий (крутых поворотов, сужений, островов, конусов выноса, изменений уклонов водной поверхности от большего к меньшему) усиливает процесс образования затора льда.

В районах таких русловых препятствий у верхнего края ледяного покрова под напором приносимого течением ледового материала происходит торошение льда и образуется хаотическое нагромождение крупно - и мелкобитых льдин. Русло здесь в наибольшей мере стеснено льдом, в результате чего уровень воды в реке повышается, в том числе на некотором участке выше места стеснения, т. е. в пределах зоны подпора.

Процесс заторных явлений показан на рис. 1.

Рис. 1. Образование искусственной ледяной плотины (затора).

2. Зажорные явления

Зажор - явление, сходное с затором льда. Однако, во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого льда (шуга ³, небольшие льдинки), тогда как затор есть скопление крупных и в меньшей степени небольших льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, в то время как затор - в конце зимы и весной.

Зажоры образуются на реках в период формирования ледяного покрова. Необходимым условием образования является возникновение в русле внутриводного льда и его вовлечение под кромку ледяного покрова. Решающее значение при этом имеет поверхностная скорость течения (более 0,4 м/с), а также температура воздуха в период замерзания. Образованию зажоров способствуют острова, отмели, валуны, крутые повороты, сужение русла. Скопление шуги и другого рыхлого ледяного материала, образующегося на этих участках в результате непрерывного процесса образования внутри водяного льда и разрушения ледяного покрова, вызывает стеснение водного сечения, вследствие чего происходит подъем воды выше по течению. Ниже - уровни понижаются. Образование сплошного покрова в месте образования зажора задерживается.

3. Характеристика и классификации заторных и зажорных явлений

.1 Краткая характеристика заторов и зажоров

Их главными определяющими являются: строение, размеры, максимальный уровень и максимальный подъем воды.

В строении затора выделяются три характерных участка: замок - покрытый трещинами ледяной покров или перемычка из льда, заклинивших русло; собственно затор (голова затора) - многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся интенсивному торошению; хвост - примыкающее к затору однослойное скопление льда в зоне подпора.

Длина головной части затора обычно превышает ширину реки в 3-5 раз. На этом участке скопление льда имеет максимальную толщину. Длина хвоста затора на крупных реках может достигать нескольких десятков километров. На средних реках общая длина затора может быть от одного до нескольких километров.

Зажорные массы льда однородны по своему строению и располагаются непосредственно у кромки ледяного покрова и под ним. Здесь они имеют небольшую толщину. Длина зажорного участка может составлять от 3 до 5 величин ширины реки. Это примерно 3 - 5 км на средних и до 15 км на больших.

Основными характеристиками являются максимальные подъемы уровней воды. Максимальный заторный уровень, как правило, превышает уровень весеннего половодья. Максимальный зажорный уровень превышает уровень воды при ледоставе.

Применяется также такая характеристика, как продолжительность затора или зажора. Затор льда - явление кратковременное. Высокий уровень держится обычно от 0,5 до 1,5 суток. Бывали случаи и более длительного стояния, но они всегда связаны с похолоданием и сокращением стока воды. Период подъема зажорного уровня несколько более длительный, до 3 суток. Спад уровня обычно происходит за 10-15 суток.

Другой часто применяемой характеристикой заторов и зажоров служит повторяемость этих явлении. Здесь колебания весьма велики. В одних местах они повторяются через 2 - 5 лет, в других - значительно реже.

.2 Классификация заторов и зажоров

Главным критерием является мощность затора или зажора. Поэтому они подразделяются на катастрофически мощные, сильные, средние и слабые. Катастрофически мощный затор или зажор определяется так:

к рассчитанному максимальному уровню весеннего половодья приплюсовывается 5 и более метров; для сильных - от 3 до 5 м, средних - 3 м и меньше. При слабых заторах и зажорах в величины наивысших уровней воды весеннего половодья поправки не вводятся.

В настоящее время еще не разработана общепринятая классификация заторов. Классификация может быть произведена по различным признакам. Так, может рассматриваться нижеприводимая классификация, основанная на учете гидрологических условий в места образования заторов, что отвечает задачам борьбы с этим явлением.

Заторы льда на реках можно разделить на два типа:

. Русловые заторы:

а) непосредственно у кромки ледостава при неодновременном вскрытии реки, обычно текущей с юга на север;

б) в местах уменьшения ледопропускной способности реки (всякого рода стеснения, места резкого уменьшения уклона и скорости);

2. Подпорные заторы:

а) в зонах выклинивания подпора водохранилищ;

б) в дельтах и устьях рек, впадающих в моря и озера, или в более поздно вскрывающиеся реки.

Район образования заторов типа 2, а также в некоторых случаях 1, (например, переход от порожистого участка к равнинному или крутой поворот с сужением) обычно ограничен, т.е. заранее известен. В связи с этим для заторов этого типа целесообразность предупредительных мер борьбы совершенно очевидна.

Русловые заторы, особенно типа а) могут возникать в самых различных местах по длине реки, в зависимости от предшествующих гидрометеорологических условий. Это обстоятельство часто делает проведение предупредительных мер борьбы весьма затруднительным.

4. Места образования заторов и зажоров

Заторы льда свойственны средним и в особенности крупным равнинным и полугорным рекам. На малых реках заторов почти не бывает. Однако заторы присущи далеко не всем средним и крупным рекам. Для образования затора нужно сочетание определенных условий, главными из которых являются: участие в ледоходе больших масс льда и наличие препятствий движению льда.

Препятствием для движения льда, как отмечалось, обычно являются большие участки реки со сплошным и достаточно прочным ледяным покровом. Поэтому мощные и частые заторы льда имеют место на тех реках, где вскрытие происходит сверху вниз по течению. Такой последовательностью вскрытия обладают разные реки, а именно:

а) крупные реки, текущие с юга на север (Лена, Енисей, Иртыш, Северная Двина, Аму-Дарья и т.д.). В южных (верхних) районах эти реки вскрываются раньше, чем в северных (нижних), и движущийся лед встречает неподготовленный к вскрытию ледяной покров;

б) реки, верховья которых являются горными и полугорными, а низовья равнинными (Днестр, Амур, Томь, Висла и др.). В верховье из-за большой скорости река вскрывается раньше, чем в низовье;

в) реки, где за большим участком со значительной скоростью течения следует участок с малой скоростью. На первом участке вскрытие происходит на много раньше, чем на втором.

Последовательностью вскрытия реки (сверху вниз по течению) определяется лишь сама возможность затора льда. Место же возникновения затора обусловливается морфометрическими особенностями реки, а также гидрометеорологическими условиями того или иного года.

Следует отличать постоянное место образования заторов льда и участки с непостоянными очагами заторов.

Известны два типа постоянных мест образования заторов.

. Место перелома генерального продольного профиля реки от участка с большим уклоном (а значит и большой скоростью течения) к участку с малым уклоном (следовательно, малой скоростью).

К этому типу относится:

а) зона выклинивания подпора водохранилища (например, р. Обь у г. Камень на Новосибирском водохранилище; р. Неман у пос. Бирштонас на Каунасском водохранилище);

б) устье реки при впадении в море или озеро (например, р. Сясь у с. Сясьские Рядки при впадении в Ладожское озеро; р. Северная Двина у г. Архангельска при впадении в Белое море);

Рис. 2. Места образования весенних заторов льда: а - затор льда в однорукавном русле на крутом повороте реки; б - затор льда в многорукавном русле до вскрытия реки ниже затора льда; в - затор льда в многорукавном русле после вскрытия реки ниже затора льда; г - затор льда при расширении реки; д - затор льда на притоке; е - затор льда на водохранилище. Пунктирной линией показана последовательность образования затора льда; ж - затор из транзитного льда вследствие заклинивания крупных льдин, принесенных с вышележащего участка, в сужении между островами; з - затор льда в рукавах дельты реки; и - затор льда перед сужением русла реки; 1 - не нарушенный трещинами ледяной покров; 2 - трещины во льду без торосов; 3 - трещины во льду с торосами; 4 - закраины; 5 - мелко битый наторошенный лед; 6 - крупные ледяные поля; 7 - редкий ледоход; 8 - чисто.

в) зона перехода от порожистого участка к равнинному или от крутого к пологому (например, р. Даугава у г. Яунелгава ниже Плявиньских порогов до постройки Плявиньской ГЭС и р. Сухона у г. В. Устюг);

г) место слияния двух рек, несущих большие массы льда (например, слияние Северной Двины и Вычегды у г. Котлас).

. Место очень крутого поворота реки (более 110-115°) в сочетании с сужением. Типичным в этом отношении является крутой поворот р. Днестра у с. Воронково.

Непостоянные места образования заторов льда бывают очень разными - резкие сужения, крутые повороты, перекаты с островами, места бифуркации, участки с наличием прочного ледяного покрова на значительной длине. Нередко заторы возникают в тех местах, где осенью при установлении ледостава наблюдались подвижки льда и имели место зажоры.

Где именно возникнет затор в данном году? Это определяется гидрометеорологическими условиями зимнего и весеннего периодов; в первую очередь, начального периода весеннего половодья.

5. Факторы образования заторов льда

Важнейшей характеристикой затора, кроме места его образования, является его мощность, характеризуемая высотой подъема уровня воды D Н3. Зависимость этой величины от многих факторов обусловливает значительный элемент случайности при ее определении, лишая возможности во многих случаях точно прогнозировать ее.

К главным факторам заторообразования относятся:

а) количество и интенсивность поступления льда к затору;

б) интенсивность паводка, в частности, максимальная (из средних суточных величин) интенсивность подъема уровня воды в период ледохода;

в) наличие препятствий движению льда.

Немалую роль играют и другие факторы - расход воды, температура воздуха, мощность снежного покрова в бассейне реки, суммарная солнечная радиация, последовательность вскрытия рек в бассейне и пр.

Наиболее просто выявляется роль отдельных факторов в случае, когда затор образуется в постоянном месте. Мощность затора, а, следовательно, и подъем уровня находятся в прямой зависимости от количества льда, поступающего к затору. Поэтому после суровой малоснежной зимы со значительным объемом льда в руслах рек к началу весны максимальный заторный уровень намного превышает максимальный уровень после мягкой многоснежной зимы со сравнительно малыми объемами льда. Количество и интенсивность подносимого течением льда связано, помимо прочего, с дружностью вскрытия рек. При одновременном вскрытии всех главных рек бассейна сток льда большой, в результате чего формируется мощный затор. При неодновременном вскрытии рек сток льда и интенсивность ледохода невелика, соответственно и затор небольшой.

Влияние расхода воды в период вскрытия реки, при постоянном месте образования затора льда, проявляется в том, что чем больше расход, тем интенсивнее весенний ледоход и выше максимальный заторный уровень. В то же время при большем расходе воды голова затора смещается вниз по течению, поэтому в хвосте затора и в зоне выклинивания подпора влияние расхода воды может не ощущаться.