Problems of risk management in the technosphere Problems of risk management in the technosphere Проблемы управления рисками в техносфере 1998-8990 84921 10.61260/1998-8990-2024-2-20-33 Снижение рисков и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Обеспечение безопасности при ЧС Risk reduction and elimination of consequences of emergency situations. Ensuring safety in case of emergency Снижение рисков и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций. Обеспечение безопасности при ЧС DEVELOPMENT OF A PHYSICAL AND MATHEMATICAL MODEL FOR THE DESTRUCTION OF MIXED-TYPE DAMS РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАЗРУШЕНИЯ ПЛОТИН СМЕШАННОГО ТИПА Бабин Николай Николаевич Babin Nikolay N. babin-nvk@yandex.ru

кандидат военных наук;

candidate of military sciences;

 Кулинкович Алексей Викторович Kulinkovich Aleksey V. geochem@mail.ru

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Эстрин Эрнест Романович Estrin Ernest R. ernest.estrin@gmail.com

кандидат педагогических наук;

candidate of pedagogical sciences;

 Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg state university of telecommunications named after prof. M.A. Bonch-Bruevich Saint-Petersburg Russian Federation Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg state university of telecommunications named after prof. M.A. Bonch-Bruevich Saint-Petersburg Russian Federation Российский государственный гидрометеорологический университет Санкт-Петербург Россия Russian state hydrometeorological university Saint-Petersburg Russian Federation 05 07 2024 05 07 2024 2024 2 20 33 22 01 2024 16 04 2024 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/84921/view

При разрушении тела плотин различного типа актуальными становятся проблемы взаимодействия потоков воды с грунтом из местных материалов и с бетонным основанием плотины, а также развитие фильтрационных процессов в теле плотины. Настоящая модель позволяет описывать как механизм разрушения плотин смешанного типа, так и размыв грунта береговой зоны, например, образовавшийся вследствие волны прорыва, который ведет к катастрофическим последствиям. Для получения практических результатов возникает необходимость упрощения изучаемых процессов. Основная проблема в задачах размыва грунта турбулентным потоком воды заключается в адекватном описании транспорта наносов. Обычно для этих целей используются полуэмпирические формулы, полученные для различных условий (крайне редко указанных) и дающие очень различающиеся результаты. В настоящей работе для описания процессов размыва грунта использована теория придонного слоя, позволяющая вывести формулу расхода наносов теоретическим путем. Предлагаемая модель объединяет подходы, развитые в известных моделях теории сплошных сред и гидравлики.

When the body of dams of various types is destroyed, the problems of interaction of water flows with soil from local materials and with the concrete base of the dam, as well as the development of filtration processes in the body of the dam, become relevant. This model allows us to describe both the mechanism of failure of mixed-type dams and the erosion of soil in the coastal zone, for example, formed as a result of a breakthrough wave, which leads to catastrophic consequences. To obtain practical results, there is a need to simplify the processes being studied. The main problem in problems of soil erosion by turbulent water flow is an adequate description of sediment transport. Typically, for these purposes, semi-empirical formulas are used, obtained for various conditions (extremely rarely specified) and giving very different results. In this work, to describe the processes of soil erosion, the theory of the bottom layer is used, which makes it possible to derive a formula for sediment consumption theoretically. The proposed model combines approaches developed in well-known models of continuum theory and hydraulics.

 разрушение тела плотин взаимодействие потоков воды с грунтом физико-математическая модель транспорт наносов теория придонного слоя destruction of the dam body interaction of water flows with soil physical and mathematical model sediment transport theory of the bottom layer

Розов А.Л. Пути уменьшения ущерба при затоплении речных долин волной прорыва // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2015. № 2. С. 119–125. Rozov A.L. Puti umen'sheniya ushcherba pri zatoplenii rechnyh dolin volnoj proryva // Problemy bezopasnosti i chrezvychajnyh situacij. 2015. № 2. S. 119–125. Разработка физико-математической модели процесса разрушения плотин /А.Л. Розов [и др.] // Актуальные проблемы защиты и безопасности: труды XXV Всерос. науч.-практ. конф. СПб., 2022. С. 234–241. Razrabotka fiziko-matematicheskoj modeli processa razrusheniya plotin / A.L. Rozov [i dr.] // Aktual'nye problemy zashchity i bezopasnosti: tr. XXV Vseros. nauch.-prakt. konf. SPb., 2022. S. 234–241. Саинов М.П. Изменение напряженно-деформированного состояния железобетонного экрана каменно-набросной плотины в зависимости от его толщины // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Сер.: «Строительство и архитектура». Волгоград, 2019. С. 17–23. Sainov M.P. Izmenenie napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya zhelezobetonnogo ekrana kamenno-nabrosnoj plotiny v zavisimosti ot ego tolshchiny // Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo arhitekturno-stroitel'nogo universiteta. Ser.: «Stroitel'stvo i arhitektura». Volgograd, 2019. S. 17–23. Сорока В.Б., Саинов М.П., Королев Д.В. Каменно-набросной плотины с железобетонным экраном: опыт исследований напряженно-деформированного состояния // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 2 (125). С. 207–224. Soroka V.B., Sainov M.P., Korolev D.V. Kamenno-nabrosnoj plotiny s zhelezobetonnym ekranom: opyt issledovanij napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya // Vestnik MGSU. 2019. T. 14. № 2 (125). S. 207–224. Анискин Н.А., Шайтанов А.М. Строительство, конструкции и инновации плотин из малоцементного бетона // Вестник МГСУ. Т. 15. 2020. № 7. С. 1018–1029. Aniskin N.A., Shajtanov A.M. Stroitel'stvo, konstrukcii i innovacii plotin iz malocementnogo betona // Vestnik MGSU. T. 15. 2020. № 7. S. 1018–1029. Анискин Н.А., Шайтанов А.М. Математическая модель формирования температурного режима гравитационной плотины из укатанного бетона // Современные проблемы гидравлики и гидротехнического строительства: сб. тезисов докладов V Всерос. науч.-практ. семинара. 2022. С. 64–65. Aniskin N.A., Shajtanov A.M. Matematicheskaya model' formirovaniya temperaturnogo rezhima gravitacionnoj plotiny iz ukatannogo betona // Sovremennye problemy gidravliki i gidrotekhnicheskogo stroitel'stva: sb. tezisov dokladov V Vseros. nauch.-prakt. seminara. 2022. S. 64–65. Векслер А.Б., Петров О.А. Расчетное определение связи расходов и уровней воды в нижних бьефах ГЭС при трансформации русла // Гидротехническое строительство. 2019. № 10. С. 42–49. Veksler A.B., Petrov O.A. Raschetnoe opredelenie svyazi raskhodov i urovnej vody v nizhnih b'efah GES pri transformacii rusla // Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2019. № 10. S. 42–49. Ходзинская А.Г., Зоммер В.Л. Гидравлические исследования донных регуляционных устройств // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 4 (127). С. 464–472. Hodzinskaya A.G., Zommer V.L. Gidravlicheskie issledovaniya donnyh regulyacionnyh ustrojstv // Vestnik MGSU. 2019. T. 14. № 4 (127). S. 464–472. Чалов Р.С., Камышев А.А. Морфодинамика и гидроморфология речных русел как разделы учения о русловых процессах // Известия российской академии наук. Сер. географическая. 2020. Т. 84. № 6. С. 844–854. Chalov R.S., Kamyshev A.A. Morfodinamika i gidromorfologiya rechnyh rusel kak razdely ucheniya o ruslovyh processah // Izvestiya rossijskoj akademii nauk. Ser. geograficheskaya. 2020. T. 84. № 6. S. 844–854. Расчет морфометрических характеристик прорана и максимальных расходов при прорывах грунтовых плотин / Т.А. Виноградова [и др.] // Гидросфера. Опасные процессы и явления. 2019. Т. 1. № 2. С. 280–295. Raschet morfometricheskih harakteristik prorana i maksimal'nyh raskhodov pri proryvah gruntovyh plotin / T.A. Vinogradova [i dr.] // Gidrosfera. Opasnye process i yavleniya. 2019. T. 1. № 2. S. 280–295. Векслер А.Б. Трансформация русла нижних бьефов, ее влияние на условия работы гидроэлектростанции и сооружений гидроузлов // Гидротехническое строительство. 2021. № 9. С. 6–17. Veksler A.B. Transformaciya rusla nizhnih b'efov, ee vliyanie na usloviya raboty gidroelektrostancii i sooruzhenij gidrouzlov // Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2021. № 9. S. 6–17. Витохин Е.Ю., Цейтлин Б.В., Иванов П.С. Совершенствование методики расчета колебаний в системе «Арочно-гравитационная плотина – основание» при сейсмических воздействиях // Гидротехническое строительство. 2021. № 8. С. 52–59. Vitohin E.Yu., Cejtlin B.V., Ivanov P.S. Sovershenstvovanie metodiki rascheta kolebanij v sisteme «Arochno-gravitacionnaya plotina – osnovanie» pri sejsmicheskih vozdejstviyah // Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2021. № 8. S. 52–59. Моделирование деформаций русел, сложенных мерзлыми породами, при повышении температуры окружающей среды / Е.И. Дебольская [и др.] // Лед и снег. 2013. № 1 (121). С. 104–110. Modelirovanie deformacij rusel, slozhennyh merzlymi porodami, pri povyshenii temperatury okruzhayushchej sredy / E.I. Debol'skaya [i dr.] // Led i sneg. 2013. № 1 (121). S. 104–110. Ковязина И.А., Баяндина Д.С. Факторы формирования стока взвешенных наносов рек и методы его количественной оценки // Развитие географических исследований в Беларуси в XX–XXI веках. Минск: БГУ, 2021. С. 478–483. Kovyazina I.A., Bayandina D.S. Faktory formirovaniya stoka vzveshennyh nanosov rek i metody ego kolichestvennoj ocenki // Razvitie geograficheskih issledovanij v Belarusi v XX–XXI vekah. Minsk: BGU, 2021. S. 478–483. Вознесенская Н.В. Оценка параметров состояния бетонных плотин в условиях длительной эксплуатации с использованием косвенных измерений // Гидротехническое строительство. 2019. № 3. С. 2–8. Voznesenskaya N.V. Ocenka parametrov sostoyaniya betonnyh plotin v usloviyah dlitel'noj ekspluatacii s ispol'zovaniem kosvennyh izmerenij // Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2019. № 3. S. 2–8. Войнич-Сяноженский Т.Г., Покровский Г.И. Анализ причин аварий грунтовых подпорных сооружений водохозяйственных систем комплексного назначения // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 2. С. 47–52. Vojnich-Syanozhenskij T.G., Pokrovskij G.I. Analiz prichin avarij gruntovyh podpornyh sooruzhenij vodohozyajstvennyh sistem kompleksnogo naznacheniya // Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 2012. № 2. S. 47–52. Ляпичев Ю.Л. Выбор математических моделей грунтов в статических и сейсмических расчетах грунтовых плотин // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2020. Т. 16. № 4. С. 261–270. Lyapichev Yu.L. Vybor matematicheskih modelej gruntov v staticheskih i sejsmicheskih raschetah gruntovyh plotin // Stroitel'naya mekhanika inzhenernyh konstrukcij i sooruzhenij. 2020. T. 16. № 4. S. 261–270. Икрамов Н.М., Мажидов Т.Ш. Влияние неоднородности донных наносов на длину и скорость перемещения грядовых форм русла // Современные условия взаимодействия науки и техники. 2017. Ч. 2. С. 60–65. Ikramov N.M., Mazhidov T.Sh. Vliyanie neodnorodnosti donnyh nanosov na dlinu i skorost' peremeshcheniya gryadovyh form rusla // Sovremennye usloviya vzaimodejstviya nauki i tekhniki. 2017. Ch. 2. S. 60–65. Козлов Д.В. Безопасность и эксплуатационная работоспособность грунтовых плотин на водных объектах московского региона // Гидротехника. 2021. № 1 (62). С. 56–59. Kozlov D.V. Bezopasnost' i ekspluatacionnaya rabotosposobnost' gruntovyh plotin na vodnyh ob"ektah moskovskogo regiona // Gidrotekhnika. 2021. № 1 (62). S. 56–59. Марчук А.Н., Марчук И.А. Гидравлика флюида – сенсор изменений поля напряжений в основаниях больших плотин // Гидротехническое строительство. 2020. № 3. С. 28–31. Marchuk A.N., Marchuk I.A. Gidravlika flyuida – sensor izmenenij polya napryazhenij v osnovaniyah bol'shih plotin // Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo. 2020. № 3. S. 28–31.