математическое моделирование последствий прорыва плотины

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ПРОРЫВА ПЛОТИНЫ
НА РЕКЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ
С.И.Абрахин, В.Г.Прокошев, С.М.Аракелян
Владимирский государственный университет
Тел.: (0922) 27-96-21, e-mail: gis@vpti.vladimir.ru
В данной работе ставится задача прогнозирования последствий чрезвычайной ситуации, связанной с
разрушением плотины на реке, и отображения результатов прогноза с применением ГИС-технологий.
Моделирование проводилось на примере плотины на реке Содышка в окрестностях города Владимира. Работа
проводилась совместно с управлением по делам ГО и ЧС г. Владимира. В качестве инструмента
прогнозирования и оценки масштабов затопления местности использовалась программа «Волна 2.0», которая
представляет собой программную реализацию утвержденной методики оценки последствий разрушения
гидроузлов, при использовании в работах по исследованию аварий и катастроф данного типа.
Решение поставленной задачи требует данные о гидроузле и местности, расположенной выше и ниже по
течению реки. Для этого местность ниже по течению реки разбивается на створы (перпендикулярные сечения к
направлению течения реки). В соответствующих сечениях определяются необходимые для проведения прогноза
параметры, важнейшими из которых являются удаление створа от гидроузла, отметки горизонталей местности в
створе и расстояния между ними. Для гидроузла важнейшими являются данные об объёме водохранилища,
ширине и глубине водохранилища у плотины и в нижнем бьефе. Заключительной частью подготовки исходных
данных является определение предполагаемых параметров разрушения гидроузла. Такими параметрами
являются степень разрушения гидроузла, и высота порога бреши.
Данные о створе гидроузла были предоставлены комитетом природных ресурсов Владимирской области.
При моделировании рассматривался вариант полного мгновенного разрушения гидроузла.
Для получения данных о створах по реке была создана цифровая модель рельефа (ЦМР) местности района
водохранилища и реки ниже по течению относительно гидроузла (ArcView GIS). Исходными данными стала карта
окрестностей Владимира и реки Содышка масштаба 1:10000, предоставленная управлением МЧС г. Владимира.
Электронная карта включает слои с основными дорогами и улицами, объектами гидрографии, зданиями.
В процессе реализации поставленной задачи авторами разработан ряд методов получения исходных
данных для моделирования волны прорыва посредством программы «Волна 2.0», а именно: удаление створа от
гидроузла; информация о «бытовом потоке», которая включает в себя: отметку уреза воды, глубину и ширину
реки, скорость течения; информация о правом и левом береге реки.
Итогом моделирования стали количественные характеристики параметров волны прорыва в каждом из
створов, важнейшими из которых являются: время добегания фронта волны, высота волны, максимальная
глубина затопления и максимальная ширина затопления по каждому берегу. Также итогом прогнозирования
стала трехмерная визуализация динамики волны прорыва на созданной электронной карте (3D Analist ArcView
GIS).