Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.4. Применение резонансного метода для борьбы с заторами
Огромный ущерб народнохозяйственной деятельности наносят ледовые затруднения на внутренних водных путях, такие как, заторы и зажоры приводящие к разрушительным наводнениям и требующие создания эффективных средств борьбы с ними [24].
В нашей стране высокие наводнения заторного и зажорного происхождения отмечаются в осеннее - зимний период, во время ледостава на реках Северо-Запада России, Карелии, Сибири и Средней Азии. Зимние наводнения на реках имеют более тяжелые последствия (рис.1.99). Это объясняется тем, что продолжительность зажоров и заторов может достигать 1,5-2 месяцев, а вызванные ими подъемы уровней воды происходят в начале, а иногда в середине зимы.
Рис.1.99. Тяжелые последствия наводнений
Вода, вышедшая из берегов рек на пойму, замерзает. После падения ее уровня на местности остается много льда, который затем долго тает. Весной, во время снеготаяния, уровень воды в реках поднимается, лед взламывается и начинается ледоход. Часто в местах поворота русла лед скапливается, нагромождается и образует заторы, которые ежегодно из-за наводнений наносят огромный экономический ущерб и часто приводят к человеческим жертвам (рис.1.100-1.102).
Рис.1.100. Последствия заторообразования на реках
Рис.1.101.Заторы на сибирских реках
Наводнения заторного происхождения обычно кратковременны (4-5 дней). Во время разрушения заторов огромные массы льда и воды устремляются вниз, образуя на берегах нагромождения льда, достигающие иногда десятиметровой высоты. Во время ледохода происходят значительные аварии и на гидротехнических сооружениях. Ударами льдин разрушаются незащищенные участки плотин, лед часто забивает входные отверстия водоспусков и водосборных каналов. Поэтому на водохранилищах строят специальные ледоудерживающие сооружения, иногда измельчают лед взрывами (рис.1.103).
Рис.1.102. Последствия ледовых затруднений на реках
Рис.1.103.Предотвращение заторообразования на реке взрывами
Рис.1.104.Последствия заторообразования на реках
Раннее вскрытие отдельных участков рек и водохранилищ выполняется для предотвращения заторных явлений (рис.1.104). Раннее разрушение льда и спуск его вниз по течению резко снижает опасность заторообразования. Борьба с наводнениями на реках направлена на предотвращение чрезвычайных явлений - разрушение железных дорог, затопление населенных пунктов, повреждение ирригационных сооружений. Наводнения вызываются паводковой волной и большими размерами ледяных полей.
Для разрушения льда на площади можно использовать взрыв, при чем более эффективен подводный (рис.1.105, 106). В этом случае от образующейся в месте взрыва газовой сферы расходится со сверхзвуковой скоростью ударная волна. Ближе к поверхности, где гидростатическое давление мало, в зоне разряжения возникает кавитация. Сама же волна частично переходит в ударную волну в воздухе, а частично отражается от свободной поверхности. Все это происходит в течение сотых долей секунды. Воздействие газовой сферы и разрушает ледяной покров. Она не только взламывает лед, но и выбрасывает его из получаемой майны (рис.1.107).
Рис.1.105.Процесс закладки подледных зарядов
Рис.1.106. Закладка заряда ВВ в майну
Рис.1.107. Производство взрывных работ на реке
У различных взрывчатых веществ (ВВ) распределение общей энергии между газовой сферой и ударной волной различны. У бризантных ВВ относительно большая энергия уходит с ударной волной, которая вызывает дробление твердых тел. Фугасные заряды создают меньшую ударную волну и имеют большую энергию сжатых газов во взрывной сфере. Бризантные или фугасные свойства определяются, главным образом, скоростью детонации, которая, в свою очередь, связана с площадью закладки взрывчатых веществ (рис.1.108).
Рис.1.108.Закладка подледных зарядов ВВ и их подрыв
Несмотря на серьезные недостатки взрывного разрушения льда (взрывы конденсированных взрывчатых веществ наносят огромный вред окружающей среде), оно все же находит применение в критических ситуациях. Это связано с тем, что ВВ обладают важным технологическим преимуществом - компактностью при значительной мощности, которая непосредственно воздействует на лед (рис.1.109).
Рис.1.109.Выполнение взрывных работ на льду реки перед гидротехническим сооружением
Самым простым, но и наименее эффективным является бомбометание с самолетов и вертолетов, поскольку взрыв на поверхности льда обладает малой эффективностью. Поэтому бомбометание - крайняя мера. В более простых условиях используется ручная закладка зарядов под лед.
Более оптимальный способ - разрушение льда направленным взрывом. Направленный взрыв при оптимальных параметрах дает площадь майны на 50 - 70 % больше, чем от взрыва одного заряда той же мощности. Благодаря выбросу льда, очистка майны может достигать 50%. Наибольшие трудности, возникающие при организации взрывов, связаны с ручным характером подготовительных работ.