?

Log in

ЛВ10

Растекающаяся струя

Весь день вчера вспоминал: 
Задача 9. "Растекающаяся струя". Водяная струя падает на горизонтальную плоскость и радиально растекается. На некотором расстоянии от центра толщина водяного слоя резко возрастает. Объясните явление.

Это - одна из задач Турнира Юных Физиков 1997 года. Там смысл такой: команды на год получают около 20 нечетко сформулированных исследовательских задач, пытаются продвинуться как можно дальше в их решении, в понимании физического смысла того или иного явления или в построении его математической модели, а потом встречаются в "физбоях", это что-то типа турнира дебатов, когда одна из команд защищает свою модель решения той или иной задачи, а другая выступает в качестве оппонента. Я был капитаном команды СУНЦ УрГУ на международном ТЮФ 1997 года (вот подробный рассказ о том, как это было), а задача про растекающуюся струю была в моей зоне ответственности, я ее готовил и должен был бы докладывать, если бы нашу команду на нее вызвали. 

Много лет прошло, но в целом вроде удалось вспомнить модель и, вообще, логику решения задачи. Хотел еще вчера написать, но было много беготни по Таллинну и много встреч, и просто не успел. А сейчас уже нет необходимости: истерика, кажется, прошла, и появилось много взвешенных публикаций, лучшей из которых является, наверное, пост физика Кирилла Панкратова. (И еще, очень рекомендую дайджест Ивана Колпакова на Ленте.Ру). В посте Панкратова - тот же вывод, который я навспоминал: когда вода растекается по поверхности, в определенном месте обязательно происходит гидравлический прыжок с образованием высокой волны; это то место, где нижний слой воды замедляется, и на него начинают "накатывать", наслаиваться последующие потоки. Включите в ванной воду в кране, убедитесь. Насколько помню экспериментальные данные, высота "вала" может в 50-100 раз превышать толщину водной пленки разбегающейся струи. Теперь вместо струи воды из под крана включите душ, и направьте его не на ровную поверхность, а на изогнутую, - например, на то место, где боковая поверхность ванны переходит в дно, - и вы увидите такой же гидравлический прыжок, только не по кругу, а в нижней части, на дне ванны.

Увы, вместо душа был ливень, вместо ванны - горная цепь, полукругом, типа ковша, охватывающая долину. А гидравлический прыжок пришелся на несчастный город Крымск. (То расстояние, на котором он образуется, зависит от многих параметров, в первую очередь - от объема падающей воды. Город давно стоит в этом ковше, но нужно было, чтобы на беду случилось строго определенное стечение параметров ливня, для того, чтобы волна образовалась именно в самом городе, не  ниже его и не выше).  

Вообще, то, что творилось в информационном пространстве, оставило крайне тяжелое впечатление. Та самая некритичность мышления в полный рост, неспособность подвергнуть сомнения и проверить своим умом простейшие факты. То, что у Неберджаевского водохранилища нет нижнего затвора. То, что в нем около 7млн кубометров, а площадь Крымска, легко измеряемая по гуглмапсу, составляет более 20 кв.км., то есть даже если предположить, что все водохранилище одномоментно переместилось именно на Крымск - чего не было бы даже в случае мгновенного его спуска - это дало бы толщину водного слоя в 35см. То, что площадь водосбора реки Адагум, совпадающего с этим самым ковшом, составляет сотни квадратных километров, и при выпадении 300мм осадков - это десятки миллионов кубометров воды, многократно больше, чем в водохранилище, поэтому "переливание через край", которое имело место, не могло внести никакого вклада в общую картину бедствия... Чтобы все это понимать, вовсе не надо даже иметь опыт решения школьных задач по физике, нужны только арифметика и здравый смысл. Но увы... И, в итоге, всем этим бредом дискредитируются многие хорошие и правильные мысли, которые высказываются с ним вперемешку. 

Местные власти - в своем репертуаре. Норма осадков у них то двухмесячная, то пятимесячная, то годовая. Ситуацию с водохранилищем объяснить не могли, переливы отрицали. Ну и пик всего - "мы же не могли за три часа все дома обойти". Оповещение - бегущей строкой по телевизору. Ночью. Ага, бесценно. Привычка врать, и привычка надеяться на авось... (Интересно было бы узнать, сколько за последние несколько лет было таких метеорологических предупреждений о возможном наводнении в результате сильных ливней. Наверняка, множество - и каждый раз ведь "обходилось". А в этот раз - не обошлось). 

*** 

Сегодня все утро обсуждаем с волонтерами "Добровольческого движения", как можно помочь Крымску из Екатеринбурга. Проблема в чем: транспортировка груза из Екатеринбурга в Крымск займет от 3-4 дней (если своими силами найдем ГАЗель или грузовичок и договоримся частным порядком) до 1 недели (если через транспортно-логистическую компанию), плюс 3-4 дня на сбор груза. Предсказать, что реально там будет нужно через 1-2 недели, мы не можем - легко предположить, скажем, что одежды там будет выше крыши, а чего-то другого, неочевидного, будет остро не хватать. Поэтому, после бурного обсуждения, решили сбор вещей не делать, а переводить деньги в волонтерский штаб, работающий на месте стихийного бедствия, вот его координаты. Собирать вещи здесь в Екатеринбурге "эффектнее", но распоряжаться деньгами на месте с учетом оперативной целесообразности - все же много эффективнее. 

Comments

(Anonymous)

Многабукаф. ниасилил
бесценный комментарий, спасибо огромное!
100% Леонид ты прав, - надо искать волонтеров в центрах стихии и было бы правильнее пересылать деньги в них. Смысл везти шмот за 3000 км нет, тем более дороги стали и проезд будет затруднен
Леня, мне кажется все таки кроме денег нужно везти стройматериалы. Доски и фанеру, желательно стекло но транспортировать сложно. Утеплитель строительный, гвозди, шурупы и фильтры для воды бытовые (Онищенко говорил, что водоисточники впорядке, а вот трубы все ужас и в кранах беда) Сейчас там будет дефицит стройматериалов и цены скакнут, так что деньги передавать будет не эффективно. Продукты и одежду привезут, а людям нужно жильё восстанавливать
Беда с вами, физиками. Когда же вы к технарям станете прислушиваться? Факты слива признаны. Поток был 60-75 кубов в сек.. (в максимуме до 130). Это средний расход Москва-реки у Москвы летом. У Крымска этот поток притормозился в силу пологости русла (а не трения), возникла волна, наложившаяся на общий поток. Вне потока слива Неберджаевского водохранилища также всё затопило, но там не было волны!
60 кубов в секунду - это 200 тысяч в час
это вообще не объем
При всем уважении к физике, причина тем не менее в спуске воды.
Вот тут по ссылке фотодоказательства.
http://nadejda.livejournal.com/1428091.html
Спуск воды был автоматический! Или предлагается закрыть затвор и ждать пока Неберджаевское водохранилище переполнится и начнётся перелив через край и серьёзно возрастёт угроза прорыва дамбы, что скорее всего привело бы к более тяжёлым последствиям?
Хотя, конечно, хотелось бы досконально разобраться в динамике состояния этих затворов, когда их открывали, когда закрывали... Речь идёт про затвор верхнего сброса, там не просто труба.

Edited at 2012-07-09 05:32 am (UTC)
прекрасно, леонид, прекрасно
"всем этим бредом дискредитируются многие хорошие и правильные мысли, которые высказываются с ним вперемешку"
вы, видимо, в первый раз видите такой ход осмысления и распространения населением информации. желаете что-нибудь запретить ?
по мне, так этот способ - гарантия, что "правильные мысли" будут высказаны и услышаны
-
что до вины властей и мчс. основу для определения уровня опасности могут дать только метеорологические станции, непрерывно подсчитывающие осадки
таки да. прежде чем публично упрекать других в некритичности мышления, неплохо бы сначала попристальнее на свои выводы. человеки подчиняются увы не только законам физики
Если нужна будет карта - карта в процессе: http://forum.openstreetmap.org/viewtopic.php?id=17309

*Любая информация по ошибкам на карте нужна как воздух, мы рисуем по спутнику наугад.
отлично, спасибо!
Правильно, что вещи собирать нет большого смысла. И что надо непонятно, и перевозка обойдется дороже, чем купить это все на месте. А то я читал кто-то в Москве собирает питьевую воду для пострадавших.
Насчет оповещений массовых: есть такая технология как массовая рассылка СМС всем абонентам в зоне действия нужных сот. Может работать и в Билайне и в МТС и в Мегафоне. Но это не все: через эту же технику можно собирать обратную связь: смс-опрос - какой у вас уровень воды, нужна ли помощь и тд. (это все я с сессии одной хайтек-конференции вытащил, если что)
Такие технологии уже давным давно существуют, но их использование, к сожалению, ограничено во время стихийных бедствий и сопутствующей таким событиям панике.

Дело в том, что оборудование сотовой связи расчитывается на пропуск ограничего объема трафика из определенной соты и в случае _массового_ дозвона со стороны абонентов часть трафика будет просто отбиваться по причине невозможности его обслужить (call drop). Именно поэтому при проведении _массовых_ мероприятий нередко используют дополнительные передвижные базовые станции для обслуживания повышенной нагрузки

_ttp://www.meico.cz/picture/clanky/produkty/technolog-kontejnery08-big.jpg

При этом надо понимать, что стихийное бедствие всегда сопровождается паникой, перерывами в электроснабжении и повреждением инфраструктуры. Базовые станции, в том случае, если они дополнительно оборудованы автономными батареями могут проработать на своих запасах 2-3 часа, в зависимости от расхода энергии на передатчики и кондиционеры. Но как только батареи начинают истощаться, срабатывает механизм "power reduction", который начинает отключать передатчики один за другим, позволяя части из них оставаться в эфире. Но так продолжается недолго и постепенно станция "умирает". Работа базовой станции хотя бы в таком "усеченном" (критическом) режиме возможна только в том случае, если к ней подведены линии передачи информации (трансмиссия) через радио-релейные станции (воздухом), а не кабелем, ведь если кабель порван, то никакой передачи от/к станции не будет. Но и в том случае, если трансмиссия идет через радио-релейные станции важно что бы у них не сбилась юстировка.

В общем, при помощи сетей мобильной связи возможно _преварительное_ оповещение в еще относительно _спокойном_ состоянии, потому что во время массовой нагрузки при стихийных бедствиях возможны отказы и связь на территории пропадает совсем.
Прежде чем писать свой пост, вы бы что ли ознакомились с фактами и посмотрели на карту. Начальный посыл был правильный. Ущелье реки Неберджайки это действительно почти прямой шланг высокого давления, а за снесенным к чертям мостом начинается долина и вода по ней разбегается конусом. На Нижнебаканский сошел сель и там же остановился, так как сель может двигаться по наклонной плоскости. На равнине он встает, как вкопанный и почти мгновенно затвердевает. Львиная доля всего водосбора приходится на речку Баканку с целой кучей притоков, а потому, прежде чем нанести такой огромный ущерб Крымску, она должна была полностью смыть Нежнебаканский, в котором частично разрушено всего 300 домов, что как раз и доказывает простейший факт, основная масса воды пришла не оттуда. Ткач и сам удивляется, откуда взялось столько воды? А по Новороссийску вода могла ударить. От водохранилища вода почти по прямой, размой она там небольшую дамбу, двинулась бы в сторону Верхнебаканского, а там повернуть налево и ударить по Новороссу. Похоже, что с топографией вы нефига не знакомы, с одной только физикой, а потому несете такую чушь.
Вы бы сами посмотрели на карту: слева от Верхнебаканского хребет, вода туда не могла повернуть. Да и по дороге к Верхнебаканскому тоже подъём есть.
Вот ведь правильно пишешь про гидравлический прыжок. Но зачем-то ссылаешься на Панкратова, у которого при расширении потока ударная волна образуется, и который не видит разницы между поступательным движением в потоке и колебательным в цунами... Зачем эта ссылка?
Панкратов был хронологически первый из замеченный мной текстов, где предпринималась попытка объяснить, что происходит с водой на ровной поверхности при замедлении потока; потом таких уже много появилось, но на момент написания моего поста особо не на что было больше ссылку поставить :)
В копилку от главного блогера по гидротехническим сооружениям: http://saiga20k.livejournal.com/58616.html
УПС. Дисковый затвор судя по всему стоит не в туннеле, а является частью оборудования насосной станции. Значит сброс никак не регулируется и мои предыдущие рассуждения о теоретической возможности динамикой затворов создать неблагоприятный сценарий являются ошибочными.
Кстати, мычание властей как раз тем и объясняется, что задвижки таки открыли (в чем потом признались). Решающей роли они хоть и не сыграли, но явно не на улучшение ситуации работали. Я даже готов допустить, что вопрос открытия заслонок действительно обсуждался, и что катастрофа была принята за результат непосредственными участниками обсуждения. Отсюда - ложь и паника властей.
очень хороший пойнт, кстати; верю, что так все и было - будучи сами глухими и неграмотными, они и правда перепугались, что это они всех поубивали... и решили, как водится, врать!
А что я делаю не так? В ванной не образуется вал в 50-100 раз, превышающий пленку.
а как вы измеряете высоту :) ?
и еще разок про "некритичность мышления"
читали поди уже кашина, но лишним не будет
kommersant.ru/doc/1977516
ЛВ10

May 2015

S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31      

Tags

Powered by LiveJournal.com