Аварии гидродинамические в России: примеры. Экологические последствия аварий на гидротехнических и экозащитных сооружениях Аварии на гидротехнических станциях и их последствия

Гидродинамически опасными объектами называют сооружения или естественные образования, создающие разницу уровней воды до (верхний бьеф) и после (нижний бьеф) них. К ним относятся гидротехнические сооружения напорного фронта: плотины, запруды, дамбы, водоприемники и водозаборные сооружения, напорные бассейны и уравнительные резервуары, гидроузлы, малые гидроэлектростанции и сооружения, входящие в состав инженерной защиты городов и сельскохозяйственных угодий.

Аварии на гидродинамически опасных объектах называются гидродинамическими. Они подразделяются на следующие виды:

Прорывы плотин (дамб, шлюзов, перемычек и др.) с образованием волн прорыва, приводящие к катастрофическим затоплениям;

Прорывы плотин (дамб, шлюзов, перемычек и др.), приводящие к возникновению прорывного паводка;

Прорывы плотин (дамб, шлюзов, перемычек и др.), приводящие к смыву плодородных почв или отложению наносов на больших территориях.

Основные поражающие факторы гидродинамических аварий, связанных с разрушением гидротехнических сооружений, - волна прорыва и затопление местности.

Последствия аварий на гидродинамически опасных объектах могут быть труднопредсказуемы. Располагаясь, как правило, в черте или выше по течению крупных населенных пунктов и являясь объектами повышенного риска, при разрушении они могут привести к катастрофическому затоплению обширных территорий, значительного количества городов и сел, объектов экономики, к массовой гибели людей, длительному прекращению судоходства, сельскохозяйственного и рыбопромыслового производств.

Последствия катастрофического затопления могут быть усугублены авариями на потенциально опасных объектах, попадающих в его зону.

В зонах катастрофического затопления могут разрушаться (размываться) системы водоснабжения, канализации, сливных коммуникаций, места сбора мусора и прочих отбросов. В результате нечистоты, мусор и отбросы загрязняют зоны затопления и распространяются вниз по течению. Возрастает опасность возникновения и распространения инфекционных заболеваний. Этому способствует также скопление населения на ограниченной территории при значительном ухудшении материально-бытовых условий жизни.

Защита и безопасность населения при гидродинамических авариях обеспечиваются комплексом организационных, инженерно-технических и других мер. Основные из этих мер: правильный выбор места размещения плотины и населенных пунктов; ограничение строительства жилых домов и объектов экономики в местах, подверженных действию возможной волны прорыва; обвалование населенных пунктов и сельскохозяйственных.угодий; создание надежных дренажных систем; проведение берегоукрепительных работ для предотвращения оползней и обрушений; устройство гидроизоляции и специальных укреплений на зданиях и сооружениях; насаждение низкоствольных лесов (из тополей, ольхи и березы), способных уменьшить скорость волны прорыва.

В случае опасности прорыва искусственных плотин принимают следующие меры: регулирование стока воды; плановый сброс воды из водохранилища в период весеннего паводка; своевременный спуск воды.

Если существует опасность прорыва естественного водохранилища, принимают меры по укреплению стенок плотин.

При катастрофических затоплениях или их угрозе принимают следующие меры по защите населения:

Оповещение населения об угрозе катастрофического затопления и принятие необходимых мер защиты;

Самостоятельный выход населения из зоны возможного катастрофического затопления до подхода волны прорыва;

Организованная эвакуация населения в безопасные районы до подхода волны прорыва;

Укрытие населения на незатопленных частях зданий и сооружений, а также на возвышенных участках местности;

Проведение аварийно-спасательных работ;

Оказание квалифицированной и специализированной помощи пострадавшим;

Проведение неотложных работ по обеспечению жизнедеятельности населения.

Гидротехнические сооружения предназначены для использования водных ресурсов для нужд человека, а также для борьбы с разрушительным воздействием водной стихии на жизнедеятельность человека. По своему предназначению гидротехнические сооружения подразделяются на водопроводные (плотины, дамбы и т. п.), водопроводящие (каналы, трубопроводы, тоннели и др.), регуляционные (полузапруды, ограждающие валы и т. п.), водозаборные, водосбросовые и специальные (здания гидроэлектростанций (ГЭС), шлюзы, судоподъёмники и др.).
В настоящее время на территории Российской Федерации эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Имеется около 60 крупных водохранилищ ёмкостью более 1 млрд м 3 .
К основным потенциально опасным гидротехническим сооружениям относятся плотины, водозаборные и водосбросовые сооружения и шлюзы.
Водозаборное сооружение – это гидротехническое сооружение для забора воды из источника питания (реки, озера, подземного источника) с целью использования её для нужд гидроэнергетики, водоснабжения или орошения полей.
Водосбросовые сооружения – гидротехнические сооружения, предназначенные для сброса излишней (паводковой) воды из водохранилища, а также пропуска воды в нижний бьеф. (Бьеф – часть водоёма, реки, канала. Верхний бьеф расположен по течению выше водонапорного сооружения (плотины, шлюза), нижний бьеф – ниже водонапорного сооружения.)
Шлюз – это сеть сооружений для подъёма или опускания судов с одного уровня воды (реки, канала) на другой. Наиболее крупные шлюзы имеют ширину свыше 30 м и длину до нескольких сотен метров.
Гидродинамические аварии на указанных сооружениях могут привести к катастрофическим последствиям, так как все эти гидротехнические сооружения располагаются, как правило, в черте или выше крупных населённых пунктов и являются объектами повышенного риска. Возникновение гидродинамической аварии на таком объекте может привести к катастрофическому затоплению обширных территорий и образованию зоны катастрофического затопления.
Запомните!
Гидродинамическая авария – это чрезвычайная ситуация, связанная с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий.
Зона катастрофического затопления – это зона затопления, возникшая в результате гидродинамической аварии, случившейся на гидротехническом сооружении, в пределах которого произошли массовые потери людей, сельскохозяйственных животных и растений, значительно повреждены или уничтожены здания и различные сооружения.
Гидродинамические аварии на гидротехнических сооружениях могут возникнуть вследствие действия сил природы (землетрясения, ураган, разлив, разрушение плотины паводковыми водами) или воздействия человека (нанесение ударов современными средствами поражения по гидротехническим сооружениям и диверсионных актов), а также из-за конструктивных дефектов или ошибок в проектировании и эксплуатации гидротехнических сооружений.
Это должен знать каждый
Основными последствиями крупных гидродинамических аварий являются:

o повреждения и разрушения гидротехнических сооружений, кратковременное или долговременное прекращение выполнения ими своих функций;

o поражение людей и разрушение сооружений волной прорыва, образовавшейся в результате разрушения гидротехнического сооружения и имеющей высоту от 2 до 12 м и скорость движения от 3 до 25 км/ч (в горных районах может доходить до 100 км/ч);

o катастрофическое затопление обширных территорий и значительного количества городов и сёл, объектов экономики, длительное прекращение судоходства, сельскохозяйственного и рыбопромыслового производства.

Статистика
В настоящее время гидротехнические сооружения на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без существенной реконструкции более 50 лет, а это увеличивает вероятность возникновения на них гидродинамических аварий.
По данным МЧС России
История знает несколько примеров катастрофических последствий аварий на гидротехнических сооружениях из-за разрушения плотины.
Если разрушается плотина, то вода с большой скоростью и напором устремляется вниз по течению реки. Образуется так называемая волна прорыва, которая и является основным поражающим фактором гидродинамической аварии.

Гидротехнические сооружения - это объекты, создаваемые с целью использования кинетической энергии воды (ГЭС), охлаждения систем в технологических процессах, мелиорации, защиты прибрежных территорий (дамбы), забора воды для водоснабжения и орошения, рыбозащиты, регулирования уровня воды, обеспечения деятельности морских и речных портов, для судоходства (шлюзы).
Следует различать такие понятия, как запруда, плотина, гидроузел. Запруда обычно создает подъем воды, но не имеет стока или он весьма ограничен. Плотина - сооружение, тоже создающее напор воды, но почти с постоянным ее стоком. Гидроузел представляет собой систему сооружений и водохранилищ, связанных единым режимом водопере-тока.
Весьма опасно разрушение плотин, так как при этом действуют два фактора: волна прорыва и зона затопления, каждый из которых имеет свою характеристику и для людей представляет опасность. Прорыв может произойти из-за воздействия сил природы (землетрясения, урагана, обвала, оползня), конструктивных дефектов, нарушения правил эксплуатации, воздействия паводков, разрушения основания, недостаточности водосбросов, а в военное время - в результате воздействия средств поражения.
При прорыве в плотине или в другом сооружении образуется проран, от размеров которого зависят объем, скорость падения воды и параметры волны прорыва - основного поражающего фактора этого вида аварий.

Разрушительное действие волны прорыва заключается главным образом в движении больших масс воды с высокой скоростью и таранного действия всего того, что перемещается вместе с водой (камни, доски, бревна, различные конструкции).
Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки. Например, для равнинных районов скорость волны прорыва колеблется от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных мест имеет величину порядка 100 км/ч. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны. Прорыв плотин приводит к затоплению местности и всего того, что на ней находится, поэтому строить жилые и производственные здания в этой зоне запрещено.
Причины крупных аварий гидротехнических сооружений различны, но чаще всего они происходят из-за разрушения основания.

Введение

Родиной самых первых гидротехнических сооружений (ГТС) можно назвать Древний Египет, где до наших дней сохранились остатки одного из самых ранних гидротехнических сооружений – плотины Сад Эль-Кафар, которая была построена приблизительно между 2950 и 2750 гг. до н. э. Еще в древних цивилизациях жизненно важным фактором было управление водными ресурсами с целью обеспечения орошения и водоснабжения. Поэтому площадь водного зеркала создаваемых водохранилищ постоянно увеличивалась, а после 1915 г. стало возможным создание водохранилищ с площадью водного зеркала более 100 кв. км, в результате изменений в технологии земляных и бетонных работ, позволивших возводить крупные и сравнительно дешевые сооружения. Но бум гидротехнического строительства приходится на последние 30-40 лет, когда было построено более 85 % всех существующих в мире плотин.

Ежегодно на земном шаре вступают в эксплуатацию несколько сот новых водоемов – водохранилищ с общей площадью, превосходящей акваторию десяти Азовских морей. Сейчас не так уж много рек, на которых нет хотя бы подобного сооружения. Так, «в России построено и находится в эксплуатации свыше 3 тыс. водохранилищ». Ежегодно в строй вступает от 300 до 500 новых водохранилищ. Многие крупные реки планеты – Волга, Ангара, Миссури, Колорадо, Парана и др. – превращены в каскады водохранилищ.

Однако создание водохранилищ имеет негативную сторону. С одной стороны, они объективно нужны для социально-экономического развития общества, для снабжения населения водой, продовольствием, энергией, в борьбе с наводнениями и т.д. С другой – оказывают отрицательное воздействие на природу и хозяйство речных долин выше и ниже створа плотин, а также являются источником возможной угрозы жизни населения, проживающего ниже створа гидроузла, и нанесению большого материального ущерба, т.е. являются потенциально опасными объектами.

Подпорные гидротехнические сооружения довольно надежны и долговечны – многие из них функционируют десятки и даже сотни лет. Однако материалы мировой статистики и события недавних лет свидетельствуют о том, что аварии на гидроузлах возможны, они могут привести к повреждению и разрушению плотин и примыкающих к ним сооружениям.

Последствия аварии водохранилища (например, прорыв большой плотины на реке) могут быть исключительно велики. В отличие от промышленных, транспортных и других сооружений, ущерб от аварий которых во многих случаях оценивается стоимостью восстановления разрушенных частей самого сооружения, ущерб от аварии подпорного гидросооружения обычно во много раз превосходит его стоимость. Это объяснятся тем, что при этом, помимо человеческих жертв, разрушаются и другие сооружения на реке и её берегах, парализуется деятельность предприятий целых районов, базировавшихся на данном гидросооружении, восстановление же последнего требует обычно ряда лет. Это обстоятельство заставляет считать гидросооружения весьма ответственными сооружениями, проектирование, строительство и эксплуатация которых требует исключительного внимания.

Как часто всё же происходит авария с гидротехническими сооружениями? «Французские специалисты дают такой ответ на этот вопрос. Начиная с VIII в. каждые 5 лет разрушалась 1 плотина. За сорокалетний срок, предшествовавший 1975 г., количество аварий значительно увеличилось и составляло примерно 1 катастрофу в среднем с 50 человеческими жертвами каждые 15 месяцев. Причиной этого является строительство всё более высоких плотин с большими водохранилищами в сложных природных условиях».

Гидротехнические объекты могут быть источником колоссальных бедствий и не по причине непосредственного разрушения сооружений. К примеру, спустя несколько лет после окончания строительства высотной плотины и заполнения водой водохранилища «Вайонт» в Италии, 9 октября 1963 г. 240 млн. куб. м меловых пород оторвались от горы Ток и сместились в водохранилище. Только 15 сек. понадобилось для полного заполнения грунтом чаши водохранилища, выплёскивания воды на противоположный склон на высоту 260 и 100 м над плотиной. Плотина осталась стоять, но… только мертвым памятником трём тысячам жертв, погибших в этой катастрофе. В результате разрушен г. Лонжерон.

Создание и эксплуатация водохранилищ вызывают также значительные изменения в природе и хозяйстве речных долин, на прилегающих к ним территориям, в долинах ниже плотин и в приустьевых участках морей и озер, в которые впадают зарегулированные водохранилищами реки. Однако следует отметить, что значительные или заметные изменения в окружающей среде вызывают преимущественно крупные и некоторые средние водохранилища. Влияние небольших и малых водохранилищ на природу и хозяйство территории, обычно невелико, а нередко и положительно.

«Проблема потенциальной опасности гидротехнических сооружений в Башкортостане весьма актуальна. В республике около 1500 различных гидротехнических сооружений; некоторые из них находятся в аварийном состоянии или просто бесхозными».

Так, 7 августа 1994 г. произошла авария на плотине Тирлянского водохранилища в бассейне реки Белой в РБ, когда после интенсивных дождей из-за изношенности механизмов не удалось открыть все отверстия берегового водосброса (работало только одно) и вода из переполненного водохранилища устремилась через гребень земляной плотины, которую разрушило в течение нескольких часов (семиметровая волна прорыва снесла поселок Тирлян, погибли 28 человек). В результате, жители населенных пунктов, расположенных в районе каких-либо ГТС, стали с некоторой опаской и паническим недоверием относится к данному виду сооружений на реках.

Как уже говорилось выше, бум строительства ГТС пришелся на последние 30-40 лет. В этот же период, с 1950 – 1961гг., были построены и ГТС Павловской ГЭС.

Павловский гидроузел был построен в целях комплексного использования водных ресурсов реки Уфы, с учетом перспективного развития энергопотребления, водоснабжения и судоходства. Водохранилище используется для перевозки пассажиров, сухогрузов, нефтепродуктов, леса, лесоматериалов и в целях рекреации. На его берегах расположено 11 учреждений отдыха: турбазы, базы отдыха, детские и спортивные лагеря.

В комплекс Павловского гидроузла входят водоподпорные, водопроводящие, судоходные и другие сооружения, повреждения которых могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций, поскольку от их надежности зависит не только работа Павловской ГЭС, но и функционирование хозяйственных и промышленных объектов региона. Ниже створа водоподпорных сооружений головного узла, в 5-10 км от створа, расположены населенные пункты Красный Ключ, Нижняя Павловка, Яман-Елгинский ЛПХ, Кировка.

Согласно статье 21 п.2 Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» принятого Государственной Думой 23 июня 1997 года «гидротехнические сооружения, которые находятся в эксплуатации при вступлении в силу настоящего Федерального закона, вносятся в Российский регистр гидротехнических сооружений в безусловном порядке без представления деклараций безопасности гидротехнических сооружений». Следовательно, гидротехнические сооружения Павловской ГЭС находятся в российском регистре ГТС с момента вступления в силу вышеупомянутого Федерального закона и на них распространяются требования, предъявляемые этим законом к ГТС.

Одним из требований к ГТС, предъявляемых Федеральным законом, является предоставление Декларации безопасности – основного документа, который содержит сведения о соответствии гидротехнического сооружения критериям безопасности. «Декларация необходима для организации контроля за соблюдением мер безопасности, оценки достаточности и эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС на промышленном объекте. Он является документом, где отражаются характер и масштабы опасностей на промышленном объекте и мероприятия по обеспечению промышленной безопасности и готовности к действиям в техногенных чрезвычайных ситуациях. Обязательному декларированию безопасности подлежат проектируемые и действующие промышленные объекты, имеющие в составе особо опасные производства, а также гидротехнические сооружения, хвостохранилища (отходы производств) и шлаконакопители, на которых возможны гидродинамические аварии».

Учитывая вышеизложенное и во исполнение требований ФЗ «О безопасности ГТС», Павловская ГЭС была включена в перечень объектов электроэнергетики, подлежащих декларированию безопасности в 1998 году (совместный приказ Минтопэнерго России и МЧС России от 31 декабря 1997 г. №461/792), и к 29 сентября 1999 г. Декларация безопасности ГТС Павловской ГЭС была разработана.

Из сведений, представленных в декларации, можно сделать вывод, что гидротехнические сооружения находятся в работоспособном состоянии и условия их эксплуатации соответствуют действующим нормам и правилам. Уровень безопасности ГТС оценивается как «нормальный». Представленная информация о мерах по локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций, защите от них населения и территорий позволяет сделать вывод, что Павловская ГЭС готова в случае необходимости к ликвидации и локализации чрезвычайных ситуаций.

Павловская ГЭС имеет в необходимом объеме лицензии на осуществление видов деятельности, связанных с обеспечением безопасности. На гидроузле существует группа наблюдений за состоянием ГТС в количестве 3 человек, которая осуществляет надзор за безопасностью ГТС в объеме и сроки удовлетворяющие требованиям руководящих документов, а также спасательная группа в количестве 50 человек.

Однако проблема повышения устойчивости функционирования любых ГТС в современных условиях приобретает все большее значение в связи с:

· снижением трудовой и технологической дисциплины на всех уровнях;

· высоким производственным износом основных фондов, с одновременным снижением темпов их обновления (Павловская ГТС эксплуатируется уже более 40 лет, а фактическая реализация ремонтных работ сдерживается из-за финансовых возможностей ОАО «Башкирэнерго»);

· слабой нормативно-правовой базой, обеспечивающей страхование объекта на случай ущерба (договора страхования Павловской ГЭС на случай ущерба от стихийного бедствия не имеется, в связи с отсутствием нормативно технической документации по определению ущерба и страхования ГТС);

· отставанием отечественной практики от зарубежной в области использования научных основ проблемного риска в управлении безопасностью и предупреждением ЧС;

· повышение вероятности возникновения военных конфликтов и террактов.

В сценарии возможной аварии на гидроузле, изложенном в Декларации безопасности Павловской ГЭС, а также в результатах расчета возможного ущерба от этой аварии, уровень безопасности оценивается как нормальный, а возможный ущерб от аварии не подлежит обязательному учету для сооружений 2-го класса. Поэтому в дипломной работе расчет возможных последствий от аварии производился не по предложенному сценарию в декларации безопасности, а по сценарию с большой редкостью, а, следовательно, и ущербом.

Большая часть многих современных ГТС функционирует 20-30 лет (Павловский гидроузел – 40 лет). Это значит, что они входят в период «старения» и нуждаются в особом внимании. В связи с этим необходимо рассмотреть различные сценарии возможных аварий, в том числе опорожнение водохранилищ, предусмотреть оценку последствий и составление карт последствий разрушения ГТС (возможного прохождения волн прорыва), а также разработать рекомендации по оповещению и спасению людей.

В данном дипломной работе в разделе 1 представлены краткая информация о гидросооружениях, а также данные о различных авариях, произошедших на гидроузлах.

В разделах 2, 3 проведен анализ безопасности гидротехнических сооружений Павловской ГЭС, дано краткое описание Павловского гидроузла и рассмотрены уязвимые места гидротехнических сооружений Павловской ГЭС.

В разделе 4 рассмотрен вопрос сейсмоустойчивости ГТС, приведены основные принципы сейсмостойкого строительства различных типов плотин.

В разделе 5, 6 приведены сведения об имевших место аварийных ситуациях на Павловском гидроузле, сценарий возможной аварии на Павловском гидроузле, а также оценка величины ущерба.

В разделе 7 рассмотрены мероприятия по обеспечению безопасности объекта, а в Приложении проведен расчет прохождения волны прорыва и затопления местности в результате аварии на Павловском гидроузле с использованием программы «ВОЛНА 2.0».

В России довольно поздно появилась необходимость в строительстве гидротехнических сооружений. В отличие от других стран из-за богатства водных ресурсов Русь не испытывала дефицита воды. Многочисленные полноводные реки и озёра вполне удовлетворяли потребность населения в воде. Ещё одна особенность Руси – утоление жажды из родника, колодца. Поэтому очень многие поселения имели свои родники, которые служили для людей главным источником водоснабжения. Первые гидротехнические сооружения, в основном, возводились как оборонительные сооружения, в виде каналов вокруг крепостей и городов. Учитывая огромные пространства России и удалённость многих областей от морских путей, реки явились связующими водными путями, которые позволили самым отдалённым уголкам участвовать в жизни страны. Те богатства, которыми владела Русь, встречались именно на реках, по которым шли караваны с грузом, товарами. Судоходство на Руси требовало улучшать имеющиеся водные пути или искать новые. Такие работы проводились уже в XII веке. В основном каналы строились, чтобы миновать коварные пороги на реках, которые невозможно было преодолеть гружёным кораблям, или для соединения бассейнов рек. Учитывая, что в те времена судоходство осуществлялось волоком, бурлаками, предпринимались попытки спрямить русла рек для уменьшения пути следования товаров. В настоящее время гидродинамические сооружения – это объекты, создаваемые с целью:

 использования кинетической энергии воды (ГЭС);

 охлаждения технологических процессов;

 мелиорации;

 защиты прибрежных территорий (дамбы);

 забора воды для водоснабжения и орошения;

 рыбозащиты;

 регулирования уровня воды;

 обеспечения деятельности морских и речных портов;

 для судоходства (шлюзы).

Крупномасштабные гидроэлектрические системы являются хорошо разработанными технологиями по получению электричества благодаря энергии воды. В некоторых странах, например, в Бразилии и Норвегии, очень большая доля получаемой электроэнергии вырабатывается гидроэнергетическими системами. Эти системы могут использовать бурные горные реки или основываться на массивных программах строительства плотин и затопления. Есть множество способов использования энергии воды, из которых одни являются коммерческими и испытанными, в то время как другие, основанные на энергии океанов, остаются в стадии развития, но показывают огромный потенциал.

Гидротехнические сооружения напорного типа – это плотины, создающие подъём и, следовательно, напор воды, который затем используется для вращения каких-либо механизмов: турбин, лопастей мельниц. Здесь следует различать три термина: запруда, плотина, гидроузел.

Запруда обычно создаёт подъём воды, но не имеет стока или он весьма ограничен.

Плотина – сооружение, тоже создающее напор воды, но почти с постоянным её стоком.

Гидроузел – система сооружений и водохранилища, связанных единым режимом водоперетока. Устойчивость и прочность гидротехнических сооружений напорного фронта задаётся по максимальным расчётным значениям уровня воды, скорости ветра, высоты волны. Социальное и экологическое воздействие гидроэнергетических технологий. Гидроэнергетические технологии имеют много преимуществ и, по крайней мере, в том, что касается крупномасштабных схем, несколько крупных недостатков. Там, где дожди сезонны, низкие водные ресурсы во время засух могут серьёзно затрагивать мощности по выработке электроэнергии. Это может стать значительной проблемой там, где гидроэнергия составляет солидную долю в выработке страны. Крупные схемы плотин вызывают хорошо освещённые в прессе проблемы: переселение местных жителей, пересыхание природных русел, заиление водохранилищ, водные споры между соседними странами и огромная стоимость финансирования этих проектов. Более локальные вопросы относятся к способности рыбы попасть на свои места нереста выше по течению и визуальное воздействие в местах ошеломляющей красоты природы. Волновым технологиям приходится бороться с очень агрессивной средой и, вероятно, что стоимость таких технологий будет высокой. Потенциальные ресурсы практически неограниченны, и исследования продолжаются.

Около 44 тыс. высоких плотин, эксплуатирующихся в настоящее время во всём мире, из которых 43 тыс. возведены в XX веке, в том числе 37,4 тыс. с 1950 г., являются лучшей характеристикой плотиностроения в обеспечении устойчивого развития цивилизации за 5000 лет. Более 8000 км3 речного стока, зарегулированного с их помощью, используется для орошения 270 млн га земель, выработки почти 2460 млрд. кВтч (18,5% всей потребляемой в мире) электроэнергии, защиты от паводков, обеспечения потребности в технической и питьевой воде, создания зон отдыха и возможности судоходства на ранее недоступных участках рек. Вместе с тем, наличие водохранилищных плотин, наряду с выгодами, влечёт за собой создание различного рода рисков, вероятностных по своей природе, из которых наиболее известными по негативным последствиям являются социальные, материальные (экономические), конструктивные (гидрологические, геодинамические, технические), экологические и др. В широком смысле здесь понимается неспособность объекта обеспечить оптимальную выгоду в течение заданного периода времени. Социальный, материальный, экологический риски, как правило, возникают в результате реализации конструктивного риска, поэтому в первую очередь необходимо учитывать все факторы, обеспечивающие требуемую надёжность сооружения. Под конструктивным риском понимается свойство сооружения претерпевать отказы при внешних воздействиях и реакции сооружения на них при невыполнении требований технической документации. Характерными моделями конструктивного риска являются следующие:

1. Первоначальное наполнение водохранилища (около 80% от общего числа отказов). При этом основными факторами риска будут чрезмерная проницаемость тела плотины, деформационная неоднородность, трещинообразование в основании плотины при взаимодействии с напорным потоком.

2. Гидрологический риск – размыв основания в нижнем бьефе плотины.

3. Геодинамический, в том числе сейсмический риск, - реализуется в недостаточной прочности плотины на сдвиг, трещинообразовании, значительных колебаниях пьезометрического уровня воды в основании.

4. Другие риски – заиление, недостаточная прочность на сдвиг и др. Анализ катастрофических разрушений ряда плотин, их последствий, изучение причин и закономерностей различных рисков, их учёт и регулирование имеют большое практическое значение.

Обеспечение безопасности и надёжности – главное условие возведения плотин, являющихся гидродинамически опасными объектами .

Гидродинамически опасные объекты (ГОО ) – сооружение или естественное образование, создающее разницу уровней воды до (верхний бьеф) и после (нижний бьеф) него. К ним относятся гидротехнические сооружения напорного фронта: плотины, запруды, дамбы, водоприёмники и водозаборные сооружения, напорные бассейны и уравнительные резервуары, гидроузлы, малые гидроэлектростанции, сооружения, входящие в состав инженерной защиты городов и сельскохозяйственных угодий, а также естественные объекты, препятствующие свободному течению воды. Особенностью разрушения таких препятствий является образование волны прорыва (попуска). Гидродинамическая авария – это чрезвычайное событие, связанное с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения (ГТС) или его части и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий. К основным потенциально опасным гидротехническим сооружениям относятся плотины, водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы). В горных районах в результате землетрясений, обвалов, оползней образуются естественные плотины (запруды), которые почти всегда представляют опасность для нижерасположенных населённых пунктов, объектов промышленности и сельского хозяйства. Весьма опасно разрушение плотин, которое может повлечь за собой крайне негативные последствия для экономики и окружающей природной среды, а ущерб – превысить затраты на строительство. При разрушении плотин вода с большой высоты и с огромной скоростью устремляется в нижний бьеф, заливая всё на своём пути. Вероятность аварий плотин начинает неуклонно повышаться при возрасте сооружений более 30-40 лет, о чём свидетельствует накопленная информация. За последние 70 лет в мире произошло более 1 тыс. аварий крупных гидротехнических сооружений. Анализ показывает, что основные их причины – разрушение основания и недостаточная пропускная способность водосброса, когда вода переливается через гребень плотины. В таких случаях вода с большой высоты и с огромной скоростью устремляется в нижний бьеф, заливая всё на своём пути. В таких случаях действуют два фактора: волна прорыва и зона затопления, каждый из которых имеет свою характеристику и для людей представляет опасность.

С 1902 по 1977 гг. из 300 аварий в различных странах в 35% случаев причиной было превышение расчётного максимального сбросового расхода, т. е. перелив воды через гребень плотины, который, в том числе приводил и к разрушению основания плотины. Соотношение аварий на различных типах плотин показано в следующей таблице (источник: Всемирная комиссия по плотинам):

Тип плотины Частота аварий, %

Земляная 53

Бетонная гравитационная 23

Защитные дамбы из местных материалов4

Арочная железобетонная 3

Плотины других типов 17

Зоной затопления при разрушении ГТС называется часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затопляемой водой. В зависимости от последствий воздействия потока воды из-за разрушения ГТС на территории возможного затопления выделяют зону катастрофического затопления (ЗКЗ). Это часть зоны затопления, в пределах которой распространяется волна прорыва, вызывающая массовые потери людей, разрушения зданий и сооружений, уничтожение других материальных ценностей. На её внешних границах высота гребня волны прорыва превышает 1 м, а скорость её движения – более 10 м/с. Время, в течение которого затопленные территории могут находиться под водой, колеблется от 4 ч. до нескольких суток.

Параметры зоны затопления зависят от размеров водохранилища, напора воды и других характеристик конкретного гидроузла, а также от гидрологических и топографических особенностей местности. Зона катастрофического затопления определяется заранее на стадии проектирования ГТС. В границах этой зоны выделяют участок возможного (вероятного) чрезвычайно опасного затопления, т. е. территорию, через которую волна прорыва проходит в течение 1 ч. после аварии на ГТС. На этой территории возможны наибольшие потери среди населения, сильные разрушения ОЭ и жилых построек.

Катастрофы на реках РФ:

1993 г. Прорыв плотины Киселёвского водохранилища (Свердловская обл.) на р. Каква (общий ущерб – 63,3 млрд руб.)

1994 г. Разрушение плотины Тирлянского водохранилища (Башкирия) на притоке р. Белой (суммарный ущерб 52,3 млрд руб.)

Сентябрь 1994 г. Наводнение в Приморье 1999 г. и 2001 г.

Наводнение в Якутии Июль 2002 г.

Наводнение в Краснодарском крае привело к разрушению его гидроузла, унесло жизни 114000 человек и причинило материальный ущерб на сумму в 15 млрд руб.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ АВАРИИ

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ АВАРИЯ – это чрезвычайное событие, связанное с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части, и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИ ОПАСНЫМИ ОБЪЕКТАМИ (ГОО) называют сооpужение или естественное обpазование, создающее pазницу уpовней воды до (веpхний бьеф) и после (нижний бьеф) него. К ГОО относятся искусственные и естественные плотины, гидpоузлы, запpуды, дамбы, шлюзы, каналы и т. д.

Разрушение (прорыв) гидротехнических сооружений происходит в результате действия сил природы (землетрясений, ураганов, размывов плотин) или воздействия человека (нанесения ударов ядерным или обычным оружием по гидротехническим сооружениям, крупным естественным плотинам диверсионных актов), а также из-за конструктивных дефектов или ошибок проектирования. износа оборудования, гниения конструкций, выветривания, коррозии металла.

Последствиями гидродинамических аварий являются: - повреждение и разрушение гидроузлов и кратковременное или долговременное прекращение выполнения ими своих функций; - поражение людей и разрушение сооружений волной прорыва, образующейся в результате разрушения гидротехнического сооружения, имеющей высоту от 2 до 12 м и скорость движения от 3 до 25 км/ч (для горных районов – до 100 км/ч); - катастрофическое затопление обширных территорий слоем воды от 0,5 до 10 м и более.

На скоpость pаспpостpанения и высоту волны пpоpыва оказывает существенное влияние также хаpактеp местности, по котоpой она движется. На pавнинах скоpость ее движения не пpевышает 25 км/час, а в гоpах может достигать 100 км/час. Лесные массивы, возвышенности, овpаги и т.п. снижают скоpость движения и высоту волны пpоpыва.

ОСОБЕННОСТИ ОЧАГА ПОРАЖЕНИЯ.

Величина и стpуктуpа потеpь сpеди населения пpи наводнениях могут изменяться в зависимости от плотности населения в зоне затопления, вpемени суток (в ночное вpемя pезко возpастает количество и тяжесть состояния поpаженных), скоpости движения и высоты волны пpоpыва, темпеpатуpы воды и окpужающего воздуха (низкая темпеpатуpа pезко огpаничивает вpемя, в течение которого еще можно спасти пострадавших).

Механические повpеждения pазличной тяжести могут быть следствием:

непосpедственного динамического воздействия на тело человека волны пpоpыва; тpавмиpующего действия обломков зданий и сооpужений, pазpушаемых волной пpоpыва; повpеждающего действия pазличных пpедметов, вовлекаемых в движение волной пpорыва.

В зоне затопления часто создается неблагопpиятная эпидемиологическая обстановка. В дальнейшем могут создаваться катастpофические ситуации социального хаpактеpа, связанные с нехваткой пpодуктов питания, отсутствием жилья и пp .

МАТЕРИАЛЬНЫЙ УЩЕРБ ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЯХ.

Повреждение и разрушение ГТС, жилых зданий, дорог, линий электропередач, связи; гибель скота и урожая; у ничтожение и порча сырья, продуктов, топлива; з атраты на эвакуацию; с мыв плодородного слоя почвы; з атраты на приобретение и доставку продуктов питания; с окращение выработки продукции предприятиями; в озникновение заболеваний.

ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Если Вы проживаете на прилегающей к гидроузлу территории, уточните, попадает ли она в зону воздействия волны прорыва и возможного катастрофического затопления. Узнайте, расположены ли вблизи места Вашего проживания возвышенности, и каковы кратчайшие пути движения к ним.

Изучите сами и ознакомьте членов семьи с правилами поведения при воздействии волны прорыва и затопления местности, с порядком общей и частной эвакуации. Заранее уточните место сбора эвакуируемых, составьте перечень документов и имущества, вывозимых при эвакуации.

Запомните места нахождения лодок, плотов, других плавсредств и подручных материалов для их изготовления.

КАК ДЕЙСТВОВАТЬ ПРИ УГРОЗЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ АВАРИИ

При получении информации об угрозе затопления и об эвакуации безотлагательно, в установленном порядке выходите (выезжайте) из опасной зоны в назначенный безопасный район или на возвышенные участки местности. Возьмите с собой документы, ценности, предметы первой необходимости и запас продуктов питания на 2-3 суток. Часть имущества, которое требуется сохранить от затопления, но нельзя взять с собой, перенесите на чердак, верхние этажи здания, деревья и т.д.

Перед уходом из дома выключите электричество и газ, плотно закройте окна, двери, вентиляционные и другие отверстия.

КАК ДЕЙСТВОВАТЬ В УСЛОВИЯХ НАВОДНЕНИЯ ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЯХ

При внезапном затоплении для спасения от удара волны прорыва срочно займите ближайшее возвышенное место, заберитесь на крупное дерево или верхний этаж устойчивого здания. В случае нахождения в воде, при приближении волны прорыва нырните в глубину у основания волны.

Оказавшись в воде, вплавь или с помощью подручных средств выбирайтесь на сухое место, лучше всего на дорогу или дамбу, по которым можно добраться до незатопленной территории.

При подтоплении Вашего дома отключите его электроснабжение, подайте сигнал о нахождении в доме (квартире) людей путем вывешивания из окна днем флага из яркой ткани, а ночью – фонаря. Для получения информации используйте радиоприемник с автономным питанием. Наиболее ценное имущество переместите на верхние этажи и чердаки. Организуйте учет продуктов питания и питьевой воды, их защиту от воздействия прибывающей воды и экономное расходование.

Готовясь к возможной эвакуации по воде, возьмите документы, предметы первой необходимости, одежду и обувь с водоотталкивающими свойствами, подручные спасательные средства (надувные матрасы, подушки).

Не пытайтесь эвакуироваться самостоятельно. Это возможно только при видимости незатопленной территории, угрозе ухудшения обстановки, необходимости получения медицинской помощи, израсходовании продуктов питания и отсутствии перспектив в получении помощи со стороны.

Действия населения в случае чрезвычайной ситуации:

Включить телевизор или радио – выяснить тип чрезвычайной ситуации. Собрать документы. Собрать запас простейших медикаментов. Собрать запас продуктов и воды на 3 дня, закрыть продукты герметически.

Возможные указания для оповещения населения: Укрыться на месте. Рассредоточится по местности. Собраться в пункте эвакуации.

Группы эвакуации: Колонна – 20-30 человек, в которой выделяется старший. Состав колонны также делится на группы по 5 человек, в которых выделяется старший. Средняя скорость колонны 4 км, при передвижении по местности. Через каждые час-полтора привал на 10-15 минут. После того, как пройдена половина намеченного пути, устраивается привал на 1-2 часа.

При перевозке людей автотранспортом используются автобусы, грузовики, личный автотранспорт. Выезд колонной, в каждом автобусе, машине и другом транспортном средстве назначается старший. Он отвечает за то, чтобы в вверенном ему транспорте соблюдался порядок, дисциплина и организованность движения, контролирует перемещения людей в вверенном транспортном средстве.

Какие продукты берутся? Консервы. Копчености. Концентраты. Твердые сыры. Сухое печенье. Также необходимо взять теплые вещи (три смены вещей).

Все упаковывается в герметичный полиэтиленовый пакет или другие герметичные емкости, обладающие наименьшим весом. С собой берется термос и фляга.

КАК ДЕЙСТВОВАТЬ ПОСЛЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ АВАРИИ

Перед тем, как войти в здание, убедитесь в отсутствии значительных повреждений перекрытий и стен. Проветрите здание для удаления накопившихся газов. Не используйте источники открытого огня до полного проветривания помещения и проверки исправности системы газоснабжения.

Проверьте исправность электропроводки, труб газоснабжения, водопровода и канализации. Пользоваться ими разрешается только после заключения специалистов об исправности и пригодности к работе

Просушите помещение, открыв все двери и окна. Уберите грязь с пола и стен, откачайте воду из подвалов. Не употребляйте пищевые продукты, которые находились в контакте с водой.

Для обеспечения безопасности, в частности на производстве, во многих странах разрабатываются специальные законодательные акты, директивы, стандарты, регламентирующие правила и мероприятия по предупреждению аварийных ситуаций.

Аварии на гидротехнических сооружениях

К основным гидротехническим сооружениям, разрушение которых приводит к гидродинамическим авариям, относятся плотины, дамбы, перемычки, водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы). Катастрофическое затопление, являющееся следствием гидродинамической аварии, заключается в стремительном затоплении местности волной прорыва. Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и степени разрушения плотины, объемов запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения, рельефа местности, сезона и времени суток происшествия и многих других факторов.

В результате несвоевременного и некачественного проведения ремонтов, отсутствия требуемого технического надзора за ГТС имели место разрушения и прорывы на Тирлянском гидроузле, Киселёвской и Ленской плотинах, что привело к значительному материальному ущербу.

Что касается Красноярского края, то Енисей по запасам воды занимает первое место в России, а в состав энергосистемы края входят 6 ГЭС: Красноярская, Саяно-Шушенская, Манская, Усть-Хантайская, Курейская и строящаяся Богучанская. Комиссией МЧС в 1996 году отмечено, что на Саяно-Шушенской ГЭС безотлагательно требуется осуществление работ по ликвидации водопроявлений в бетоне первых столбов плотины.

Главным управлением по делам ГО и ЧС Красноярского края с прогнозированы зоны возможных катастрофических затоплений при ЧС для территории всего края, в частности:

Основными поражающими факторами затопления при аварии на ГТС являются: волна прорыва (высота волны, скорость движения) и длительность затопления.

Волна прорыва (см. схему в ПРИЛОЖЕНИИ)- волна, образующаяся во фронте устремляющегося в пролом потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой.

Волна прорыва, с гидравлической точки зрения, является волной перемещения, которая, в отличие от ветровых волн, возникающих на поверхностях больших водоемов, обладает способностью переносить в направлении своего движения значительные массы воды. Поэтому волну прорыва следует рассматривать как определенную массу воды, движущуюся вниз по реке и непрерывно изменяющую свою форму, размеры и скорость.

Начало волны называется фронтом волны, который, перемещаясь с большой скоростью, выдвигается вперед. Фронт волны может быть очень крутым, при перемещении больших волн на участках, близких к разрушенному гидроузлу, и относительно пологим на больших удаленьях от гидроузла.

Зона наибольшей высоты волны называется гребнем волны, который движется, как правило, медленнее, чем ее фронт. Еще медленнее движется конец волны - хвост волны. Из-за различия скоростей этих точек волна постепенно растягивается по длине реки, соответственно уменьшая свою высоту и увеличивая длительность прохождения.

Факторы влияющие на разрушение плотины :

Воздействие обычных средств поражения;

Сход лавин или селевых потоков (в горных районах);

Паводковые воды.

Плотины характеризуются напором:

Н – Н б < 10 м - низконапорные;

10 м < Н – Н б < 40 м - средненапорные;

Н – Н б > 40 м - высоконапорные;

При разрушении плотины образуется волна прорыва:

Факторы влияющие на высоту волны прорыва:

Обьем водохранилища W, млн.тонн;

-Площадь зеркала водохранилища S км 2 ;

Глубина водохранилища Н м.;

Ширина водохранилища у гидроузла В м;

- Характеристика плотины и характер ее разрушения;

Высота плотины Н пл.

Рассматриваются три степени разрушения плотины:

1)10 % процентов;

2)50 % процентов;

3)100 % процентов.

Характеристика в нижнем бьефе:

а) глубина реки (в метрах);

б) скорость течения реки (м/с);

в) гидравлический уклон реки (%);

г) коэффициент шероховатости дна и поймы реки (n).

Для планирования мероприятий, которые необходимо планировать в зонах возможного затопления необходимо иметь:

1.График движения волны прорыва.

Основополагающим критерием является график движения волны прорыва. Для построения графика движения волны прорыва строится схематизированный продольный профиль реки.

2.Характеристику возможного затопления местности.

Продольный профиль реки разбивается на участки.

Створ гидроузла назначается N 0;

Створ N 1 назначается на удалении 250-500 * Н;

Створ N 2 назначается, как правило, в 10 раз дальше, чем створ N1(2500-5000 * Н), считая от него.

На территории предполагаемого воздействия волны прорыва по степени опасности выделяются различные зоны затопления.

В каждом створе определяется высота волны прорыва, в том числе и в створе N 0.

Определение высоты волны прорыва:

где: Н в - высота волны прорыва;

Н - высота уровня воды в верхнем бьефе плотины;

Н б - высота уровня воды в нижнем бьефе плотины;

Зная график волны прорыва, мы можем построить временной график прохождения волны прорыва для проведения эвакомероприятий (при необходимости).

Временной график прохождения волны прорыва.

Показателями возможной обстановки являются:

Параметры зоны затопления;

Количество населения попавшего в зону затопления;

Количество сельскохозяйственных животных попавших в зону затопления;

Площадь сельскохозяйственных угодий попавших в зону затопления;

Протяженность разрушенных (затопленных дорог);

Количество разрушенных (затопленных) зданий и гидротехнических сооружений.

Зоны затопления следует характеризовать:

Зона А - чрезвычайно опасного затопления (опасная для населения);

Зона В - зона опасного затопления (зона разрушения объектов экономики и гидротехнических сооружений).

Зная скорость движения волны прорыва можно определить время добегания волны прорыва для планирования проведения эвакомероприятий.

Территория, в пределах которой возможно затопление в случае разрушения или повреждения сооружений напорного фронта гидроузла называется зоной возможного затопления .

В зависимости от последствий воздействия волны прорыва на территории возможного затопления выделяется зона катастрофического затопления , параметры которой на границах зоны составляют:

Высота на гребне Н в =4 м; - скорость движения V > 2,5 м/сек.

Она представляет смертельную опасность для незащищенного населения и с огромной разрушительной силой воздействует на здания и сооружения.

Участок зоны катастрофического затопления, через который волна прорыва пройдет в течение 1-го часа с момента ее образования, называется участком чрезвычайно опасного затопления , на котором возникают наибольшие потери населения и сильные разрушения объектов. Параметры волны прорыва на границах участка составляет:

Высота на гребне Н в > 1,5 м; - скорость движения V max = 2,5 м/сек.

Участок возможного подтопления характеризуется отметками местности, которые смачиваются волной прорыва. Потери населения и разрушение объектов на нем маловероятны.

Критические параметры определяющие разрушение волной прорыва наземных зданий в зависимости от наибольшей глубины потока (Н ЗАТ) и наибольшей скорости течения (V MAX) представлены в таблице:

Наименование	степень поражения


Деревянные жилые
Кирпичные здания
Промышленные постройки: · с легким каркасом (бескаркасные)
· с тяжелым каркасом (ж/б, металлические)

Защита населения в зонах возможного катастрофического затопления

Население из населенных пунктов, расположенных в зоне возможного затопления и находящегося в 4-х часовой зоне добегания волны прорыва, эвакуируется с получением распоряжения на проведение эвакомероприятий.

Население из населенных пунктов, находящихся в зоне возможного затопления за 4-х часовой зоной добегания волны прорыва, эвакуируется только после разрушения плотины с получением соответствующего распоряжения.

Наибольшая рабочая смена объектов экономики, расположенных в зоне возможного затопления, укрывается в специальных убежищах (повышенной герметизации и возвышающимся аварийным вертикальным выходом, с 3-мя режимами вентиляции), возводимыми в местах с глубиной возможного затопления до 10 метров и имеющих радиус сбора до 1000 метров.

Для защиты населения эвакуируемого из населенных пунктов, находящихся в зоне затопления, заблаговременно строят ПРУ, в местах их эвакуации.

Для защиты населения, проживающего на затапливаемой территории не категорированных городов и поселков предусматривается строительство ПРУ на не затапливаемой территории этих населенных пунктов. Работающая смена объектов экономики, расположенных в некатегорированных городах в зоне затопления, укрывается в ПРУ возводимых вне этих зон.

Укрытие населения в защитных сооружениях в ряде случаев являются единственным и наиболее надежным способом защиты, который может использоваться как в чрезвычайных ситуациях мирного времени, так и в военное время.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Продольный разрез сформировавшейся волны прорыва.

h - бытовой уровень воды в реке; Нв - высота волны;

Н - высота потока

Аварии на гидротехнических сооружениях и их последствия

Предмет: ОБЖ.

Дата проведения:

Составитель: преподаватель-организатор ОБЖ Мусагитов Р.Т.

Цель: познакомиться с основными причинами аварий на гидротехнических сооружениях и их возможными последствиями.

Ход урока

Повторение пройденного материала.

Какими факторами обусловлено сохранение высокой степени вероятности возникновения аварийной обстановки на взрывопожароопасных объектах?

При каких условиях на взрывопожароопасном объекте обязательно разрабатывается декларация промышленной безопасности?

Что создало условия для появления в стране Государственной пожарно-спасательной службы?

Сообщение темы и цели урока.

Тема урока «Аварии на гидротехнических сооружениях и их последствия».

Цель урока: познакомиться с основными причинами аварий на гидротехнических сооружениях и их возможными последствиями.

Изложение программного материала.

В настоящее время на территории Российской Федерации эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Имеется около 60 крупных водохранилищ ёмкостью более 1 млрд м 3 .

К основным потенциально опасным гидротехническим сооружениям относятся плотины, водозаборные и водосбросовые сооружения и шлюзы.

Водозаборное сооружение – это гидротехническое сооружение для забора воды из источника питания (реки, озера, подземного источника) с целью использования её для нужд гидроэнергетики, водоснабжения или орошения полей.

Водосбросовые сооружения – гидротехнические сооружения, предназначенные для сброса излишней (паводковой) воды из водохранилища, а также пропуска воды в нижний бьеф. (Бьеф – часть водоёма, реки, канала. Верхний бьеф расположен по течению выше водонапорного сооружения (плотины, шлюза), нижний бьеф – ниже водонапорного сооружения.)

Шлюз – это сеть сооружений для подъёма или опускания судов с одного уровня воды (реки, канала) на другой. Наиболее крупные шлюзы имеют ширину свыше 30 м и длину до нескольких сотен метров.

Гидродинамические аварии на указанных сооружениях могут привести к катастрофическим последствиям, так как все эти гидротехнические сооружения располагаются, как правило, в черте или выше крупных населённых пунктов и являются объектами повышенного риска. Возникновение гидродинамической аварии на таком объекте может привести к катастрофическому затоплению обширных территорий и образованию зоны катастрофического затопления.

Запомните!

Гидродинамическая авария – это чрезвычайная ситуация, связанная с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий.

Зона катастрофического затопления – это зона затопления, возникшая в результате гидродинамической аварии, случившейся на гидротехническом сооружении, в пределах которого произошли массовые потери людей, сельскохозяйственных животных и растений, значительно повреждены или уничтожены здания и различные сооружения.

Гидродинамические аварии на гидротехнических сооружениях могут возникнуть вследствие действия сил природы (землетрясения, ураган, разлив, разрушение плотины паводковыми водами) или воздействия человека (нанесение ударов современными средствами поражения по гидротехническим сооружениям и диверсионных актов), а также из-за конструктивных дефектов или ошибок в проектировании и эксплуатации гидротехнических сооружений.

Это должен знать каждый

Основными последствиями крупных гидродинамических аварий являются:

повреждения и разрушения гидротехнических сооружений, кратковременное или долговременное прекращение выполнения ими своих функций;

поражение людей и разрушение сооружений волной прорыва, образовавшейся в результате разрушения гидротехнического сооружения и имеющей высоту от 2 до 12 м и скорость движения от 3 до 25 км/ч (в горных районах может доходить до 100 км/ч);

катастрофическое затопление обширных территорий и значительного количества городов и сёл, объектов экономики, длительное прекращение судоходства, сельскохозяйственного и рыбопромыслового производства.

Статистика

В настоящее время гидротехнические сооружения на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без существенной реконструкции более 50 лет, а это увеличивает вероятность возникновения на них гидродинамических аварий.

По данным МЧС России

История знает несколько примеров катастрофических последствий аварий на гидротехнических сооружениях из-за разрушения плотины.

Если разрушается плотина, то вода с большой скоростью и напором устремляется вниз по течению реки. Образуется так называемая волна прорыва, которая и является основным поражающим фактором гидродинамической аварии.

ИСТОРИЧЕСКИЕ ФАКТЫ

Такая авария произошла 12 марта 1928 г. на плотине Сент-Франсис в Калифорнии (США). Плотина была построена в 70 км от Лос-Анджелеса в каньоне Сан-Францискито с целью накопления воды для последующего её распространения по водопроводу Лос-Анджелеса (водозаборное гидротехническое сооружение). Заполнять водой водохранилище начали в 1927 г., максимального уровня вода достигла 5 марта 1928 г. В это время уже началось просачивание воды сквозь плотину, однако защитных мер принято не было. В результате 12 марта 1928 г. плотина была прорвана водой и рухнула. Вода понеслась по каньону стеной, достигавшей в высоту до 40 м, и обрушилась на электростанцию, находящуюся в 25 км ниже по течению. Вода затопила долину на 80 км, не многие люди, оказавшиеся на пути воды, уцелели. Погибло около 600 человек. Причиной данной аварии послужили ошибки в технологии при построении плотины и непринятие своевременных мер, когда обнаружилась течь воды через плотину.

В июне 1993 г. в нашей стране произошёл прорыв плотины Киселёвского водохранилища на реке Каква (находится на территории Серовского района Свердловской области в 17 км от города Серова). Плотина имела в длину 2 км и в высоту 17 м. Водохранилище было заполнено водой в 1979 г. Объём водохранилища при нормальном подпорном уровне воды составлял 32 млн м 3 . Объём при формированном подпорном уровне (который мог быть допущен только кратковременно) достигал 37 млн м 3 .

Чрезвычайная ситуация возникла вследствие сильнейшего паводка, образовавшегося в результате наложения дождевых потоков на заключительную фазу весеннего половодья. В связи с этим было произведено увеличение сбросных расходов из водохранилища, но приток воды в водохранилище непрерывно увеличивался. Нормальный подпорный уровень был отмечен 12 июня. 13 июня на плотине были полностью открыты донные водоспуски и все затворы плотины, но сбросовый расход не компенсировал увеличивающийся объём воды в водохранилище. Расчётный форсированный уровень был достигнут к утру 14 июня, вода поднялась до гребня плотины, и начался её перелив через дамбу по фронту около 1900 м, затем произошёл прорыв дамбы с последующим переливом плотины на всю её высоту. Авария привела к резкому подъёму воды в реке Каква ниже плотины, в результате произошло затопление 69 км 2 поймы реки, жилых массивов г. Серова и ряда населённых пунктов. От наводнения пострадало 6,5 тыс. человек, 12 человек погибли. В зону затопления попало 1772 дома, из них 1250 стали непригодными для жилья. Были разрушены железнодорожный и 5 автомобильных мостов, размыто 500 м главного железнодорожного пути.

В заключение необходимо отметить, что крупные гидродинамические аварии случаются не так уж редко. Отмечено, что в мире за последние 180 лет произошло более 300 значительных гидродинамических аварий.

Последствия аварий на гидродинамических сооружениях могут сопровождаться побочными явлениями. В зоне катастрофического затопления могут оказаться опасные производственные объекты (химические, взрывопожароопасные), аварии на которых усугубят обстановку. Кроме того, в зоне катастрофического затопления нарушается работа системы водоснабжения, канализации, сливных коммуникаций. Всё это создаёт неблагоприятную санитарно-эпидемическую обстановку и способствует появлению массовых инфекционных заболеваний.

IV . Итог урока

Вопросы для самоконтроля:

Какие сооружения относятся к гидродинамическим? Назовите их основное предназначение.

Какие гидродинамические сооружения относятся к потенциально опасным сооружениям?

Каковы причины возникновения гидродинамической аварии?

Какие поражающие факторы возникают при гидродинамической аварии?

Перечислите основные последствия гидродинамической аварии.

Домашнее задание

Подберите в различных источниках (книги, журналы и т. д.) несколько примеров гидродинамических аварий, имевших место в мире. Проанализируйте причины их возникновения и последствия для жизнедеятельности населения в зоне чрезвычайной ситуации. Выберите из сообщений мероприятия, которые способствовали снижению отрицательных последствий аварии.