Аварии на гидротехнических сооружениях

Содержание

 

Введение …………………………………………………………..  3

1. Аварии на гидротехнических сооружениях (прорывы плотин) .. 4
2. Организация инженерного обеспечения предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций …………………………… 10
3. Планирование аварийно-спасательных и других неотложных

работ в зоне чрезвычайной ситуации ……………………………. 13

Заключение …………………………………………………………18

Список литературы ……………………………………………….. 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Сегодня в Российской Федерации не так уж много рек, на которых не было бы хоть одного водохранилища. На территории России на данном этапе проблема обеспечения безопасности гидротехнических сооружений является достаточно острой, т.к. сохраняется опасность гидродинамических аварий. В стране эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Имеется около 60 крупных водохранилищ емкостью более 1 млрд. м3. Гидротехнические сооружения на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без реконструкции более 50 лет и находятся в аварийном состоянии.

При проведении приватизации крупных промышленных предприятий часто не учитывалось, что в их состав входят водохранилища. Это привело к появлению около тысячи потенциально опасных водоемов, не имеющих официальных владельцев. Такие и другие водохранилища промышленных объектов чреваты высокой гидродинамической опасностью. В аварийном и предаварийном состоянии находится ряд гидроузлов в Челябинской области, в нижних бьефах которых проживает свыше 65 тыс. человек. Не лучшее положение дел на гидротехнических сооружениях еще 14 водохранилищ.

Находясь, как правило, в черте крупных населенных пунктов или выше их и являясь объектами повышенного риска, гидротехнические сооружения, главным образом плотины, при разрушении могут привести к образованию волн прорыва, катастрофическому затоплению обширных территорий, населенных пунктов, объектов экономики, гибели людей, длительному прекращению судоходства, сельскохозяйственного и рыбопромыслового производства.

В общем же подпорные гидротехнические сооружения доказали свою надежность и долговечность – многие из них функционируют десятки и даже сотни лет. Особенно надежны в эксплуатации современные гидросооружения. В то же время 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.

Все это означает, что необходимо рассмотреть сценарии возможных аварий, предусмотреть оценку и составление карт последствий разрушения ГТС, разработать рекомендации по оповещению и спасению людей, заранее планировать аварийно-спасательный и другие неотложные работы, организацию обеспечения населения и формирований, а также координацию взаимодействия работы Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий РФ с другими ведомствами.

 

 

1.Аварии на гидротехнических сооружениях (прорывы плотин)

 

Плоти́на — гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоём для подъёма уровня воды. Также служит для сосредоточения напоров месте расположения сооружения и создания водохранилища.

Обычно плотины входят в комплекс гидротехнических сооружений (гидроузел), сооружаемый в конкретном месте для использования водных ресурсов в различных целях: мелиорации, гидроэнергетики, обводнения пастбищ и прочего. Чаще плотины входят в группу речных гидротехнических сооружений (чем в группу внутрисистемных, расположенных на каналах). Если при этом комплекс сооружений связан с забором воды из реки, то его называют водозаборным гидроузлом.

В общем случае состав гидроузла, где располагают плотины, следующий:

1. Собственно сами плотины (водопропускные или глухие);

2. Головной водозаборный регулятор или водоподъёмная установка;

3. Сооружения гидроэлектростанций;

4. Судоходные шлюзы, бревноспуски;

5. Сооружения по борьбе с наносами (отстойники, промывники, струенаправляющие системы);

6. Рыбоходы и рыбоподъёмники;

7. Водослив;

8. Берегоукрепительные и выправительные сооружения.

По назначению плотины бывают водохранилищные, водоопускающие и водоподъёмные. Подпор уровня воды у водоподъёмных плотин невысок, целью устройства таких плотин является улучшение условий водозабора из реки, использования водной энергии и пр. Водохранилищные плотины отличаются заметно большей высотой, как следствие, большим объёмом создаваемого водохранилища. Отличительной особенностью больших водохранилищных плотин является способность регулировать сток, малые плотины, с помощью которых создают, например, пруды, сток не регулируют. Чаще всего подобное функциональное разделение плотин на водохранилищные и водоподъёмные является условным, в силу трудности определения более важной функции. Вместо этого может использоваться деление плотин по высоте подъёма воды: низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м), средненапорные (15-50 м), высоконапорные (более 50 м).

Поперек рек и речек плотины устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад, которым пользуются как механическою силою или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки.

Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются плотинами для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (реки Мста, Верхняя Волга и другие).

Плотины вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озёр и морей — для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод внутрь страны.

Тип и конструкция плотины определяются её размерами, назначением, а также природными условиями и видом основного строительного материала. Плотины различаются по типу основного материала, из которого они возводятся, по назначению и по условиям пропуска воды.

 

По типу материала

По типу основного материала различают плотины:

• грунтовые

• бетонные

• металлические

• тканевые

• деревянные

• железобетонные

• габионные

По способу возведения

• насыпные

• намывные

• направленного взрыва

По способу восприятия основных нагрузок

• гравитационные

• арочные

• контрфорсные

• арочно-гравитационные

• контр-регулирующие

По условиям пропуска расхода воды

• глухие (не допускают перелива воды через гребень)

• водосбросные

• фильтрующие (пропуск воды осуществляется через тело плотины)

• переливные (катастрофического действия)

Серьезную опасность для населения, техносферы и природной среды представляют аварии на гидротехнических сооружениях. В соответствии с Федеральным законом «О безопасности гидротехнических сооружений» [5] такими сооружениями являются: плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.

Аварии на гидротехнических сооружениях многообразны. Наиболее опасные из них — гидродинамические аварии. Гидродинамическая авария — это авария на гидротехническом сооружении связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации (ГОСТ Р22.05-94). К основным гидротехническим сооружениям, разрушение (прорыв) которых приводит к гидродинамическим авариям, относятся плотины и шлюзы.

Плотины — это гидротехнические сооружения (искусственные плотины) или природные образования (естественные плотины), создающие разницу уровней по руслу реки. Искусственные плотины представляют собой гидротехнические сооружения, созданные человеком для своих нужд и включающие плотины гидроэлектростанций, водозаборов в ирригационные системы, дамбы, перемычки, запруды и др. Естественные плотины возникают в результате действия сил природы, например, в результате оползней, селей, лавин, обвалов, землетрясений. Перед плотиной вверх по водотоку накапливается вода и образуется искусственное или естественное водохранилище.

Участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами называется бьефом. Верхним бьефом плотины является часть реки выше подпорного сооружения (плотины, шлюза), а часть реки ниже подпорного сооружения называется нижним бьефом.

Водохранилища могут быть долговременными или кратковременными. Долговременным искусственным водохранилищем является, например, водохранилище верхнего бьефа плотины гидроэлектростанции, оросительной системы. Долговременное естественное водохранилище может образоваться в результате перекрытия реки после обвала твердых скальных пород. Кратковременные искусственные плотины создаются для временного изменения направления течения реки при строительстве гидроэлектростанций (ГЭС) или других гидротехнических сооружений. Кратковременные естественные плотины возникают в результате перекрытия реки рыхлым грунтом, снегом или льдом.

Прорыв плотины является начальной фазой гидродинамической аварии и представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа через проран в нижний бьеф. Проран — узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье.

В результате прорыва плотины возникает волна прорыва, образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеющая, как правило, значительные высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от размера прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бьефе, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы. Скорость продвижения волны прорыва колеблется в пределах от 3 до 25 км/ч (для горных и предгорных районов — порядка 100 км/ч). Высота волны прорыва находится в диапазоне от 2 до 12 м, а иногда и более.

Основным следствием прорыва плотины при гидродинамических авариях является катастрофическое затопление местности.

Катастрофическое затопление — это гидродинамическое бедствие, являющееся результатом разрушения искусственной или естественной плотины и заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновении наводнения. Потенциальное катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:

• максимально возможными высотой и скоростью волны прорыва;
• расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва в соответствующий створ;
• границами зоны возможного затопления;
• максимальной глубиной затопления конкретного участка местности;
• длительностью затопления территории.

Затопление, вызванное прорывом плотины, распространяется вначале со скоростью волны прорыва и приводит через некоторое время после него к затоплению обширных территорий слоем воды от 0,5 до 10 м и более. Образуются зоны затопления. Зоной возможного затопления при разрушении гидротехнических сооружений называется часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затопляемой в этом случае водой. В зависимости от последствий воздействия гидропотока, образующегося при разрушении гидротехнических сооружений, на территории возможного затопления следует выделить зону вероятного катастрофического затопления. Этой зоной является зона вероятного затопления, на которой ожидается или возможна гибель людей, сельскохозяйственных животных или растений, повреждение или уничтожение материальных ценностей, а также ущерб окружающей природной среде (ГОСТ Р22.0.03-95). Зоны вероятного катастрофического затопления определяются заранее на стадии проектирования гидротехнического сооружения. Параметры зоны зависят от размеров водохранилища, напора воды и других характеристик конкретного гидроузла, а также от гидрологических и топографических особенностей местности. Зоны вероятных, в том числе катастрофических, затоплений и характеристики волны прорыва отражаются на картах или в специальных атласах, составляемых для гидроузлов и крупных плотин.

К катастрофическим затоплениям местности могут привести и прорывы естественных плотин, например прорывы озер, подпруженных ледником, прорывы моренных озер.

Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются динамическое воздействие волны прорыва и водного потока, а также воздействие спокойных вод, затопивших территорию и объекты. Воздействие волны прорыва во многом аналогично действию воздушной ударной волны, образующейся при взрыве. Существенными отличиями этих поражающих факторов являются гораздо меньшая скорость и более высокая плотность вещества у волны прорыва.

В результате крупных гидродинамических аварий могут прерываться подача электроэнергии, прекращаться функционирование ирригационных или других водохозяйственных систем, а также объектов прудового рыбного хозяйства, разрушаться или оказываться под водой населенные пункты и промышленные предприятия, выводиться из строя коммуникации и другие элементы инфраструктуры, гибнуть посевы и скот, выводиться из хозяйственного оборота сельскохозяйственные угодья, нарушаться жизнедеятельность населения и производственно-экономическая деятельность предприятий, утрачиваться материальные, культурные и исторические ценности, наноситься ущерб природной среде, в том числе в результате изменений ландшафта, гибнуть люди.

Вторичными последствиями гидродинамических аварий являются загрязнения воды и местности веществами из разрушенных (затопленных) хранилищ промышленных и сельскохозяйственных предприятий, массовые заболевания людей несельскохозяйственных животных, аварии на транспортных магистралях, оползни, обвалы.

Долговременные последствия гидродинамических аварии связаны с остаточными факторами затопления — наносами, загрязнениями, изменением элементов природной среды.

Согласно международной классификации различается по последствиям пять типов аварий на плотинах.

Тип разрушения	Характер разрушения и его последствий
Разрушение Р-1	Значительное разрушение катастрофического характера, в результате которого восстановление сооружения невозможно
Разрушение Р-2	Разрушение, после которого можно восстановить и эксплуатировать плотину.
Повреждение П-1	Плотина не разрушилась благодаря своевременно принятым мерам.
Повреждение П-2	Авария при первом наполнении водохранилища, не сопровождающаяся разрушением плотины благодаря сработке водохранилища и другим своевременно принятым мерам.
Повреждение П-3	Повреждение плотины во время ее строительства, не помешавшее заполнению водохранилища после принятых мер при завершении строительства.

 

 

2. Организация инженерного обеспечения предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

 

Мероприятия по защите от наводнения, вызванного прорывом гидросооружений, подразделяются на оперативные и предупреждающие. Оперативные выполняются в режиме ЧС, т.е. после разрушения плотины, а предупреждающие заблаговременно на случай ЧС.

Успешное выполнение мероприятий направленных на эффективное действие сил и средств по предупреждению и ликвидации наводнения, а также по снижению возможного ущерба зависит от различных видов обеспечения.

Основным видом обеспечения в период наводнения являются инженерное обеспечение.

Инженерная защита населения и территории предусматривает, прежде всего, выполнение комплекса инженерно-технических мероприятий, которые носят предупредительный характер. Для их осуществления необходимо заблаговременное проектирование и строительство специальных сооружений, предполагающие значительные материальные затраты.

К заблаговременным инженерно-техническим мероприятиям борьбы с наводнениями, вызванным прорывами плотин, относятся:

• регулирование стока в русле реки Уфы, проведение мероприятий на гидросооружениях по отводу паводковых вод, регулирование поверхностного стока на водосбросах;
• обвалование, строительство грунтовых дамб в береговой зоне поселков городского типа, дноуглубление, строительство берегозащитных сооружений, намывка грунта.

Выбор способов защиты зависит от многих факторов: гидравлического режима водотока, рельефа местности, инженерно-геологических и гидрогеологических условий, наличия инженерных сооружений в русле и на пойме, расположения объектов экономики, подвергшихся затоплению. Опыт проведения данных мероприятий показывает, что наибольший экономический эффект и надежная защита пойменных территорий могут быть достигнуты при применении комплексного подхода, т.е. в сочетании активных методов защиты (регулирование водостока) с пассивными (дноуглубление, обваловка, берегозащита).

Инженерное обеспечение включает комплекс задач и мероприятий, которые выполняют все силы территориальной подсистемы. Главная цель – создание условий для предотвращения гибели людей и снижение ущерба, успешного проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСДНР) по защите населения и территории при наводнениях, вызванных прорывами плотин.

Задачи инженерного обеспечения следующие:

• инженерная разведка водного бассейна, состояния защитных сооружений, коммунально-энергетических сетей, путей эвакуации и маршрутов выдвижения сил и средств, районов проведения АСДНР;
• прогнозирование инженерной обстановки в районах возможного затопления и районов прохождения волны прорыва;
• устройство и содержание путей эвакуации и выдвижение сил и средств, ремонта поврежденных дорог и мостов, оборудование переездов через препятствия и железнодорожные пути, прокладка колонных путей;
• оборудование и содержание паромных и мостовых переправ через водные преграды на путях ввода сил в районы проведения АСДНР и эвакуация населения;
• оборудование эвакуационных пунктов, посадка / высадка и обогрев эваконаселения, оборудование районов его расположения;
• добыча и очистка воды, оборудование пунктов обеспечения водой;
• проведение инженерных мероприятий по обеспечению АСДНР в зонах наводнения, вызванного прорывом плотин.

Мероприятия инженерного обеспечения делятся на проводимые заблаговременно и осуществляемые непосредственно при чрезвычайной ситуации.

К заблаговременно проводимым относят:

• анализ обстановки, определение источников и возможных сроков прихода волны прорыва и следующего за ней затопления;
• создание защитных плотин, водоотводных каналов и дамб, заделка брешей и размывов в существующих дамбах берегозащиты в поселках городского типа;
• очистка снега у плотины, откосов больших насыпей, выемок, угрожающих оползнями, сколка льда у опор мостов, плотин, водосливов и ледорезов;
• очистка и подготовка ливневой канализации, разборные мосты на близрасположенных к основной реке водоемах убирают на не затапливаемую территорию;
• проведение агромелиоративных мероприятий, способствующих переводу скоротечного повышенного стока в замедленный подземный (в период половодья);
• организация и приведение в готовность аварийно-спасательных бригад, обеспечение спасателей средствами, инструментами, материалами;
• учет и подготовка всех имеющихся плавательных средств в готовности к применению, учет и подготовка всех защитных сооружений и укреплений линий электропередач и связи, защиты коммунально-энергетических сетей, герметизация всех действующих колодцев;
• проверка состояния защитных дамб и других защитных сооружений в береговой зоне населенных пунктов;
• создание запасов конструкций и строительных материалов;
• организация контроля за уровнем воды в искусственных водоемах и его сбросов;
• создание запасов взрывчатых веществ и средств взрывания и складов для их хранения;
• подготовка временных посадочных площадок для вертолетов;
• определение высотных отметок, при которых населенный пункт подвергается подтоплению.

К основным мероприятиям инженерного обеспечения в ходе наводнения, вызванного прорывом плотины, относятся:

• спасение пострадавшего населения с применением плавательных средств;
• строительство пунктов посадки и высадки;
• восстановление автодорог и железнодорожных путей;
• восстановление и строительство мостов;
• восстановление поврежденных и строительство новых защитных дамб, водоотводящих каналов и т.п.;
• ликвидация аварий на коммунально-энергетических сетях и линиях связи, а также их восстановление;
• спасение и захоронение погибшего скота.

К основным организационным мероприятиям инженерного обеспечения при наводнениях, вызванных прорывами плотин, относятся:

• приведение в готовность органов управления и сил инженерного обеспечения, системы связи и оповещения Министерства по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям;
• усиление дежурно-диспетчерской службы;
• ведение круглосуточного дежурства руководящего состава и органов управления инженерным обеспечением МЧС РБ;
• организация непрерывной инженерной разведки;
• уточнение принятых решений и ранее разработанных планов инженерного обеспечения;
• прогнозирование инженерного обеспечения и масштабов последствий;
• принятие оперативных мер по защите населения и территории;
• повышение устойчивости функционирования объектов экономики (подвергающихся воздействию волны прорыва и затоплению);
• приведение в готовность сил и средств инженерного обеспечения, предназначенных для предупреждения и ликвидации последствий;
• организация руководства инженерным обеспечением АСДНР в зонах затопления;
• организация непрерывного контроля за выполнением мероприятий инженерного обеспечения;
• организация взаимодействия со службами и организациями, выполняющими мероприятия инженерного обеспечения, а также с организациями военного командования, министерства внутренних дел, министерства транспорта, корректировка плана инженерного обеспечения.

Разработка и реализация организационных, правовых и экономических норм на территории субъекта Российской Федерации осуществляется в рамках единой государственной политики в области защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера

 

3. Планирование аварийно-спасательных и других неотложных работ в зоне чрезвычайной ситуации

 

Главными задачами разведки при наводнениях являются:

•  определение границ затопления;  
•  контроль динамики развития наводнения;  
•  установление мест нахождения нуждающихся в помощи людей и сельскохозяйственных животных;  
•  выявление материальных ценностей, подлежащих вывозу из зоны бедствия;  
•  выбор и разведка маршрутов эвакуации людей, животных и материальных ценностей плавсредствами, оборудование причалов;  
•  выбор и оборудование площадок для приземления вертолетов в районе бедствия.

Для выполнения аварийно-спасательных работ назначаются подразделения войск гражданской обороны, поисково-спасательных отрядов (служб), усиленные переправочно-десантными средствами. Для выполнения других неотложных работ, с учетом их характера, назначаются инженерные, инженерно-технические, дорожные подразделения и формирования.

При поиске и спасении пострадавших, находящихся в воде и на затопленных территориях, должны широко использоваться авиационные технологии с применением самолетов и вертолетов.

Применение тех или иных технологий ликвидации заторов (зажоров) льда и обвалов зависит от масштабов наводнений и связанных с ними последствий.

Основным способом разрушения ледяного покрова, ликвидации заторов (зажоров) льда, а также обвалов горных пород являются взрывны. Работы выполняются пиротехническими подразделениями, оснащенными плавсредствами и транспортом, оборудованными для доставки взрывчатых веществ и средств взрывания. При катастрофических наводнениях, особенно на крупных реках Севера и Северо-востока России, текущих с юга на север, практикуется разрушение ледяного покрова, заторов и зажоров льда с использованием бомбардировочной авиации.

Мероприятия по предупреждению наводнений и ликвидации их последствий предусматриваются в планах действий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, разрабатываемых на всех уровнях комиссиями по чрезвычайным ситуациям.

Организация взаимодействия сил ликвидации, последствий наводнений и катастрофического затопления территорий является одним из важнейших факторов, обеспечивающих успех проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ.

При борьбе с наводнениями и катастрофическими затоплениями, вызванными прорывами плотин, выполняются следующие аварийно-спасательные и другие неотложные работы:

• проведение разведки (речной, воздушной, медицинской, пожарной и других видов);
• выполнение эвакуации населения и сельскохозяйственных животных из зоны затопления;
• краткосрочное восстановление подъездных дорог и мостов формирований в район затопления;
• поиск пострадавших в районе затопления, спасение людей (снятие с возвышенных мест с помощью плавающих средств и вертолетов);
• доставка пострадавшим воды, питания и одежды, при необходимости – жилье;
• быстрое возведение дополнительных насыпей, водоотводных каналов и дамб, в т.ч. взрывным методом, чтобы предотвратить дальнейшее затопление, заделка брешей и размывов в существующих дамбах;
• спасение материальных ценностей, в т.ч. демонтаж и вывоз уникального оборудования, производственной документации;
• ликвидация повреждений коммунально-энергетических сетей;
• работы по краткосрочному восстановлению зданий и сооружений путем укрепления конструкций, угрожающих обрушением, откачка из помещений воды;
• оказание помощи во временном восстановлении дорог, снесенных мостов;
• захоронение погибшего скота;
• организация охраны общественного порядка на затопленных территориях;
• оказание первой доврачебной и медицинской помощи и др.