МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

         «ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

                                Факультет русского языка и  литературы 
 
 
 

                                РЕФЕРАТ

«Тактика  спасательных работ  и ликвидации последствий  при прорыве плотины  водохранилища» 
 
 

Выполнила: студентка 12гр.

                                                                                                            Факультета русского языка

                                                                                     и литературы

                                                                                   Руденко Е. В

                                                                                                      Научный руководитель:

                                                                             Ширяева 
 
 

                                                      Таганрог

                                                         2011 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     В древних цивилизациях жизненно важным фактором было управление водными ресурсами с целью обеспечения орошения и водоснабжения. Древний Египет можно назвать родиной первых гидротехнических сооружений, где до наших дней сохранились остатки одного из самых ранних ГТС – плотины Сад Эль-Кафар, построенной приблизительно между 2950 и 2750 гг. до н. э. Но бум гидротехнического строительства пришелся на последние 30-40 лет, когда было построено более 85% всех существующих в мире плотин. Водохранилища стали неотъемлемой чертой ландшафта многих стран мира, важным  элементом их национальной экономики, в т.ч. и России

     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.

1. Аварии на гидротехнических  сооружениях (прорывы  плотин) 

Серьезную опасность  для населения, техно-сферы 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 наводне-ний и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохо¬зяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1. Описание рассматриваемой  чрезвычайной ситуации

     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 [2].

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

     Примечание:

     1. При разрушениях типа Р-1 и Р-2 образуется волна прорыва и  затопляется территория, характеризующаяся  низменностями. 

     2. При авариях типа П-1, П-2 и П-3 затопления, как правило, не происходит.

     В связи с этим существует три состояния  гидротехнического сооружения: нет  повреждения, повреждение и разрушение. Следует учесть, что катастрофическое затопление может быть только при  разрушении гидротехнического сооружения.

     1.2. Основные принципы и требования  к организации аварийно-спасательных  и других неотложных работ  в рассматриваемой зоне поражения.

     С возникновением угрозы затопления приводятся в готовность органы управления и  организуется разведка и наблюдение, задача которых - контроль за развитием природных явлений и информирование об обстановке соответствующих должностных лиц.

     С целью предотвращения или уменьшения последствий затопления организуется выполнение следующих мероприятий:

     • укрепление гидротехнических сооружений, устройство дамб, валов и др. сооружений для задержки водных и селевых потоков, а также для сбора ими стоков;

     • разрушение заторов;

     • снижение интенсивности таяния снега и льда;

     • накопление аварийных материалов для заделывания пробоин, прорывов и для наращивания высоты дамб.

     Тщательно проверяется готовность средств  и системы оповещения, подготовки транспортных средств для эвакуации населения, оборудование посадки и выгрузки.

     В целях выполнения спасательных работ  в зонах затопления приводятся в  готовность невоенизированные формирования и другие силы и средства  РСЧС.

     Во  всех населенных пунктах и на объектах,  которым угрожает затопление, выставляются спасательные посты из состава формирований. При угрозе затопления проводятся эвакомероприятия населения из районов, которым угрожает опасность, мероприятия по вывозу материальных ценностей и сельскохозяйственных животных.

     Все мероприятия проводятся с соблюдением  мер безопасности.

     Личный  состав, привлеченный для этих целей, должен быть обучен правилам по соблюдению мер безопасности и приемам спасения утопающих и оказания им первой медицинской  помощи. 
 
 
 
 
 
 
 

     1.3. Основные понятия,  термины и определения 

     Чрезвычайная  ситуация (ЧС): состояние, при котором  в результате возникновения источника  чрезвычайной ситуации на объекте, определенной территории или акватории нарушаются нормальные условия жизни и деятельности людей, возникает угроза их жизни  и здоровью, наносится ущерб имуществу  населения, народному хозяйству  и окружающей природной среде.

     Зона  чрезвычайной ситуации (зона ЧС): территория или акватория, на которой в результате возникновения источника чрезвычайной ситуации или распространения его  последствий из других районов возникла чрезвычайная ситуация.

     Зона  бедствия: часть зоны чрезвычайной ситуации, требующая дополнительной и немедленно предоставляемой помощи и материальных ресурсов для ликвидации чрезвычайной ситуации.

     Пострадавшее  население: часть населения, оказавшегося в зоне чрезвычайной ситуации, перенесшая воздействие поражающих факторов источника  чрезвычайной ситуации, приведших к  гибели, ранениям, травмам, нарушению  здоровья, понесшая материальный и  моральный ущерб.

     Половодье: фаза водного режима реки, характеризующаяся  наибольшей водностью, высоким длительным подъемом воды, выходом ее из русла  на пойму в результате весеннего  таяния снега и ледников в горах (на реках, берущих начало в высокогорье).

     Затопление: Покрытие территории водой в период половодья или паводков.

           Подтопление: Повышение  уровня грунтовых вод, нарушающее нормальное использование территории, строительство  и эксплуатацию расположенных на ней объектов.

           Зона затопления: Территория, покрываемая водой в результате превышения притока воды по сравнению  с пропускной способностью русла.

           Зона вероятного затопления: Территория, в пределах которой возможно или прогнозируется образования  зоны затопления.

           Зона катастрофического  затопления: Зона затопления, на которой  произошла гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений, повреждены или  уничтожены материальные ценности, а  также нанесен ущерб окружающей природной среде.

           Зона вероятного катастрофического  затопления: Зона вероятного затопления, на которой ожидается или возможна гибель людей, сельскохозяйственных животных и растений, повреждение или уничтожение  материальных ценностей, а также  ущерб окружающей природной среде.

     Источник  чрезвычайной ситуации; источник ЧС: Опасное  природное явление, авария или опасное  техногенное происшествие, широко распространенная инфекционная болезнь людей, сельскохозяйственных  животных и растений,  а также применение современных средств поражения, в результате чего произошла или может возникнуть чрезвычайная ситуация.

     Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях; обеспечение безопасности в ЧС: Принятие и соблюдение правовых норм, выполнение эколого-защитных,  отраслевых  или  ведомственных требований и правил, а также проведение комплекса организационных, экономических, эколого-защитных, санитарно-гигиенических, санитарно-эпидемиологических и специальных мероприятий,  направленных на обеспечение  защиты населения,  объектов народного хозяйства и иного назначения, окружающей природной среды от опасностей в чрезвычайных ситуациях.

     Зона  вероятной  чрезвычайной  ситуации;  зона ВЧС: Территория или акватория, на которой существует либо не исключена опасность возникновения чрезвычайной ситуации.

     Зона  временного отселения: Территория, откуда при угрозе или во время возникновения  чрезвычайной ситуации эвакуируют или  временно выселяют проживающее на ней  население  с целью обеспечения  его безопасности.

     Чрезвычайный  режим деятельности РСЧС: Режим функционирования РСЧС, территориальных, функциональных и отраслевых ее подсистем или  звеньев, вводимый при возникновении  чрезвычайной ситуации на подведомственной территории и особо важных объектах различного назначения или в связи  с возникновением зоны чрезвычайной ситуации крупного масштаба.

     Режим повышенной готовности РСЧС:  Режим  функционирования РСЧС, территориальных, функциональных и отраслевых ее отдельных подсистем или звеньев, вводимый при угрозе возникновения чрезвычайной ситуации или получении прогноза о вероятности ее возникновения на определенной части территории России или в отдельной местности.

     Режим повседневной деятельности РСЧС: Порядок  функционирования РСЧС, ее территориальных, функциональных и отраслевых подсистем, при нормальной производственно-промышленной деятельности, радиационной, химической, биологической, сейсмической и гидрометеорологической обстановке, отсутствии эпидемий, эпизоотий и эпифитотий на подведомственной территории. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.4.Природа  возникновения и  классификация факторов  чрезвычайной ситуации 

     Затопление  прибрежных территорий, с находящимися на них населенными пунктами, хозяйственными объектами, может наступить в  результате антропогенных причин: разрушения гидротехнических сооружений или несанкционированных действий человека при эксплуатации этих сооружений (плотин; дамб; перемычек, расположенных выше по течению реки, или системы ирригационных сооружений в орошаемых районах).

     Особенно  большие потери населению и значительный ущерб народному хозяйству может  быть причинен при каскадном расположении гидроузлов, так как в результате разрушения вышележащего гидроузла  образующаяся волна будет приводить  к разрушению плотин гидроузлов, расположенных  ниже по течению реки.

     Прорыв  гидротехнических сооружений может  произойти  из-за воздействия сил  природы (землетрясения, урагана, обвала, оползня и т.п.), конструктивных дефектов, нарушения правил эксплуатации, воздействия  паводков, разрушения основания плотины  и т.д., а в военное время  – как результат воздействия  по ним средств поражения.

     Однако, как правило, такие наводнения возникают  из-за несвоевременного опорожнения  малых водохранилищ, неготовности водоприемников, захламления русел, особенно у мостовых переходов. Из 300 аварий плотин в различных  странах за период с 1902 г. по 1977 г. в 35 % случаев причиной аварии было превышение расчетного максимального сбросного  расхода, т.е. перелив воды через  гребень плотины. Образующаяся при  этом волна имеет большую высоту и скорость движения. Для равнинных  районов скорость такой волны  колеблется в пределах 3..25 км/ч, а  для горных и предгорных районов  достигает величины порядка 100 км/ч.

     Этот  тип наводнений близок по своему характеру  к наводнениям, вызванным выходом  рек из своих берегов из-за продолжительных  и сильных дождей (паводкам). Отличия  заключаются в большей скорости распространения наводнения, а следовательно более сжатых сроках затопления территорий и внезапности, что влечет за собой разрушение мостов, дорог, зданий, а также гибель людей и скота.

     Плотины и дамбы являются гидротехническими  сооружениями напорного фронта, создающими разницу уровней воды.

     В зависимости от времени опорожнения  водохранилищ различают два вида речного стока: волну попуска (образуется при медленном опорожнении водохранилища) и волну прорыва (образуется при  быстром или мгновенном опорожнении  водохранилища).

     Гидротехнические  сооружения напорного фронта являются гидродинамически опасными объектами (ГОО).

     При прорыве ГОО образуется проран, через  который происходит излив воды из верхнего бьефа в нижний и образование волны прорыва. Волна прорыва – основной поражающий фактор этого вида аварий. Воздействие волны прорыва на объекты подобно воздействию воздушной ударной волны взрыва, но отличается от него тем, что действующим телом в этом случае является вода.

     Волна прорыва (попуска) по своей физической сущности представляет собой неустановившееся движение потока воды, который в  своем движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры (см. рис). Она имеет фазы подъема  уровня воды и последующего спада  уровня. Фаза интенсивного подъема  уровня воды называется фронтом волны  прорыва. Фронт волны прорыва  может быть крутым при перемещении  волны прорыва по участкам русла, близким к разрушенному ГОО, и относительно пологим – на значительном удалении от него.

     Вслед за фронтом волны прорыва высота ее начинает интенсивно возрастать, достигая через некоторый промежуток времени  максимума, называемого гребнем  волны прорыва, который движется, как правило, медленнее ее фронта. В результате подъема волны происходит затопление поймы и прибрежных участков местности.

     Площадь и глубина затопления зависят  от параметров волны прорыва и  топографических условий местности. После прекращения подъема наступает  более или менее длительный период движения потока, близкий к установившемуся. Этот период тем длительнее, чем больше объем водохранилища. Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней воды. Хвост волны (конец волны) двигается еще медленнее, чем ее гребень.

     Вследствие  различия скоростей трех характерных  точек (фронта, гребня и хвоста) волна  постепенно «распластывается» по длине  реки, уменьшая свою высоту и увеличивая длительность прохождения в очередном  створе.

     После прохождения волны прорыва русло  реки обычно сильно деформируется вследствие большой скорости течения воды в  волне прорыва.

     Разрушительное  действие волны прорыва является результатом резкого изменения  уровня воды в нижнем и верхнем  бьефах при разрушении напорного  фронта и образования потока, перемещающегося  с большой скоростью, изменения  под его воздействием прочностных  характеристик грунта.

     Основные  оценочные параметры волны прорыва (попуска):

     • максимальная в данном  створе  высота   волны   Нв   и глубина потока Н=Нв + hб (hб – глубина реки до прохождения волны или бытовая глубина);

     • скорость движения Сфр, Сгр, Схв и времена добегания tфр, tгр, tхв характерных точек волны прорыва до различных створов, расположенных ниже гидроузла;

     • длительность прохождения волны Тв в выделенных створах, равную сумме времени подъема Тпод и спада Тсп уровня воды в них;

     • средние Vср и поверхностные Vпов скорости течения в различных створах;

     • наибольшая ширина В затопления речной долины.

     Масштабы  чрезвычайных ситуаций при аварии на ГОО, сопровождающиеся образованием волны  прорыва, зависят от типа и класса гидротехнического сооружения напорного  фронта, от вида аварии (главным образом  от размеров прорана), от параметров водохранилища  и плотины (дамбы), от характеристик  русла в нижнем бьефе, а также  от топографических и гидрографических условий местности, подвергаемой затоплению. Поэтому прогнозирование возможного масштаба такой чрезвычайной ситуации должно осуществляться еще на стадии проектирования ГОО.