Гидродинамические аварии

1. Гидродинамические аварии

На  территории России в настоящее время  эксплуатируется  более 30 тыс водохранилищ, из которых около 3 тыс вместимостью более 1 млн кубометров и около 60 более 1 млрд кубометров. Разрушение таких объектов несет огромный риск для людей, тк может привести к катастрофическому затоплению местности, населенных пунктов, гибели большого количества людей.

Недавние  катастрофы на реках РФ – прорыв плотины Киселевского водохранилища (Свердловская обл.)  в 1993 г. (общий ущерб – 63,3 млрд руб.), разрушение плотины Тирлянского водохранилища в 1994 г. (Башкортостан) на притоке р. Белой (суммарный ущерб 52,3 млрд руб.), наводнение в Приморье (сентябрь 1994 г.), в Якутии (1999 г. и 2001 г.). Наводнение в Краснодарском крае (июль 2002 г.) привело к разрушению его гидроузла, унесло жизни 114000 человек и причинило материальный ущерб на сумму в 15 млрд руб. [3, 6, 15]. Прорыв плотины Горьковской ГРЭС представляет опасность как для г. Н.Новгорода, так и для области. При прорыве плотины ГРЭС возможно образование зоны катастрофического затопления с общей площадью 1210 км2.

Гидродинамическая авария - это чрезвычайное происшествие,  связанное с выводом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части и неуправляемым перемещением  больших масс воды,  несущих разрушения и затопление обширных территорий.

Гидродинамически опасный объект - сооружение или естественное образование,   создающее разницу уровней воды до и после него.

Гидротехническое  сооружение - народнохозяйственный объект,  находящийся на или вблизи  водной  поверхности, предназначенный для:

- использования  кинетической энергии движения  воды с целью преобразования  в другие виды энергии; 

- охлаждения  отработавших паров ТЭС и АЭС;

- мелиорации;

- защиты  прибрежной территории от воды;

- забора  воды для орошения и водоснабжения; 

- осушения;

- рыбозащиты;

- регулирования  уровня воды;

- обеспечения  деятельности речных и морских  портов,  судостроительных и судоремонтных  предприятий, судоходства; 

- подводной  добычи, хранения и транспортировки  (трубопроводы) полезных ископаемых (нефти и газа).

Разрушение (прорыв) гидротехнических сооружений происходит в результате действия сил  природы или воздействия  человека, а также из- за конструктивных дефектов или ошибок проектирования.

К основным  гидротехническим сооружениям относятся; плотины, водозаборные и водосборные сооружения, запруды.  Система гидротехнических  сооружений  и водохранилищ, связанных единым режимом водоперетока, составляет гидроузел.

Плотины -  гидротехнические сооружения (искусственные плотины) или природные образования (естественные  плотины), ограничивающие сток, создающие водохранилища и разницу уровней воды  по руслу реки.

Основным  следствием прорыва  плотины при гидродинамических авариях является катастрофическое затопление  местности, заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновением наводнения.

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).  

2. Причины и виды гидродинамических ававий

Причинами разрушения (прорыва) ГТС могут быть природные явления или стихийные  бедствия (землетрясения, обвалы, оползни, паводки, размыв грунтов, ураганы и  т.п.) и техногенные факторы (разрушение конструкций сооружения, эксплуатационно-технические  аварии, конструктивные дефекты или  ошибки проектирования, нарушение режима водосбора и др.), а также в  ЧС военного времени – современные  средства поражения (ССП) и террористические акты. 

Начальной фазой гидродинамической аварии (ГА) является прорыв плотины, который  представляет собой процесс образования  прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бъефа через проран в нижний бъеф. Во фронте устремляющегося в проран потока воды образуется волна прорыва. 

Проран – узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье. 

Волна прорыва – волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой. 

Следовательно, поражающее действие волны прорыва  ГА связано с распространением с большой скоростью воды, создающей угрозу возникновения ЧС. 

Поражающий  фактор ГА – волна прорыва гидротехнического сооружения. Основными параметрами ее поражающего действия являются скорость, высота и глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва.

Катастрофическое  затопление – это бедствие из-за гидродинамической аварии, являющееся результатом разрушения плотины и заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновении наводнения. Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:

максимально возможными высотой и скоростью волны прорыва;

расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва в соответствующий  створ (местность);

максимальной  глубиной затопления участка местности;

длительностью затопления территории;

границами зоны возможного затопления.

Катастрофическое  затопление характеризуется:

- 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.  

При разрушениях  гидротехнических  сооружений затопляется  часть прилегающей к реке  местности, которая  называется  зоной возможного затопления.  

Время, в течение которого затопленные  территории могут находиться под  водой, колеблется от 4 часов до нескольких суток.

3. Прогнозирование параметров прорыва плотин

Прогнозирование времени  прорыва естественных плотин базируется на прогнозе уровня воды до  80- 85 % высоты  перемычки водохранилища  с учетом данных прогноза ближайшей  метеостанции.

Сведения  о характеристиках волны прорыва  и  последующего затопления местности  необходимы для принятия решений  для проведения спасательных работ.

4. Мероприятия по  уменьшению  последствий  аварий  на  гидродинамически опасных объектах

Как естественная, так и искусственная плотины должны находиться под пристальным внимание гидрологов и специальных служб.

В случае  опасности прорыва искусственной  плотины необходимо принять меры к его недопущению.

Например:

- регулирование  стока воды;

- форсированная сработка водохранилища;

- транзитный  пропуск воды и др.

Если  существует опасность прорыва естественного  водохранилища, то необходимо  принять  меры  по укреплению стенок плотины, либо вызвать прорыв в менее опасном  направлении.

Для предотвращения   возможных  внезапных  прорывов  плотин, защиты людей и материальных ценностей заблаговременно  выполняется  ряд мер. К числу таковых относятся:

а) административные:

- ограничение  строительства  жилых домов  и объектов народного хозяйства  в местах, подверженных действию  возможной  волны прорыва и  последующего наводнения;

- эвакуация  населения, причем в зонах где время добегания прорывной волны после разрушения плотины составляет до 4 часов;

-  немедленно, а на остальных территориях  -  по мере  возникновения угрозы  затопления.

б) инженерно- технические:

- обвалование  населенных  пунктов  и  сельскохозяйственных  угодий;

- создание  надежных дренажных систем;

- берегоукрепительные  работы  для  предотвращения   оползней, обрушений и пр.;

- устройство  гидроизоляции  и  специальных   укреплений  на зданиях и сооружениях; 

- насаждение  низкоствольных лесов  из  тополей,  ив, ольхи  и березы,  что   увеличивает  шероховатость поверхности  и способствует уменьшению скорости  волны прорыва.

5. Рекомендации по действиям населению в условиях  угрозы разрушения плотин.

Население должно быть ознакомлено с системой предупреждения об опасности. Для оповещения об опасности  могут  использоваться сирены, телефоны, радиовещание, телевещание, средства громкоговорящей связи.

Должны  быть  заранее спланированы возможные маршруты эвакуации на  возвышенные участки местности. Необходимо   продумать, что с собой нужно взять при эвакуации.  

После поступления сигнала оповещения об опасности  разрушения плотины, необходимо  без  промедления  эвакуироваться  на ближайший возвышенный участок  местности и оставаться там до тех пор,  пока не спадет вода или  не будет передано официальное сообщение  о том,  что опасность миновала. После спада воды следует соблюдать  ряд правил.

Необходимо  остерегаться  оборванных  и  провисших  проводов, сообщать о наличии таких  повреждений,   а также разрушениях  канализационных и  водопроводных  магистралей в соответствующие  коммунальные службы.

Нельзя  употреблять  в  пищу продукты, которые  находились в контакте с водными  потоками. Питьевая вода перед  употреблением  должна быть  проверена на пригодность. Колодцы с питьевой водой должны быть осушены и вычищены.

Перед входом  в здание, надо осмотреть  конструктивные повреждения и убедиться, что нет опасности разрушения.

Войдя в  здание, не  следует пользоваться открытым огнем в качестве источника  света, так как возможно присутствие  газа, не использовать  источники  электроэнергии, пока не будет проверена  электрическая сеть. 

Необходимо  открыть  все  двери  и  окна для просушки здания, убрать весь влажный  мусор и дать возможность полам  и  стенам высохнуть. 

6. Основные  поражающие факторы  катастрофического  затопления – разрушительная волна прорыва, водный поток и спокойные воды, затопившие территорию суши и объекта.

Таким образом, основным следствием гидродинамической  аварии (ГА) является образование зоны катастрофического затопления местности. Поражающий фактор ГА – волна прорыва.