Service And maintenance

Безопасность водохранилищ. Основные сценарии разрушения водохранилищ и подпорных сооружений: прорыв напорного фронта, размыв берегов от ветровой волны. Учет опасных сценариев разрушения при проектировании водохранилищ.

Гидроузлы с большими водохранилищами несут потенциальную угрозу ок­ружающей среде в случае их разрушения, соизмеримую с такими природны­ми катастрофами, как наводнения. Аварии приводят к тя­желейшим последствиям для окружающей среды, включая гибель людей, ог­ромные материальные потери, экологические нарушения и др.

Все случаи аварий, их причины тщательно анализируются специалиста­ми, в том числе Международной комиссией по Большим плотинам (ICOLD). На основе такого анализа, накопления знаний вырабатываются рекоменда­ции, направленные на повышение надежности гидротехнических сооруже­ний. Из всех больших плотин, построенных до 1900 г., было разрушено 4 %, до 1950 г. - 2,2 %, в период 1950-1986 гг. - 0,5 %.

В последние десятилетия в гидротехническом строительстве наблюдается тенденция увеличения высоты плотин и объемов водохранилищ, многие из которых аккумулируют десятки кубических километров воды. Более того, большие плотины возводятся во все более сложных природных условиях, и с учетом значительного возрастания нагрузок на сооружения на­порного фронта, ложе и берега водохранилища возрастает возможность их повреждений и аварий.

Поэтому вопросы обеспечения безопасности напорных сооружений гидро­узлов являются главнейшими при проектировании, строительстве и в процес­се эксплуатации.

Обеспечение безопасности гидроэнергетических сооружений регламенти­руется законодательством всех стран. Основным правовым актом в области обеспечения безопасности гидротехнических сооружений в Российской Федерации является Федеральный Закон от 21.07.1997 N 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений». Закон регулирует отношения, возникающие при осуществлении деятельности по обеспечению безопасности при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию, эксплуатации, реконструкции, восстановлении, консервации и ликвидации гидротехнических сооружений, устанавливает обязанности органов государственной власти, собственников гидротехнических сооружений и эксплуатирующих организаций по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений.

Безопасность гидротехнических сооружений - свойство гидротехнических сооружений, позволяющее обеспечивать защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов.

Обеспечение безопасности гидротехнического сооружения – это разработка и осуществление мер по предупреждению аварий гидротехнического сооружения.

Аварийные ситуации могут быть следствием природных факторов в ре­зультате землетрясений, паводков, превышающих расчетные значения, оши­бок при проектировании, строительстве и эксплуатации, диверсий.

Основными причинами аварий плотин являются:

§ перелив воды через гребень плотины при больших паводках в связи с не­достаточной пропускной способностью водосбросов;

§ неблагоприятные воздействия фильтрационного потока в теле плотины и ее основании и вызванные этим суффозионные процессы;

(Суффозия (механическая и химическая) – изменение гранулометрического состава и структуры грунта вследствие выноса фильтрационным потоком его отдельных частиц или растворения содержащихся в грунте водорастворимых солей или их вымыва, в результате чего возможно нарушение прочности грунта.)

§ недостоверная оценка инженерно-геологических условий;

§ старение материалов сооружений;

§ грубые нарушения правил эксплуатации гидроузлов и водохранилищ;

§ отсутствие или низкий профессиональный уровень контроля и оценки со­стояния гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации, несвоевре­менное принятия мер по предотвращению аварийной ситуации.

Анализ данных отказов, повреждений и аварийных ситуаций на ГЭС мира показали, что они были вызваны:

§ природными процессами (паводки, землетрясения, оползни и обвалы) — 30 %;

§ техноприродными процессами (фильтрация, суффозия, эрозия, осадка, просадка, деформации сдвига, криогенные процессы) – 46%;

§ техногенными процессами (обусловленными дефектами проекта, строи­тельства и оборудования) — 24 %.

Следует отметить, что до 40 % происшедших инцидентов и аварий плотин так или иначе связаны с нарушениями в работе контактной зоны плотины и ее основания.

Австрийский геотехник Л. Мюллер писал: "... Плотина должна вступить с основанием в брак, однако большей частью это брак бывает неравным: она молода и красива, стройна и хорошо сложена, он дряхл и слаб, его лицо по­сечено морщинами и трещинами.... Ему достаются все тяготы, которые он терпеливо переносит, будучи к счастью умнее, чем все ее расчеты, и сам справляется с трудностями. Если же он становится слабым, он получает инъ­екции. Если же, несмотря ни на что, он теряет внутреннее равновесие, то он разрушается. Тогда приходит конец и ее существованию". Именно зона со­пряжения плотин с основанием требует особого внимания при обеспечении их безопасности.

Наиболее серьезные последствия имеют аварии, связанные с прорывом напорного фронта ГТС и оползнями.

Прорыв напорного фронта гидроузла

Прорыв напорного фронта гидроузлов приводит к человеческим жертвам, огромным материальным потерям, к тяжелейшим последствиям для окружа­ющей среды. На урбанизированной территории в зоне возможных затопле­ний во многих случаях размещается множество промышленных предприятий, складов различных материалов, отходов производства и других объектов, раз­рушение которых может принять масштабы экологической катастрофы тран­сграничного характера.

В 1923 г. в результате разрушения арочно-гравитационной плотины Глено (Италия) высотой 75 м погибло около 500 чел., в 1927 г. разрушение гравита­ционной плотины Сент- Френсис (США) высотой 63 м привело к гибели свы­ше 400 чел., убытки составили 10 млн. долларов.

В 1978 г. разрушение грунтовой плотины Титон (США) высотой 93 м принесло ущерб до 1 млрд. долларов, человеческие жертвы оказались относительно небольши­ми благодаря своевременному оповещению населения в опасной зоне.

Авария развивалась следующим образом. При наполнении водохранилища в 150 м ниже плотины появились ключи, расход по которым начал увеличиваться. Затем в основании плотины появилось отверстие, через которое стала течь мутная вода с глинистыми частицами. Расход воды увеличился до 20 м³/сек. Началась сработка нижележащих водохранилищ и эвакуация населения. На верхней грани появилась воронка, через которую уходила вода, гребень плотины провалился. В течение часа вышло около 3000 куб. м грунта, плотина разрушилась.

Стоимость строительства плотины составляла 40 млн. долларов, ущерб от аварии –
1 млрд. долларов. Авария в 25 раз оказалась дороже стоимости сооружения.

При строительстве плотины были допущены ошибки: суглинистое ядро по проекту положили на скальный грунт основания, но при этом суглинистый грунт не мог заполнять неровности и трещины в скале, он завис и образовал полости – пути сосредоточения фильтрации. В результате произошел смыв, вынос частиц, и авария нарастала катастрофически. Возник, так называемый «арочный эффект» - грунт завис над твердыми стенками, сжимающие напряжения не передавались на основание плотины. Постепенно ядро было размыто снизу вверх. Только верхняя часть плотины держалась в виде арки.

Первым признаком аварии был выход ключей ниже плотины. Фильтрация воды продолжалась по трещинам в скальном основании, потом трещины забились суглинком, начали забиваться поры аллювия – потом фильтрация началась по контакту аллювия в основании плотины и ядра. Это привело к развитию воронки в верхней грани и прорыву плотины.

Рис.19.1. Авария на плотине Титон, США, 1978 г.

В 1959 г. в результате аварии арочной плотины Мальпассе (Франция) вы­сотой 66 м был разрушен город Фрежюс и погибло более 500 чел. Река Рейран, на которой была построена плотина, полностью высыхает в течение летних месяцев и становится многоводной зимой и весной. Чтобы обеспечить круглый год водопотребление, было решено построить плотину, хотя геологические изыскания, сделанные в 1946, показали, что основание имеет сложную структуру и не подходит для строительства. Тем не менее, было решено возвести арочную плотину. Арочная плотина выгнута вверх по течению, при этом давление воды приводит к увеличению давления в береговых примыканиях. Поэтому важное значение для строительства такой плотины имеет геологическое строение основания.

Рис.19.2. Авария на плотине Мальпассе, Франция, 1959 г.

Множество факторов, которые внесли вклад в эту аварию, сегодня кажется очевидными. Геологическое строение скального основания не было достаточно исследовано из-за недофинансирования. Но было известно, что в 4 км ниже по течению плотины велась добыча антрацита (каменного угля), и можно было предположить, что строение основания плотины может привести в последующем к проблемам. В основании плотины были выявлены тонкие угольные прослойки в серых кристаллических сланцах и сланцах с большими областями мягкого белого флюорита. В регионе с погодными крайностями – жаркое засушливое лето и зима с проливными дождями – такое строение основания могло вызвать осложнения при эксплуатации плотины, так как различные виды типы скального грунта на изменение температуры и влажности реагируют по-разному.

Плотину строили два с половиной года. Начатое в день «Жертв первоапрельской шутки» в 1952 г., строительство приостанавливалось несколько раз из-за недостатка финансирования и трудовых споров, длительных периодов отсутствия цемента. Это привело к негомогенной структуре плотины.

После строительства плотины в 200 м от нее строили эстакаду, и взрывы при строительстве не могли не оказать влияния на плотину.

Плотина была построена в декабре 1954, и постепенно заполнилась за следующие пять лет. С осенними дождями ноября 1959, вода была все еще на 7 метров ниже НПУ, когда небольшая фильтрация была обнаружена по правому берегу. Расходы фильтрации росли быстро, указывая на серьезную опасность, но население не было уведомлено.

Сильный ливень начался с 19 ноября, продолжался до декабря, свой вклад внесла волна прилива на средиземноморское побережье 2-ого декабря. И водохранилище заполнилась впервые, вода подошла к гребню плотины.

Смотритель плотины хотел сообщить властям, но телефоны не работали из-за забастовки телефонной компании. Когда он наконец дозвонился и попросил разрешения открыть дополнительно затворы, чтобы выпустить часть воды, но власти, чтобы не допустить повреждения новым опорам моста, построенным для автострады с 700 м ниже по течению, ему отказали.

После большего количества осмотров днем, затвор был наконец открыт в 18-00, и уровень воды начал понижаться на несколько сантиметров. Это было слишком мало и слишком поздно. В 21-13, в то время как смотритель плотины был дома с его женой и 3-летним сыном в 2 км ниже по течению, плотина прорвалась, образуя стену 40 м высотой, которая обрушилась на долину.

Непосредственно ниже плотины были несколько зданий, деревни Malpasset, Bozon, добывающая деревня и участок строительства автострады. Когда произошел прорыв, масса воды оторвала и унесла 600 тонные блоки цемента на 1.7 км вниз по течению, разрушая всё на своем пути. Большинство находящихся здесь людей погибло, включая всю деревню Malpasset и рабочих строительства.

В 1979 г. самая разрушительная авария плотины Морви-Мачу высотой 60 м произошла в штате Гуджерат (Индия), в результате которой было разрушено 68 дере­вень, уничтожено 12,7 тыс. домов, число погибших так и не удалось определить, называют цифры 5- 15 тысяч человек.

В настоящее время нельзя исключить полностью возможность аварии плотины, хотя для сов­ременных плотин их вероятность мала и оценивается в среднем на каждую 1000 плотин одной серьезной аварией, среди которых имеются и аварии с тя­желыми последствиями для окружающей среды.

Поэтому в соответствии с требованиями норм при проектировании выпол­няется оценка последствий аварийной ситуации с прорывом напорного фрон­та гидроузла, включающая:

− определение возможных причин возникновения аварии с прорывом напорного фронта;

− определение сценариев развития аварии – наиболее вероятного и максимального по последствиям;

− определение возможного распространения и параметров волн прорыва на всем протяжении реки ниже гидроузла;

− оценку зоны затопления волн прорыва и возможных последствий для населения и окружающей среды.

В современных условиях система мониторинга на базе контрольно-измери­тельной аппаратуры (КИА) в большинстве случаев позволяет заблаговремен­но выявить возможные нарушения и принять меры для недопущения аварий­ных ситуаций.

Размыв берегов

Многие крупные аварии гидротехнических сооружений с тяжелейшими последствиями для окружающей среды вызваны оползнями с обрушением скальных массивов береговых склонов.

Создание глубоких водохранилищ со значительной сработкой уровней в долинах с крутыми склонами при неблагоприятных инженерно-геологических условиях приводит под влиянием техногенных воздействий к активиза­ции древних и образованию современных оползней. Причем к самым тяже­лым авариям приводят оползни, которые произошли в период эксплуатации гидроузла.

Многие аварии гидроузлов вызваны оползнями в зоне береговых склонов водохранилища и непосредственно в пределах гидроузла. Объем таких ополз­ней может составлять миллионы и десятки миллионов кубических метров скальной породы. Максимальный объем в 1500 млн. кубических метров име­ет древний оползень, обнаруженный на береговом склоне водохранилища Ревельсток (Канада).

Оползень объемом 3 млн. м³ в 1959 г. разделил на две части водохранили­ще гидроузла Понтезей (Италия), существенно уменьшив его объем.

Оползень объемом 1,2 млн. м³, вызванный обильными дождями, в 1983 г. на гидроузле Гуавьо (Колумбия) перекрыл автодорогу и обрушился на служеб­ные помещения, в результате чего погибло 140 человек.

Обрушение береговых склонов водохранилищ в результате оползней могут вызвать образование высоких волн в водохранилище, как это было в 1963 г. в водохранилище арочной плотины Вайонт (Италия) на реке Вайонт в провинции Венеция. Плотина, построенная в 1961 г. высотой 261,6 м, длиной по гребню 190 м и шириной 3,9 м, считается одной из самых «изящных» в мире.

9 октября 1963 года около 22:35 здесь произошла одна из самых крупных аварий в истории гидротехнического строительства, унесшая жизни, по разным оценкам, от 2 до 3 тысяч человек. В чашу водохранилища за 20-30с обрушился огромный горный массив длиной 2 км, площадью 2 км² и объёмом около 0,2-0,3 км³, который до этого находился в состоянии незначительной подвижности. Чаша водохранилища оказалась заполненной горной породой до высоты 175 м над уровнем воды. Оползень вызвал перелив воды через гребень плотины объёмом более 50 млн. м³. Водяной вал, прошедший со скоростью около 12 м/с по нижележащим территориям, имел высоту до 90 м. Было разрушено несколько сёл и деревень, хотя с момента возникновения оползня до полного разрушения объектов в нижнем бьефе прошло всего 7 минут.

Основными причинами, послужившими началу оползня, считаются:

• поднятие горизонта грунтовых вод в долине, вызванное строительством плотины;
• продолжительные дожди летом 1963 года.

Плотина устояла, хотя и выдержала нагрузку в несколько раз превышающую расчетную. На уровне гребня было смыто лишь около метра бетонной кладки.

Рис.19.3. Плотина Вайонт, Италия

Аварийные ситуации на гидроузлах могут возникать также из-за круп­ных оползней, перекрывающих речные долины выше по течению и обра­зующих временные озера. Так, крупный оползень объемом 40 млн м³, вызванный дождями, в 1987 г. перекрыл р. Адда выше водохранилища Вальтеллина (Италия), образовав озеро объемом 20 млн м³. В связи с угрозой его прорыва 80 тыс. человек было эвакуировано, а для снижения уровня озера был прорыт канал длиной 7 км, выполнены туннели для пропуска паводко­вых вод.

Важнейшей задачей является раннее выявление в процессе изысканий оползнеопасных участков в зоне водохранилища и гидроузла и разработка в проекте необходимых мероприятий по недопущению образования оползней при строительстве и эксплуатации гидроузла, а также системы контроля за их поведением.

Сейсмические явления

Большинство высоких плотин с крупными водохранилищами построено в горных и предгорных районах, характеризующихся высокой сейсмичностью.

При возведении плотин в горных условиях с глубокими водохрани­лищами значительно уменьшаются отрицательные факторы воздействия на ок­ружающую среду, включая резкое сокращение площади затопления земель, пе­реселения населения и др. В сейсмически активных районах эксплуатируются многие ГЭС с крупными водохранилищами емкостью свыше 1 км³ и высокими плоти­нами, например, арочные Ингурская (Грузия) высотой 271 м, Чиркейская (Россия) высо­той 236 м, гравитационная Токтогульская (Киргизстан) высотой 215 м, арочно-гравитационная Саяно-Шушенская (Россия) высотой 244 м, грунтовая Нурекская (Таджикистан) высотой 300 м, практически все плотины Японии. Важнейшей задачей является обеспечение сейсмостойкости таких плотин при землетрясениях.

Землетрясения представляют собой движение земной поверхности, вызванные воздействием сейсмических волн.

Известны примеры, когда причиной разрушения гидротехнических сооружений явились именно сильные землетрясения. Так, на гравитационной плотине Койна (Индия), построенной в 1962 г., высотой 103 м в 1967 г. после заполнения водохрани­лища на 100 м землетрясение амплитудой 6,3 по шкале Рихтера вызвало серь­езные повреждения плотины и человеческие жертвы. В результате заполнения водой образовавшегося водохранилища огромное давление воды на грунт привело нижележащие горные породы в напряженное состояние, что и послужило причиной землетрясения.

Повреждения и аварии плотин, вызванные землетрясениями, составляют 1 % от их общего числа.

Рис.19.4. Плотина Койна, Индия

Карст

Карстовые явления, связанные с работой подземных вод, развиваются в растворимых породах, в первую очередь это известняки, гипсы, соленосные породы. С проблемой карста приходится сталкиваться на многих гидро­узлах.

Изменение гидрогеологических условий, вызванное подпором подземных вод и фильтрацией из водохранилища, может существенно влиять на интен­сивность и характер карстовых процессов, приводя к образованию полостей, провальных воронок и, в конечном счете, к аварийным ситуациям.

Поэтому обычно избегают возводить гидроузлы на участках, где имеют место карстовые явления, а при обнаружении в процессе строительства ги­дроузлов карста в большинстве случаев строительство прекращалось.

Од­нако в ряде случаев гидроузлы возводились в условиях карстовых явлений после проведения тщательных исследований и выполнения необходимых инженерных мероприятий в их основании, направленных на обеспечение водонепроницаемости, например, плотина Жениссиа (Франция), возведен­ная на известняках с карстовыми пустотами, заполненными глинами, аро­чная плотина Кастийон (Франция) высотой 100 м, плотина Дуглас (США), которые нормально эксплуатируются.

На ГЭС Хоабинь (Вьетнам) с контрфорсной плотиной высотой 128 м, в напорный фронт входит водораздельный массив закарстованных известняков шириной 600 м, в котором карстующиеся породы составляют 78 % общего объема массива. ГЭС Хоабинь является объектом исключительно сложным по совокупности природных, производственных и эксплуатационных условий, таких, как:

- тропический климат с годовой суммой осадков 2000 мм;

- 8-бальная сейсмичность района;

- наличие карстовых и оползневых явлений в зонах бортовых примыканий плотины;

- наличие водопроницаемых аллювиальных отложений в основании плотины на русловом участке мощностью до 60м.

Самая опасная верхняя зона массива характеризова­лась частыми крупными сообщающимися, частично заполненными карстовы­ми полостями и пещерами, сильной закарстованностью зон тектонических разломов, высокой проницаемостью по сосредоточенным путям фильтрации. Для снижения фильтрационных потерь, недопущения суффозионного выно­са заполнителя карстовых полостей и возникновения прогрессирующей фильтрации из водохранилища в массиве был выполнен комплекс противо­фильтрационных мероприятий, включая цементационную завесу, заполнение бетоном крупных карстовых полостей, участки бетонных стенок. Опыт более чем 10-летней эксплуатации ГЭС Хоабинь свидетельствует об эффективности этих мероприятий.

При наличии участков закарстованных пород в ложе водохранилища во многих случаях требовалось выполнение на этих участках большого объема противофильтрационных мероприятий включая цементационную завесу, заполнение бетоном крупных карстовых полостей, участки бетонных стенок.

Рис.19.5. Плотина ГЭС Хоабинь, Вьетнам

Мероприятия по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений

В законодательных и нормативных актах всех стран регламентируются требования по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений и надзору за их безопасностью.

Основными принципами в обеспечении безопасности гидротехнических сооружений являются предупреждение аварий и эффективное снижение опасности, если невозможно избежать аварии.

Проблема безопасности гидротехнических сооружений является комплекс­ной и связана с их проектированием, строительством и эксплуатацией.

При проектировании должны быть разработаны решения, обеспечивающие безопасную длительную эксплуатацию сооружений, для чего необходимо:

− выявить и учесть при изысканиях и проектировании особенности и не­благоприятные факторы природных условий района створа гидроузла и водо­хранилища, зоны их влияния, включая гидрологические, климатические, ин­женерно-геологические, сейсмические условия;

− использовать данные натурных наблюдений на строящихся и эксплуатируемых аналогичных сооружениях, результаты анализа повреждений и аварий плотин;

− применять современные методы расчета и модельных исследований для обоснования параметров конструкций сооружений и их оснований, мероприятии в зоне водохранилища, нижнего бьефа, определения максимального расчетного паводкового расхода;

− выбрать оптимальное местоположение створа, компоновку, типы и техно­логии возведения сооружений, исходя из нормативных требований обеспече­ния безопасности и условий экономической эффективности;

− разработать систему контроля, включая КИА, за состоянием сооружений;

− разработать правила эксплуатации и критерии безопасности сооружений.

Так, при проектировании высокой Асуанской плотины (Египет), в случае разрушения которой волна прорыва из огромного водохранилища объемом 168,9 км³ способна привести к катастрофическим разрушениям в долине Ни­ла, где сосредоточено основное население страны, учитывая высочайшую от­ветственность плотины, сейсмичность района, были приняты дополнительные меры по обеспечению надежности, в том числе:

− ширина гребня увеличена до 40 м и он поднят на 13 м выше максималь­ного уровня воды;

− созданы две дублирующие системы противофильтрационной защиты;

− в расчетах прочности и устойчивости приняты коэффициенты запаса бо­лее высокие, чем рекомендуемые нормами.

В период строительства должны быть обеспечены:

− выполнение работ опытным и квалифицированным персоналом;

− соответствие выполняемых работ проекту, включая конструктивные ре­шения, технологию возведения, качество используемых материалов;

− после вскрытия котлованов анализ и оценка соответствия реальных ин­женерно-геологических условий принятым при проектировании;

− организация наблюдений за состоянием сооружений, откосов котлованов, карьеров и горных выработок;

− постоянный контроль за качеством строительных работ.

В практике гидротехнического строительства в основном успешно приме­няются разнообразные укрепительные мероприятия по обеспечению устой­чивости оползневых склонов. К ним относятся изменение конфигурации склона (со срезкой его верхней части и пригрузкой нижней части), примене­ние различных типов анкеров, устройство контрфорсов, подпорных стенок, Цементация, дренирование массива и др. Укрепительные мероприятия применены на многих гидроузлах, которые успешно эксплуати­руются, причем в большинстве случаев используются комбинированные спо­собы крепления с выполнением комплекса укрепительных мероприятий.

На Саяно-Шушенской ГЭС (Россия) для обес­печения устойчивости обвалоопасных массивов, расположенных над монтажной площадкой и зданием служебно-производственного корпуса, была выполнена подпорная стенка с заанкеренными контрфорсами.

Обнаружение в период строительства ухудшения ин­женерно-геологических усло­вий, включая оползнеопасные участки, во многих случаях тре­бовало изменения проектных решений по конструкции со­оружений, технологии возведе­ния, перехода на новый створ. Так, обнаруженные в процессе строительства плотины Клайд (Новая Зеландия) оползневые участки, не выявленные при проектировании, потребовали выполнения дополнительных укрепительных мероприятий, и увеличение сроков на два года, что вызвало удорожание строительства на 116 млн. долларов.

Для обеспечения безопасности при эксплуатации гидротехнических соору­жений и водохранилищ с учетом опасных природных и техногенных воздей­ствий на прилегающих к ним территориях необходимо:

− соблюдать нормы и правила эксплуатации с выполнением обслуживания квалифицированным персоналом;

− планово проводить ремонтные и профилактические работы;

− в составе мониторинга осуществлять постоянный контроль за состоянием гидротехнических сооружений, природных и техногенных воздействий на них, на основе которого регулярно выполнять оценку безопасности сооружении;

− по результатам контроля своевременно выполнять уточнение критериев безопасности;

− в случае снижения безопасности гидротехнических сооружений выпол­нить анализ причин снижения, своевременно осуществить разработку и реа­лизацию мер по обеспечению их состояния требованиям безопасности и пре­дотвращению аварий;

− поддерживать в постоянной готовности системы оповещения о чрезвычайных ситуациях;

− незамедлительно информировать государственные органы об угрозе аварии, а в случае непосредственной угрозы прорыва напорного фронта гидро­узла - население и организации в зоне возможного затопления.

В практике эксплуатации крупных гидротехнических сооружений было много случаев, когда своевременное обнаружение нарушения условий нор­мальной эксплуатации и принятие необходимых мер, включая частичное или полное опорожнение водохранилищ, выполнение укрепительных и вос­становительных мероприятий, позволило избежать тяжелых аварийных си­туаций. Например, в связи с раскрытием трещин и повышением фильтрации в основании арочной плотины Кельнбрайн (Авст­рия) высотой 200 м, были выполнены восстановительные работы на сумму 160 млн. долларов при стоимости плотины 130 млн. долларов.

Развитие знаний и компьютерных технологий в на­стоящее время позволяет осуществлять действенный контроль за безопасно­стью гидротехнических сооружений на базе компьютерных программ, ис­пользуя данные КИА, с анализом неблагоприятных факторов, их причин, что дает возможность оперативно принять решения по мерам для обеспечения безопасности. Такой контроль входит в состав системы мониторинга ок­ружающей среды.

Серьезной проблемой обеспечения безопасности является старение плотин в процессе эксплуатации. Значительная часть больших плотин имеет возраст свыше 50 лет, во многих случаях их параметры не соответствуют требовани­ям современных нормативов. Необходимы проверка их действительного со­стояния, надежности работы, всесторонний анализ выявленных недостатков и повреждений, разработка проекта усиления их конструкции, ликвидации повреждений и выполнение современной системы контроля, чтобы обеспе­чить безопасность и продлить срок эксплуатации до 100 лет и более.

В системе обеспечения безопасности гидротехнических сооружений большое значение имеет обязательный государственный надзор за их безопа­сностью, который осуществляется в процессе проектирования, строительства и эксплуатации, в том числе при получении разрешения на строительство, ввод в эксплуатацию объекта. Такой надзор также включает периодическую проверку при эксплуатации состояния гидротехнических сооружений и соот­ветствия требованиям безопасности.

Обеспечение безопасности ГТС в РФ осуществляется на основа­нии следующих общих требований Федерального Закона №117-ФЗ:

- обеспечение допустимого уровня риска аварий ГТС;

(допустимый уровень риска – значение риска аварии ГТС, установленное нормативными документами, риск аварии ГТС – мера опасности, характеризующая возможность возникновения аварии ГТС и тяжесть ее последствий для здоровья, жизни людей, имущества и окружающей природной среды).

- разрешительный порядок осуществления деятельности по проектированию, строительству и эксплуатации ГТС;

- непрерывность эксплуатации ГТС согласно разработанным регламентам;

- осуществление мер по обеспечению безопасности ГТС, в том числе установление критериев их безопасности, оснащение техническими средствами для постоянного контроля за состоя­нием, обеспечение необходимой квалификации работников, обслуживающих ГТС;

(критерии безопасности – предельные значения количественных и качественных показателей состояния ГТС и условий его эксплуатации, соответствующие допустимому уровню аварии ГТС, утвержденные в установленном порядке).

- необходимость заблаговременного проведения комплекса мероприятий по максимальному уменьшению риска возник­новения чрезвычайных ситуаций на ГТС;

- достаточное финансирование мероприятий по обеспе­чению безопасности ГТС;

- ответственность за действия (бездействие), которые пов­лекли за собой снижение безопасности ГТС ниже допустимого уровня.

На стадиях проектирования, строительства, ввода в эксплуатация, вывода из эксплуатации ГТС, реконструкции, консервации, капитального ремонта собственник или эксплуатирующая организация разрабатывает декларацию безопасности ГТС – документа, в котором обосновывается безопасность ГТС и определяются меры по обеспечению безопасности с учетом класса ГТС.

Наглядным примером того, к чему может привести строительство ГТС без соблюдения норм и контроля со стороны государства может служить негативный опыт строительства плотин, дамб и других гидротехнических сооружений в Китае в 60-е годы прошлого века в так называемый период Великого скачка.

Возведенные тогда сооружения во многих районах Китая представляют большую угрозу для населения. Это относится, прежде всего, к небольшим сооружениям на малых водохранилищах емкостью от 1 до 10 млн. м³. Только в одной провинции Хэнань, например, из 110 построенных таких плотин и дамб к 1966 г. половина разрушилась. К 1973 г. насчитывалось 10 тыс. малых водохранилищ, из них 4,5 тыс. (более 40%) были построены с серьезными нарушениями. Выбор створа плотин не отвечал геологическим условиям и требованиям безопасности. 3начительнаячасть сооружений находилась в аварийном состоянии из-за проектных ошибок, низкого качества строительства и неудовлетворительной эксплуатации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреянов В.Г. Гидрологические расчеты при проектирование малых и средних ГЭС. Под ред. Д.Л.Соколовского и К.П.Воскресенского., Л., Гидрометеоиздат, 1957, 523 с

2. Арсеньев А.Г. Основы водохозяйственного проектирования. Учебное пособие. -Л.изд.ЛПИ, с.108 (ЛГМИ)

3. Арсеньев Г.С. Основы управления водными ресурсами водохранилищ. Учебное пособие. – СПб.: Изд.РГГМУ, 2003 – 78 с.

4. Арсеньев Г.С. Основы управления гидрологическими процессами: водные ресурсы. Учебник. –СПб.: изд.РГГМУ, 2005-231 с.

5. Бабиков Б.В. Гидротехнические мелиорации: Учебник для вузов. 4-е изд., стер. – СПб: Издательство «Лань», 2005. – 304 с.

6. Бахтиаров В.А.. Водное хозяйство и водохозяйственные расчеты. –Л.:Гидрометеорологическое издательство, 1961.-430 с.

7. Буслаев И.В. Сложные водохозяйственные системы (методы гидрологического обоснования, моделирования и оптимизации решений) – Алма-Ата «Наука» КазССР, 1980.

8. Быков Л.С. и др. Гидротехнические сооружения на внутренних водных путях. – М.: Транспорт, 1987.

9. Великанов А.Л., Коробова Д.Н., Пойзнер В.И. Моделирование процессов функционирования водохозяйственных систем. –М.:Наука, 1983.

10. Водный кодекс Российской Федерации.

11. Гаврилов А.М.Основы учета стока на гидроэлектростанциях. (Пособие для гидрологов).Л.,Гидрометеорологическое изд-во, 1965 г.

12. Гидротехнические сооружения. Учеб.пособие для вузов. Под ред.Н.П.Розанова,М.Стройиздат, 1978, 647 с.

13. Гидротехнические сооружения./Г.В.Железняков, Ю.И.Ибад-заде, П.Л.Иванов и др.:Под общ.ред.В.Г.Недриги.-М.:Стройиздат, 1983.-543 с.

14. Гидротехнические сооружения/Н.П.Розанов, Я.В.Бочкарев, В.С. Лапшенков и др.; Под ред. Н.П.Розанова.-М.: Агропромиздат, 1985 г., 432 с.

15. Гидротехнические сооружения: Учеб. для вузов: 1 и 2 части/Л.Н.Рассказов, В.Г.Орехова, Ю.П.Правдивец и др.: Под ред.Л.Н.Рассказова.-М.:Стройиздат, 1996.

16. Гидроэлектростанции малой мощности: Учеб.пособие/Под ред.В.В.Елистратова. СПб:Изд-во Политехнического ун-та, 2005 г.

17. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов СССР/Под общей редакцией П.С.Непорожнего. Изд.2-е, перераб. и доп., М,Энергоиздат, 1982 г.

18. Гидроэнергетика и окружающая среда/Под общ.ред.Ю.Ландау, А.Сиренко: Монография.-К.Либра,2004.-484 с.

19. Гидроэнергетика: Учебник для вузов/А.Ю.Алесандровский, М.И.Кнеллер, Д.Н.Коробова и др. Под ред.В.И.Обрезкова.-2-е изд., перераб. и доп.-М.Энергоатомиздат, 1988.-512 с.

20. Голованов А.И., Кожанов Е.С., Сухарев Ю.И. Ландшафтоведение. – М: КолоС, 2008. – 216 с

21. Градостроительный кодекс Российской Федерации

22. Гришин М.М. Гидротехнические сооружения. Часть I. Часть II. М. Гос. изд-во литературы по строительству и архитектуре.,1955 г.

23. Емельянов А.Г. Основы природопользования: Учеб. для студ. высших учеб. заведений. -М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 304 с.

24. Замарин Е.А. Проектирование гидротехнических сооружений. Изд 2-е, перераб. и доп., М., гос.изд-во сельскохозяйственной литературы, 1949 г.

25. Использование водной энергии. Под ред.Д.С.Щавелева. Учебное пособие для вузов. Л., «Энергия», 1976 г., 656 с.

26. Кавешников Н.Т. Менеджмент водохозяйственного производства и охраны окружающей среды. – М.: КолоС, 2008.-309 с.

27. Кавешников Н.Т., Карев В.Б., Кавешников А.Н. Управление природопользованием; под ред. Н.Т.Кавешникова.-М.:КолоС, 2006. – 360 с.

28. Колесников С.И. Экологические основы природопользования. М.:ИКЦ «МарТ»; Ростов-на-Дону, «МарТ», 2005. – 336 с.

29. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы управления водохозяйственными системами. М.:Наука, 1982. -271 с.

30. Курганов А.М. Водозаборные сооружения систем коммунального водоснабжения. Учеб.пособие/ Изд-во «АСВ», СПбГАСУ.-М.; СПб, 1998-246 с.

31. Львович А.И. Защита вод от загрязнения. –Л., Гидрометеоиздат, 1977. – 107 с.

32. Малинин Н.К. теоретические основы гидротехники.: Учебник для вузов.-М.Энергоатомиздат, 1985.-312 с.

33. Маслов Б.С., Минаев И.В., Губер К.В. Справочник по мелиорации.-М.: Росагропромиздат, 1989-384 с.

34. Мелиорация и водное хозяйство. 4. Сооружения: М 47 Справочник/Под ред. П.А.Полад-заде. –М.: Агропромиздат.,1987.-464 с.

35. Методические основы водохозяйственных расчетов при проектировании водохозяйственных систем:Учебное пособие/Л.Т.Раткович, С.А.Соколова/Московский государственный университет природообустройства.2002.,119 с.

36. Методические рекомендации по прогнозированию переформирования водохранилищ. П 30-75 ВНИИГ, Л.ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева, 1975.,62 с.

37. Михалев М.А. Инженерная гидрология.:Учеб.пособие.СПб.:Изд-во Политехн.ун-та,2006., 360 с.

38. Непорожний П.С., Обрезков В.И. Введение в специальность: Гидроэнергетика:Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд. перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-352 с.

39. Плешков Я.Ф.. Регулирование речного стока. Водохозяйственные расчеты. Л. Гидрометеоиздат.1971 г., 507 с.

40. Пособие к СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». М. Стройиздат 1990.

41. Постановление Правительства Российской Федерации «О порядке организации и проведения государственной экспертизы проектной документации и результатов инженерных изысканий» (с изменениями от 29.12.2007 г., 16.02.2008 г.).

42. Постановление Правительства Российской Федерации № 20 от 19.01.2006 г. «Об инженерных изысканиях для подготовки проектной документации, строительства, реконструкции объектов капитального строительства»,

43. Постановление Правительства Российской Федерации № 83 от 13.02.2006 г. «Об утверждении Правил определения и предоставления технических условий подключения объекта капитального строительства к сетям инженерно-технического обеспечения и Правил подключения объекта капитального строительства к сетям инженерно-технического обеспечения».

44. Постановление Правительства Российской Федерации № 840 от 29.12.2005 г. «О форме градостроительного плана земельного участка»,

45. Постановление Правительства Российской Федерации № 87 от 16 февраля 2008 г. «Положение о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» и № 145 от 05.03.2007 г.

46. Проектирование гидротехнических сооружений. М., «Колос», 1977 г., 384 с.

47. Чекренев А.И. Водные пути. Ч.1. М., Гос.издательство водного транспорта,1953., 511 с.

48. Проектирование речных гидроузлов на нескальных основаниях. Под ред. М.М.Грищшина и А.М.Михайлова.

49. Раткович Л.Д. Соколова С.А. Водохозяйственная система с водохранилищем многолетнего регулирования стока и каналом межбассейновой переброски. Учебное пособие М.:МГУП, 2006. – 68 с.

50. Рациональное использование водных ресурсов: Учеб. для вузов по спец. «Водоснабжение, канализация, рац. использ. и охрана водных ресурсов»/ С.В.Яковлев, И.В.Прозоров, Е.Н.Иванов, И.С.Губий.-М.:Высш.шк., 1991.-400 с.

51. Роговский Т.Т., Поздин В.А., Ярушин М.И. Механизация, организация и производство гидротехнических работ. М., изд-во "Колос", 1965. 519 с.

52. Руководство по расчетам фильтрационной прочности напорных грунтовых сооружений ГАЭС. П-93-81 ВНИИГ,- Л. ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева, 1981.

53. Салова Т.Ю., Громова Н.Ю., Шкрабак В.С., Курмашев Г.А. Основы экологии. Аудит и экспертиза техники и технологии: Учебник для вузов.- СПб:Издательство «Лань», 2004. – 336 с.

54. СНиП 2.04.02.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М., 2004.

55. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения.

56. СНиП 2.06.07-87 Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения.

57. СНиП 3.07.01-85. Гидротехнические сооружения Речные. М.1985.

58. СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения.

59. СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных характеристик», М.2004.

60. Суворов А.К. геология с основами гидрологии. – М.:КолоС, 2007. – 207 с.

61. Февралев А.В. Проектирование гидроэлектростанций на малых реках: Учебное пособие. – Горький, ГИСИ им.В.П.Чкалова, 1990. -79 с.

62. Федеральный закон Российской Федерации «О безопасности гидротехнических сооружений» №117-ФЗ.

63. Чеботарев А.И. Гидрологический словарь. Л. Гидрометеоиздат. 3-е изд., перераб. и доп., 1978. – 308 с.

64. Чугаев Р.Р. Земляные гидротехнические сооружения (Теоретические основы расчета).: «Энергия», Ленинградское отделение, 1967.-460 с.

65. Шамилева И.А. Экология: Учеб.пособие для студ.пед.вузов.-М.:Гуманит.изд.центр ВЛАДОС, 2004.-144 с.

Дата добавления: 2014-12-23