CC BY
84
УДК 627.8, 504
АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ГИПОТЕТИЧЕСКИХ АВАРИЙ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА (НА ПРИМЕРЕ КРАСНОЯРСКОЙ ГЭС) И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ
Ю. А. Разина Научный руководитель - Е. Н. Бельская
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-шай: [email protected]
В работе рассмотрены возможные последствия гипотетических аварий на гидротехнических объектах, оценка территориальных рисков, связанных с крупными гидротехническими сооружениями. Предложены мероприятия по предупреждению возникновения аварийных ситуаций на гидроэлектростанциях.
Ключевые слова: гипотетические аварии, последствия, риск, ущерб.
ANALYSIS OF CONSEQUENCES OF HYPOTHETICAL ACCIDENTS NATURAL-TECHNOGENIC CHARACTER (ON THE EXAMPLE OF THE KRASNOYARSK HYDROELECTRIC POWER STATION) AND ACTIVITIES ON THEIR PREVENTION
Yu. A. RaziM Scientific Supervisor - E. N. Belskaya
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
Е-mail: [email protected]
The paper discusses the possible consequences of hypothetical accidents at hydro-technical facilities, evaluation of territorial risks associated with large hydraulic structures. Actions for the prevention of emergence of emergencies on hydroelectric power stations are offered.
Keywords: hypothetical accidents, consequences, risk, damage.
Общеизвестны аварии на атомных электростанциях, сопровождающиеся радиационными выбросами, но об авариях на гидроэлектростанциях информации гораздо меньше. На сегодняшний день существуют десятки случаев реализованных аварий на крупных гидротехнических сооружениях, результатом которых явились масштабные разрушения и многочисленные человеческие жертвы.
Принцип работы ГЭС достаточно прост, создается перепад высот водного уровня и вода под силой гравитации стремится вниз, что позволяет получать энергию из перехода воды с верхнего в нижний уровень посредством турбоагрегата или подобного рода энергоустановок. Для изменения уровня воды на пути тока реки создается искусственное заграждение (дамба), что и обеспечивает необходимую разницу водных уровней [1].
Однако, постройка плотины сопровождается рядом негативных событий: уменьшением скорости течения реки, что приводит к снижению скорости обогащения кислородом; тепловым загрязнением воды, из-за большого объема водохранилища; накапливанием фитопланктона водорослей; увеличением концентраций вредных веществ в воде при гниении древесины и биомассы водорослей; заиливанием дна водохранилища и др.
Секция «Промышленная безопасность »
На территории Красноярского края расположены Красноярская, Саяно-Шушенская и Богу-чанская гидроэлектростанции. По состоянию на январь 2016 года Красноярская ГЭС является десятой по мощности среди действующих гидротехнических сооружений в мире и второй среди действующих российских гидроэлектростанций.
В результате постройки Красноярской ГЭС незамерзающая полынья протянулась на 300 км. Локальное изменение климатических условий пагубно сказывается на многих факторах жизни: постоянные туманы и высокая влажность способствуют ухудшению состояния здоровья населения; холодное лето и теплая зима приводят к нарушению циклов выращивания сельскохозяйственной продукции и др. В период ливневых паводков высока вероятность разрушения дамбы, которая не в состоянии выдержать всю водную мощь реки, вызывающую поражения, затопления и масштабные разрушения и жертвы среди населения. Значительные участки местности за короткий временной интервал обычно оказываются заполненными слоем воды толщиной до 10 м и более.
Основными поражающими факторами затопления при авариях на гидротехнических сооружениях являются: волна прорыва (высота волны, скорость движения) и длительность затопления. Согласно нормативным документам рассматриваются два сценария возможных аварий: наиболее тяжелый и наиболее вероятный. В первом случае предполагается, что волна прорыва образуется при заполнении водохранилища до максимальной отметки и полном разрушении плотины, во втором - рассматривается частичное разрушение и среднегодовой уровень заполнения [2].
В качестве инициирующих событий могут выступать гидрологические, геодинамические и человеческие факторы: интенсивные дожди и таяние снега, аварийный сброс воды расположенной выше ГЭС, сейсмическое воздействие в период паводка, увеличение раскрытия шва на контакте верховой грани и основания, невозможность своевременного подъема затворов или отказ подъемных механизмов при пропуске паводка и др.
Плотина Красноярской ГЭС образует крупное водохранилище, площадь которого около 2000 км2, полный и полезный объём 73,3 и 30,4 км3 соответственно. Водохранилище имеет длину около 400 км и ширину до 15 км, глубина до 100 м [2,3].
Исследованием гипотетических аварий природно-техногенного характера (наводнений) занимались сотрудники Института вычислительного моделирования СО РАН г. Красноярска и Сибирского регионального центра МЧС России г.Красноярска. По предварительной оценке последствий аварии на Красноярской ГЭС в результате наводнения, в зону затопления попадает 118 населенных пунктов, возможное количество пострадавшего населения более 500 тысяч человек. Кроме того, общая площадь зоны затопления составит 6800 км, пашен - 1300 га, будет разрушено 5 мостов, произойдет затопление территорий населенных пунктов - 133,1 км [2,3]. Также был проведен расчет вероятного вреда, который может быть причинен в результате аварий: "при реализации самого тяжелого сценария аварий на Красноярской ГЭС суммарный ущерб составит более 264 500 млн. рублей. По масштабам такие чрезвычайные ситуации относятся к категории федеральных, затраты на ликвидацию последствий сравнимы с годовым бюджетом Красноярского края" [3]. Данные приведены по состоянию на 2008 год.
Прошло уже 9 лет, за это время Красноярск стал миллионным по численности жителей городом, возведены новые здания и сооружения, мосты, следовательно разрушения в результате наводнения могут быть более масштабными и речь идет о глобальной опасности для населения Красноярска. Безопасность плотины — условие не просто безопасности, а существования Красноярска.
Опубликованный в Федеральной геоинформационной системе территориального планирования России проект генерального плана Красноярска содержит карту города с зонами возможного затопления, куда попали все енисейские острова, левобережная и правобережная набережные Красноярска, весь Пашенный и район Предмостной площади, оба берега Качи — даже на значительном удалении от реки.
Большую часть пагубных последствий можно и нужно предупредить при правильном подходе к проектированию вновь создаваемых и эксплуатации уже существующих ГЭС, от которых невозможно отказаться, учитывая растущие потребности энергопотребления.
В рамках проведения подготовительных мероприятий на вновь создаваемых ГЭС необходимо рациональное размещение объектов для исключения возможности затопления; тщательная подготовка дна будущего водохранилища и т.п. [1].
Необходимые мероприятия для снижения вероятности возникновения аварийной ситуации и экологического ущерба в случае её реализации на существующих ГЭС [1,3,4]:
- профилактика возникновения аварий (диагностика состояния зданий, сооружений, оборудования с точки зрения их устойчивости к воздействию поражающих факторов опасных природных и техногенных явлений, планово-предупредительные ремонты);
- повышение технологической безопасности производственных процессов и эксплуатационной надежности оборудования; мониторинг окружающей природной среды;
- прогнозирование опасностей и угроз возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и последствий воздействия их поражающих факторов на население, объекты экономики и окружающую природную среду;
- предупреждение (снижение интенсивности) некоторых опасных природных явлений;
- обеспечение защищенности объектов (снижение уровней нагрузок, возникающих от опасных явлений): регулирование стока рек, увеличение пропускной способности речного русла (расчистка, углубление, расширение);
- обеспечение физической стойкости зданий и сооружений и др.
Только комплексный подход, основанный на реализации двух основных направлений управления территориальной безопасностью [4]: оперативного (контроль в режиме реального времени и своевременное выявление предпосылок к возникновению ЧС) и стратегического (создание теоретических и методических основ для планирования и осуществления ряда административно-правовых и экономических мероприятий с целью снижения риска), обеспечит максимальную эффективность защиты населения и окружающей природной среды. Согласованное и научно обоснованное управление техногенными и природными рисками, и как следствие, снижение негативных последствий аварийных ситуаций для населения, должно стать частью постоянно осуществляемой государственной политики.
Библиографические ссылки
1. Экологические проблемы, возникающие при постройке гидроэлектростанций URL: http://baumanki.net/show-presentation/1-11872/2fd530ac8a89f603d0e7264a6ae15aa6/(дата обращения: 30.03.2017)
2. Аварии на гидротехнических сооружениях URL: http://5fan.ru/wievjob.php?id=21899 (дата обращения: 30.03.2017)
3. Бурцев А.А., Ничепорчук В.В., Симонов К.В. Оценка рисков аварийных ситуаций на гидроэлектростанциях Красноярского края / А.А. Бурцев, В.В. Ничепорчук, К.В. Симонов // Журнал Сибирского Федерального университета. Техника и технологии. 2008. т. 1. №2. C. 207218. URL: http://www.plotina.net/pdf/burtzev-2008.pdf (20.03.2017)
4. Метус А. М. Актуальные задачи комплексного оценивания природно-техногенной безопасности территории // Молодой ученый. 2015. №11.С. 89-92. URL: https://moluch.ru/ archive/91/19496/(30.03.2017).
© Разина Ю. А., 2017
