CC BY
66
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» от 21.07.1997 № 117-ФЗ;
2. РД 153-34.2-21.342-00 «Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений» (РАО «ЕЭС России», М., 2001);
3. Пособие к Методике определения критериев безопасности гидротехнических сооружений (РАО «ЕЭС России», М., 2001);
4. П-836-85 «Рекомендации по определению предельно допустимых значений показателей состояния и работы гидротехнических сооружений» (Минэнерго СССР, М., 1985);
5. Методические рекомендации по оценке технического состояния и уровня безопасности СГТС (ЗАО «Гидротехэкспертиза», М., 2003);
6. Напетваридзе Ш.Г. Сейсмостойкость гидротехнических сооружений. М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1959.
7. Авакян А.Б. Наводнения: причины, проблемы, защита // Военные знания (библиотечка «ВЗ»), - №5, 1998 г.;
8. Наводнения, связанные с разрушением гидротехнических сооружений. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Природные стихийные явления» / Составитель Цвиленева Н. Ю. - Уфа, 1999.
9. Гупта X., Растоги Б. Плотины и землетрясения. М.: Мир, 1979 г. (1976, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam).
10. Юрченко И.Ф., Носов A.M. Нормативно-правовая база обеспечения безопасности гидротехнических сооружений. Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, №4 (20), 2015 г., [262-277].
УДК 614.8
Т.Н. Кочкина, С. О. Потапова
Воронежский институт-филиал ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России
БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ Н СООРУЖЕНИЙ В ЗОНЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЙ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ
В статье рассмотрен Государственный стандарт ГОСТ Р 22.1.11-2002 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг состояния водоподпорных гидротехнических сооружений (плотин) и прогнозирование возможных последствий гидродинамических аварий на них. Общие требования»; представлен перечень основных прогнозируемых параметров аварии (волны прорыва) на водоподпорных ГТС, определяющих размеры бедствия и ущерб в зоне возможного затопления; разработаны и определены основные характеристики возможных последствий гидродинамических аварий на водоподпорных ГТС, прогнозируемых и контролируемых в процессе мониторинга.
Ключевые слова: гидротехнические сооружения, водные объекты, государственный стандарт, последствия гидродинамических аварий, прогнозирование последствий, размеры бедствий, зона возможного затопления, безопасность в чрезвычайных ситуациях.
T.N. Kochkina, S. О. Potapova
SAFETY OF BUILDINGS AND STRUCTURES IN THE ZONE OF HYDRODYNAMIC ACCIDENTS AT HYDRAULIC STRUCTURES
The article considers the state standard GOST R 22.1.11-2002 "safety in emergency situations. Monitoring the state of water-bearing hydraulic structures (dams) and forecasting the possible consequences of hydrodynamic accidents on them. General requirements"; a list of the main predicted parameters of the accident (breakthrough wave) on the water-bearing GTS, determining the size of the disaster and damage in the area of possible flooding; developed and identified the main characteristics of the possible consequences of hydrodynamic accidents on the water-bearing GTS, predicted and controlled in the monitoring process.
Key words: hydrotechnical constructions, water objects, state standard, consequences of hydrodynamic accidents, forecasting of consequences, the sizes of disasters, a zone of possible flooding, safety in emergency situations.
Состояние гидротехнических сооружений (ГТС) - одна из наиболее острых проблем в Российской Федерации. Всего в Россииимеется более 30 тысяч водохранилищ и плотин различного назначения общей емкостью более 800 кубических километров. В странеиспользуется 37 водохозяйственных систем каналов юбщей протяженностью |свыше 3 тыс. км, 12 тыс. коммунальных и 51 тыс. ведомственных |систем водопроводов [8].
Всего |же в составе водохозяйственного ¡комплекса страны (насчитывается до 65 тыс. водохозяйственных | объектов, из которых i большинство составляют I водоподпорные сооружения |малых и средних водохранилищ, находящихся !в эксплуатации 30 и более шет [8,9].
Вызывает ¡серьезные опасения (ухудшение технического |состояния и эксплуатации | напорных гидротехнических | сооружений (плотин), многие i из которых находятся i в аварийном и предаварийном | состоянии. Кроме 1того, значительная | часть сооружений (в I основном, пруды) в настоящее время являются бесхозными [9].
В I период 1996-2004 гг. проводилась | инвентаризация всех | водных объектов согласно Iпостановлению Правительства ¡РФ от 29.04.1996 г. № 59 «Об iобследовании и инвентаризации | гидротехнических сооружений, i водохранилищ, прудов, i накопителей сточных род и других жидких ртходов» [3].
Однако, указанная инвентаризация, проводимая Минприроды России, |еще далека 1от окончания. Таким образом, |в случае разрушений |или аварий |водоподпорных сооружений (плотин, |дамб и т.п.) в зоне |затопления окажутся |десятки миллионов |человек, тысячи | населенных пунктов, | предприятий, сооружений, сельскохозяйственных i земель и т.п. Возможный ¡ущерб от подобных [техногенных катастроф |оценивается экспертами i в 250 миллиардов рублей [8].
Учитывая |жизненную важность проблемы, (Министерством природных ресурсов РФ совместно 1С заинтересованными министерствами ¡и ведомствами (в их числе - и |МЧС России) был | разработан (и действует сейчас) «Комплексный \ план мероприятий i по повышению безопасности ¡гидротехнических сооружений на 2003-2008 годы». На 1эти цели планируется (затратить более 5 млрд. рублей [9].
В I целях обеспечения i реализации Федерального | закона «О защите населения j и территории от чрезвычайных | ситуаций природного | и техногенного характера» [1] разработан ¡и |введен в действие |с 24 октября 2002 года iпостановлением Госстандарта России № 389-ст Государственный i стандарт ГОСТ Р 22.1.11-2002 «Безопасность ib чрезвычайных ситуациях. Мониторинг | состояния водоподпорных | гидротехнических сооружений (плотин) и j прогнозирование возможных | последствий гидродинамических | аварий на них. Общие требования» [7].
До разработки i и выхода в свет i указанного стандарта | в Российской Федерации
отсутствовали | нормативные документы, | регламентирующие проблему | безопасности сооружений, |решаемую в данном ГОСТ. В |условиях возникновения |ЧС такая ситуация могла | вызвать принятие заведомо i неверных или | необоснованных решений | органами управления ¡РСЧС всех ¡уровней, например, при ¡прорыве плотин ¡гидроузлов, прудов и т.п. | Рассматриваемый i государственный стандарт разработан 1в системе комплекса стандартов «Безопасность ib чрезвычайных ситуациях» (БЧС) и ¡тесно увязан с ранее ¡разработанными СНиП ¡и стандартами этой системы [4,5,6].
Указанный | стандарт обязателен | для собственников | ГТС, организаций i и предприятий, осуществляющих ¡их эксплуатацию, прогнозирование и предупреждение ЧС, i вызванных гидродинамическими авариями ¡на них, а также ¡для органов управления РСЧС | всех уровней. Стандарт устанавливает общие (требования к составу ¡и содержанию работ |по мониторингу состояния водоподпорных I ГТС и их оснований как i потенциальных источников ¡техногенной ЧС, ¡а также общие ¡требования к прогнозированию ¡возможных последствий этих ЧС на указанных сооружениях.
Конкретно (это выражается ¡в установлении:
- перечней основных i показателей, наблюдаемых i и контролируемых в процессе | мониторинга состояния водоподпорных ¡ГТС, как ¡потенциально опасных объектов;
- перечней i основных прогнозируемых | характеристик возможных | последствий гидродинамических ¡аварий и ЧС на водоподпорных |ГТС.
В рассматриваемом i государственном стандарте предусматриваются все | виды аварий, ¡связанных с разрушением ¡ГТС напорного фронта ¡от следующих основных причин (опасных ¡явлений), названные ¡в ГОСТе недопустимыми |нагрузками или воздействиями:
- гидростатическое ¡давление воды ¡на ГТС со стороны ¡верхнего и нижнего |бьефов (высокий уровень, физико-механические характеристики);
- избыточное ¡давление наносов (грунтовых, навалы деревьев и т.п.);
- давление скоплений ¡льда на ГТС ¡и механическое оборудование;
- температура (среднесуточная) сооружений | и грунтового массива | в основании, примыкания ¡сооружений, поверхностных ¡и подземных вод ¡и воздуха в верхнем 1и нижнем бьефах ГТС;
- перелив |воды через ¡гребень ГТС (плотины, дамбы |и т.п.);
- сейсмическое (воздействие на сооружения;
- применение ¡боеприпасов или ¡взрывчатых веществ (во время боевых ¡действий, при i террористических актах).
Основными | показателями состояния | ГТС и развития | опасных процессов i в грунтовых массивах, ¡контролируемых в процессе ¡мониторинга, являются:
- недопустимые ¡вертикальные и горизонтальные iперемещения сооружений ¡и их оснований;
- напряжения в | самих сооружениях | и их основаниях (в бетоне, | в арматуре, в грунтах ¡и т.п.);
- образование ¡трещин в ГТС ют деформации и при ¡сейсмическом воздействии;
- контактные (напряжения в подошвах, 1на вертикальных и наклонных поверхностях бетонных ГТС;
- раскрытие межсекционных швов ¡бетонных и железобетонных ¡ГТС;
- взаимные смещения по межсекционным ¡швам бетонных и железобетонных ГТС;
- величина ¡раскрытия трещин, ¡межблочных швов в бетонных |и железобетонных ГТС |и в грунтовом массиве;
- величина | раскрытия трещин | по контакту бетонной | плотины со скальным I основанием;
- поровое ¡давление и интенсивность iero рассеивания ib водоподпорных элементах I грунтовых плотин и оснований;
- выход шз строя дренажных 1снстем, фильтрационные I расходы, поступающие |в дренажные устройства или выходящие из них |на дневную поверхность;
- отметки депрессионной (поверхности фильтрационного Iпотока в теле |грунтовых сооружений и береговых примыканиях;
- недопустимые | пьезометрические напоры | и их градиенты в теле | сооружения, основания |и береговых примыканиях;
- характеристики размыва русла |в нижнем бьефе ¡ГТС;
- характеристики ¡отложения наносов |в водохранилище перед |ГТС;
- вертикальные I и горизонтальные смещения оползневых | и потенциально неустойчивых |грунтовых массивов в примыканиях, рерхнем и нижнем бьефах ГТС.
Разработан и приводится I конкретный состав, наименование и способы I измерения показателей (состояния ГТС, (контролируемых в процессе (мониторинга (инструментальных и визуальных ¡наблюдений) для трех ггипов ГТС:
- бетонные (гравитационные, |контрфорсные, арочные плотины);
- из |грунтовых материалов (плотины, дамбы и т.п.);
- грунтовые массивы |в примыканиях, в верхнем |и нижнем бьефах.
Приводятся I технические средства | измерения контролируемого | показателя, ориентировочная (периодичность измерения и результат мониторинга.
Оперативная оценка | состояния ГТС I проводится на основе I сопоставления измеренных (значений диагностических ¡показателей К с их критериальными значениями |К1 и К2. При К ¡< К1 состояние ГТС ¡считается нормальным; 1при К1 < К < К2 - потенциально опасным; ¡при К > К2 - предаварийным.
В | стандарте разработаны \ и определены общие требования I к системе прогнозирования ¡возможных последствий гидродинамических ¡аварий на водоподпорных | ГТС (плотинах).
Определено, ¡что прогнозирование указанных (возможных последствий (осуществляет проектная | организация и организации, | специально уполномоченные федеральными I органами исполнительной ¡власти на его проведение ¡в целях обеспечения (безопасности ГТС, ¡населения и территорий, ¡прилегающих к нижним ¡бьефам плотин с учетом ¡изменения параметров ¡этих бьефов.
Прогнозирование | развития и масштабов | возможных последствий | гидродинамических аварий на подпорных ГТС включает:
- прогнозирование ютепени разрушения ГТС;
- прогнозирование ¡параметров волны ¡прорыва, образующейся ¡при разрушении |ГТС;
- прогнозирование поставарийного состояния ¡русла и поймы 1в возможной зоне | затопления;
- сбор, кранение и обработку ¡исходных данных |для уточнения прогноза вследствие I изменения условий ¡жизнедеятельности в нижнем ¡бьефе;
- прогнозирование I последствий аварий | для населения | и территории в зоне | возможного затопления.
Перечень | основных прогнозируемых \ параметров аварии (волны | прорыва) на водоподпорных I ГТС, определяющих I размеры бедствия | и ущерб в зоне I возможного затопления, ¡приведены в табл. 1.
Таблица 1
Перечень ¡основных прогнозируемых параметров ЧС на водоподпорных ¡ГТС
Наименование параметров волны прорыва Характер воздействий волны ррорыва
1. Ширина прорана в ГТС, ¡м Степень затопления |и разрушений, потерь
2. Максимальная ¡глубина затопления |от волны То исе прорыва в нижнем бьсфс гидроузла, м
3. Максимальная | скорость течения | воды в волне прорыва 1в нижнем бьефе гидроузла, м/с
4. Время |добегания фронта |волны прорыва |до створа объекта воздействия (время I начала затопления ¡объекта), ч
5. Время | достижения максимальной I высоты волны прорыва, ч
6. Температура 1воды в волне ¡прорыва, °С |
7. Время | существования волны I прорыва. Продолжительность ватопления, ч, сут
8. Величина | падения уровня |воды в верхнем | бьефе, м
9. Скорость ¡падения уровня |воды в верхнем | бьефе, м/ч
Степень разрушений
Количество пострадавшего \ населения, безвозвратные I и санитарные потери. Материальный |ущерб То 1же
Степень ¡воздействия на живые ¡организмы, потери
Величина общего \ ущерба. Санитарно-гигиеническое | и эпидемическое состояние | территории в зоне ратопления Состояние местности |в верхнем бьефе
То же
Разработаны | и определены основные I характеристики возможных i последствий гидродинамических аварий на водоподпорных |ГТС, прогнозируемых |и контролируемых в процессе ¡мониторинга, указанных в «шапке» табл. 2.
Таблица 2
Перечень рсновных характеристик возможных последствий гидродинамических 1аварий на
водоподпорных ¡TTC
Наименован ие типовых объектов, попадающих в
зону возможного затопления
(ЗВЗ), в том ¡числе комплексы объектов, | элементы 1
Количество и размер рбъекта в ЗВЗ
Степень Прогнозируемый |
Едини Размеры объектов
ц Длин Ширин Площад Другие
а, м, а, м, |км ь, км2 , размерн
км га ости
разрушения объекта ¡в
ЗВЗ (слабая, средняя, сильная I или %)
ущерб в ценах текущего |
года, тыс. (млн.) руб.
Величин а
ущерба
Стоимост ь
восстановления
В I стандарте приводится I наименование типовых | объектов и сооружений, I попадающих в зону возможного Ьатопления (ЗВЗ), ¡объединенных в 18 комплексов (колонка № 1 табл. 2):
- размеры ¡зоны возможного ратопления (4 размерности);
- продолжительность ватопления;
- населенные ¡пункты (сельские, рачные, городского типа) с указанием |их назначения (жилые, административные, юоциально-культурные, промышленные);
- города с ¡указанием основных ¡типов застройки (деревянная, ¡местные материалы, | кирпичная, панельная, | блочная, каркасная | и др.) в жилой и | промышленной зонах, | и коммунальных коммуникаций;
- население |и его потери;
- земельные угодья |с типами сельскохозяйственных ¡культур;
- лесной фонд с основными типами деревьев;
- сельскохозяйственные животные;
- железные 1дороги и сооружения на них;
- автомобильные (дороги и сооружения на них;
- трубопроводы всех видов \и типов;
- станции и ¡пункты водозабора, ¡перекачки топлива и т.п.;
- линии рлектропередач и электростанции;
- линии и узлы связи;
- гидротехнические ¡сооружения всех ¡видов и типов;
- медицинские оздоровительные учреждения;
- другие хозяйственные объекты;
- послеаварийное состояние территории, верхних и нижних бьефов гидроузлов.
Государственный стандарт обязывает постоянно следить за степенью разрушения
(повреждения) указанных выше объектов и сооружений, подсчитывать величину прогнозируемого ущерба и стоимость их восстановления в ценах текущего года (колонки 2 - 9). Указаны ориентиры (направления) подсчета ущерба от прорыва ГТС или аварий на них. Заполненная указанными расчетами табл. 2 дает полную картину последствий гидродинамических аварий на любом гидротехническом сооружении.
Таким образом, в системе МЧС России разработан и принят в действие важный документ, регламентирующий управление и мониторинг безопасности многочисленных объектов, зданий и сооружений, попадающих в зону аварии или прорыва ГТС в нижних бьефах гидроузлов.
Указанный государственный стандарт необходимо приобрести и иметь все органы управления РСЧС для практического использования и соблюдения в своей деятельности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральный закон РФ «О защите населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера» от 21 декабря 1994 г., № 68-ФЗ.
2. Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» от 21.07.1997 № 117-ФЗ.
3. Постановление Правительства РФ от 23.04.1994 г. № 59. «Об обследовании и инвентаризации гидротехнических сооружений, водохранилищ, прудов, накопителей сточных вод и других жидких отходов».
4. СП 104.13330.2016 Инженерная защита территории от затопления и подтопления. Актуализированная редакция СНиП 2.06.15-85.
5. ГОСТ Р 22.1.01-95 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Основные положения».
6. ГОСТ Р 22.1.02-95 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование. Термины и определения».
7. ГОСТ Р 22.1.11-2002 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг состояния водоподпорных гидротехнических сооружений (плотин) и прогнозирование возможных последствий гидродинамических аварий на них. Общие требования».
8. Использование и охрана природных ресурсов в России. Бюллетень № 9-10-2003 г. Министерства природы России. - М., 189 с.
9. Газета «Природные ресурсы» № 322. - декабрь 2016 г.
