Гідродинамічні аварії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гідротехнічні спорудження

Ми живемо в країні з найбагатшими запасами водних ресурсів. Країна ніколи не випробовувала дефіциту води. Наші предки вгамовували спрагу із джерел і колодязів, і дуже тремтливо до них ставилися. Численні ріки й озера були джерелами видобутку риби, були сполучними водними шляхами, по яких ішли каравани з товарами в заморські країни. Уже в ХII столітті, щоб минути підступні пороги на ріках будувалися канали. Це перші інженерні спорудження на воді (не вважаючи мостів).

Гідротехнічні спорудження - це інженерні або природні спорудження для використання водних ресурсів або й для боротьби з руйнівною дією води.

Гідротехнічні спорудження створюються з метою:

використання кінетичної енергії води (ГЕС);

меліорації;

захисту прибережних територій від повеней (дамби);

для водопостачання міст і зрошення полів;

регулювання рівня води під час паводків;

забезпечення діяльності морських і річкових портів (канали, шлюзи).

По призначенню гідротехнічні спорудження підрозділяються на:

водопідбірні спорудження (греблі, загати, дамби);

водопроводжаючі спорудження (канали, трубопроводи, тунелі);

водозабірні спорудження призначені для забору води із джерела живлення (ріки, озера) з метою використання її для потреб гидроэнергетики, водопостачання або зрошення полів.

водозбрасуючі спорудження призначені для скидання зайвої (паводкової) води з водоймищ, а також для пропуску води в нижній б'єф будинку гідроелектростанцій (ГЕС); Б'єф - це частина водойми: верхній б'єф розташований за течією вище греблі (шлюзу); нижній б'єф - нижче водонапірного спорудження.

спеціальні спорудження призначені для підйому або опускання судів з одного рівня води на іншій (шлюзи, судоподъемники й ін.).

Всі ці об'єкти, безумовно необхідні в сучасних умовах для розвитку народного господарства, але вони потенційно небезпечні для людини й навколишнього середовища.

Гідродинамічно небезпечні об'єкт) - спорудження або природні утворення, що створюють різницю рівнів води до (верхній б'єф) і після нього (нижній б'єф), аварії на які можуть привести до катастрофічних наслідків. [1].

Гідродинамічні аварії

Гідродинамічні аварії та пов'язані з ними НС переважно виникають внаслідок аварій на гідротехнічних спорудах при їх руйнуванні (прориві). За останні 60-70 років відбулося понад тисячі аварій великих гідротехнічних споруд. Причини їх різні, але найчастіше аварії відбуваються через руйнування основ, перевищення розрахункової максимальної скидної витрати, тобто внаслідок переливу води через греблю. Наслідками гідротехнічних аварій є:

· пошкодження та руйнування гідровузлів;

· загибель людей;

· затоплення територій.

Найважчими наслідками супроводжуються гідродинамічні аварії, які спричиняють катастрофічні затоплення.

Гідродинамічна аварія -- аварія на гідротехнічній споруді, коли вода поширюється з великою швидкістю, що створює загрозу виникнення надзвичайної ситуації техногенного характеру.

Гідродинамічними аваріями, що мають місце в Україні, є: прориви гребель (дамб, шлюзів) з утворенням хвиль прориву та катастрофічних затоплень або з утворенням проривного паводку; аварійні спрацювання водосховищ ГЕС у зв'язку із загрозою прориву гідроспоруди.[2]

Переобладнання берегів великих водосховищ надзвичайно інтенсивно відбувалось у перші роки після їх заповнення. Найбільших масштабів досягла зміна берегів на Канівському (373 км, що дорівнює 4,2 % всієї довжини берегової лінії); Кременчуцькому (25 % довжини берегової лінії), Дніпровському (195 км, 35 % довжини берегової лінії) і на Дніпродзержинському (115 км, 32 % берегової лінії) водосховищах. Значна частина берегової лінії захищена інженерними спорудами (по Дніпровському каскаду 611 км або 17 % усієї берегової лінії).

В Україні, за даними Держкомгеології, підтоплено близько 800 тис. га земель, що дорівнює 15 % території (у тому числі 200 тис. га в зонах зрошення). В зону підтоплення потрапляють 240 міст і селищ міського типу, 138 тис. приватних будинків. Розвиток цього негативного процесу на міських територіях характеризується великою різноманітністю причин і факторів: втрати води із водонесучих комунікацій, неорганізований поверхневий стік, ліквідація або погіршення фільтраційних властивостей ґрунтів природних дренажних систем (ярів, балок, русел невеликих річок тощо), зменшення випаровування у зв'язку з асфальтуванням, баражний ефект фундаментів, трас колекторів, тунелів.

Основною причиною підтоплення сільськогосподарських угідь стало будівництво зрошувальних мереж при несвоєчасному введенні дренажних споруд: в зоні впливу Північно-Кримського каналу 96 тис. га підтоплено, Каховської зрошувальної системи -- 5,1 тис. га, Ка-ланчацької -- 9,1 тис. га.

Підтоплення значних територій є результатом безгосподарсько-го ставлення до їх освоєння, недостатнього вивчення інженерно-геологічних умов, відсутності необхідної уваги до проектування, будівництва та експлуатації об'єктів у складних інженерно-геологічних умовах.

Все це призводить до таких негативних наслідків, як забруднення підземних вод, підвищення вологості і погіршення санітарного стану територій, засолення і заболочування ґрунтів, вимокання зелених насаджень, зниження урожайності сільгоспугідь, деформація будівель і споруд, виникнення таких процесів, як: зсуви, просадки, карст, обвали.[3]

На території України можливі катастрофічні затоплення при руйнуванні гребель, дамб, водопропускних споруд на 12 гідровузлах та 16 водосховищах річок Дніпро, Дністер, Сіверський Донець, Південний Буг. Площа затоплення може сягнути 8294 км2. У зону затоплення потрапляють 536 населених пунктів та 470 промислових об'єктів.

У разі руйнування гідроспоруд, характерним для катастрофічного затоплення є велика швидкість поширення (3--25 км/год.), висота (10--20 м) та ударна сила 5--10 т с/м2 хвилі прориву і велика швидкість затоплення значної території.

При руйнуванні гребель гідроспоруд Дніпровського каскаду територія катастрофічного затоплення становитиме 700 тис. га з населенням майже 1,5 млн чол. У такій надзвичайній ситуації може бути виведено з ладу 270 промислових підприємств, 14 електростанцій, 2000 км ліній електропередач, мережі та споруди водного та газового постачання багатьох населених пунктів.

Будівництво зрошувальних мереж при несвоєчасному введенні дренажних споруд стало основною причиною підтоплення сільськогосподарських угідь. Так, у зоні впливу Північнокримського каналу підтоплено 96 тис. га, в зоні Каланчацької зрошувальної системи підтоплено 9,1 тис. га, а в районі Каховської -- 5,1 тис. га.

Гідротехнічне будівництво, яке призвело до перерозподілу річкового стоку та перекриття природних шляхів дренування ґрунтових вод є також однією з найважливіших причин підтоплення земель. Так, система водосховищ Дніпровського каскаду зумовила підняття рівня води в Дніпрі від 2 до 12 м, внаслідок чого відбулося підтоплення величезних територій Придніпров'я. Цей процес ураження (50 %) поширюється в зоні Кременчуцького водосховища.

Недостатнє вивчення інженерно-геологічних умов, прорахунки в проектуванні, будівництві, експлуатації об'єктів у складних інженерно-геологічних умовах та безгосподарське ставлення до освоєння території стали складовими основних причин підтоплення значних територій, що є потенційним фактором виникнення надзвичайних ситуацій. [2];

Підводячи підсумки, бачимо, що внаслідок техногенних аварій і катастроф виникають надзвичайні ситуації, що призводить до соціально-екологічних і економічних втрат, виникає необхідність захисту людей від дії небезпечних факторів, проведення евакуаційних заходів, рятувальних та інших невідкладних робіт.

ФОРМАЛІЗАЦІЯ ВРАЖАЮЧИХ ФАКТОРІВ ГІДРОДИНАМІЧНОЇ АВАРІЇ

гідротехнічний спорудження гідродинамічний аварія

Згідно з Методикою ідентифікації потенційно небезпечних об'єктів, затвердженою Наказом Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи (МНС України) від 23 лютого 2006 року, №98, наявність гідротехнічних споруд (дамби, греблі, шлюзи) для накопичення і зберігання значних об'ємів води та рідких речовин становить гідродинамічну небезпеку.

Ознакою надзвичайної ситуації, відповідно до наказу МНС України "Класифікаційні ознаки надзвичайних ситуацій" (від 22 квітня 2003 року, №119), є утворення проривного паводка - хвилі прориву води висотою h(Qout), де Qout - витрата акумуляції водосховища, в результаті гідродинамічної аварії (ГДА) на гідротехнічній споруді (ГТС) з рівнем її гребеня, що дорівнює або перевищує рівень розрахункового паводка (повені) h(Qout, calc) забезпеченістю 15-10%:h(Qout)і(1,1-1,15)ґh(Qout, calc).

Згідно з "Временной методикой оценки ущерба, возможного вследствие аварии гидротехнического сооружения" РД 153-34.2-002-01, яка прийнята і введена в дію наказом Міненерго Росії (від 26 квітня 2001 р., №130), розглядаються ступені руйнування об'єктів в результаті катастрофічного затоплення місцевості, які визначають глибина =0,5-12 м і тривалість затоплення місцевості tsubmerg(Qout)=10-240 год., швидкість течії =0,5-4 м/с.

Згідно загальних вимог до розвитку і розміщення потенційно небезпечних виробництв з урахуванням ризику надзвичайних ситуацій техногенного походження, розглядаються ступені руйнування об'єктів хвилею прориву, які визначають глибина потоку h(Qout)=0,5-10,0 м та швидкість течії V(Qout)=0,5-9,0 м/с у заданому створі [1].

Аналіз наведених даних дозволяє узагальнити вражаючі фактори руйнівної дії води у формі функції B[h(Qout), V(Qout), t(Qout)], де B - ступінчата функція руйнувань об'єкту, h(Qout) - глибина затоплення (глибина потоку); V(Qout) - швидкість течії; tsubmerg(Qout) - тривалість затоплення або tact(Qout) - тривалість дії хвилі прориву.

Згідно з ГОСТ Р 22.1.08-99 "Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных гидрологических явлений и процессов. Общие требования", до характеру дії і прояву вражаючих факторів паводку (повені) віднесено наступне:

- гідродинамічну дію на берегові споруди, розмив берегів потоком води;

- затоплення території;

- забруднення гідросфери, ґрунтів.

Забруднення довкілля в Україні рідкими речовинами траплялося в результаті гідродинамічних аварій зокрема:

- при прориві 13 березня 1961 року Куренівської греблі у верхів'ї Бабиного Яру (м. Київ), яка підпирала сховище з водно-глинистою сумішшю (пульпою) цегельних заводів [2];

- при прориві 15 вересня 1983 року греблі хвостосховища з сольовими розсолами Стебниківського калійного заводу [2];

- при неодноразових проривах греблі Бортницької станції аерації, яка підпирає мул, що залишається після очищення стічних вод Києва [3].

Існує загроза погіршення екологічного стану на всьому протязі р. Дніпро і на значній території України при викиданні радіоактивно забрудненого мула Київського водосховища, у випадку ГДА [4].

Згідно з Методикою ідентифікації потенційно небезпечних об'єктів, до списку об'єктів підвищеної небезпеки включено ГТС накопичувачів токсичних відходів. Згідно з Постановою Кабінету Міністрів України "Про перелік видів діяльності та об'єктів, що становлять підвищену екологічну небезпеку" (від 27 липня 1995 року, №554) у список включено ГТС хвостосховищ та шламонакопичувачів.

До наслідків гідродинамічних аварій на вказаних об'єктах, згідно Державного класифікатора надзвичайних ситуацій ДК 019-2001, який затверджено наказом Державного комітету стандартизації, метрології та сертифікації України (від 19 листопада 2001 року, №552), віднесено викидання множини шкідливих (забруднювальних) речовин , i=1, 2, …, n: небезпечних хімічних речовин (код 10300), біологічно небезпечних речовин (код 10320), радіоактивних речовин (код 10500).

У цьому випадку до ознак надзвичайних ситуації, відповідно до наказу МНС України "Класифікаційні ознаки надзвичайних ситуацій", віднесено перевищення у зоні ураження вказаних речовин понад граничнодопустиму їх концентрацію xmax: , де - символ багатократної диз'юнкції.

Висновки. Пропонується формалізована ознака надзвичайної ситуації, згідно з якою проривний паводок є хвилею прориву води в результаті гідродинамічної аварії на гідротехнічній споруді, що призводить до руйнувань об'єктів у зоні затоплення місцевості і викидання шкідливих (забруднювальних) речовин понад граничнодопустиму їх концентрацію.

Література

1. Загальні вимоги до розвитку і розміщення потенційно небезпечних виробництв з урахуванням ризику надзвичайних ситуацій техногенного походження / [Наук. кер.: С. І. Дорогунцов, В. Ф. Гречанінов] - К., 1995. - 120с.

2. Савчук Д. Дніпро кричить “караул”! [Електронний ресурс]. - Режим доступу: (www.ecoleague.net/34903999-228.html). - Заголовок з екрану.

3. Новосвитняя Е. Очередной - и самый масштабный - прорыв дамбы на Бортнической станции аэрации ликвидировали в течение трех часов // Факты. - №130 (2898). - C. 14.

4. Яцык А. В. К вопросу о спуске Киевского водохранилища / А. В. Яцык // Геофизический журнал. - 2003. - №3, Т. 25. - C. 61-66.

Размещено на Allbest.ru