Анализ обстановки при гидродинамической аварии на Ириклинской гидроэлектростанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ обстановки при гидродинамической аварии на Ириклинской гидроэлектростанции

Симбиркина К.П., Каверин А.В., Рахимова Н.Н., кандидат технических наук, доцент

Оренбургский государственный университет

Проблемы безопасности на объектах гидротехнического комплекса имеют особое значение, поскольку связаны не только с возможным затоплением территорий, но и с перебоями в водо- и энергоснабжении населенных пунктов в случае аварии.

Гидродинамически опасными объектами называют сооружения или естественные образования, создающие разницу уровней воды до (верхний бьеф, который располагается выше по течению) и после (нижний бьеф, располагающийся по другую сторону гидротехнического сооружения) них.

К ГОО относятся гидротехнические сооружения напорного фронта и естественные плотины.

Гидротехнические сооружения (ГТС) - это объекты, создаваемые с целью использования кинетической энергии воды (ГЭС), охлаждения технологических процессов, мелиорации (улучшение плодородия земель путём их осушения или орошения), защиты прибрежных территорий (дамбы), забора воды для водоснабжения и орошения, рыбозащиты, регулирование уровня воды, обеспечение деятельности морских и речных портов, для судоходства (шлюзы). [3]

Гидродинамическая авария - авария на гидротехническом сооружении (ГТС), связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации. [1]

Авария на ГТС может произойти из-за воздействия сил природы (землетрясения, ураганы, обвалы, оползни), конструктивных дефектов, нарушения правил эксплуатации, воздействия паводков, разрушения основания, недостаточности выбросов, а в военное время - как результат воздействия по ним средств поражения.

При прорыве плотины в ней образуется проран, от размеров которого зависят объем и скорость падения вод верхнего бьефа в нижний бьеф ГОО и параметры волны прорыва.

Катастрофическое затопление, являющееся следствием гидродинамической аварии, заключается в стремительном затоплении местности волной прорыва. Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и степени разрушения плотины, объемов запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения, рельефа местности, сезона и времени суток происшествия и многих других факторов.

Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются: волна прорыва, характеризующаяся высотой волны и скоростью движения, и длительность затопления.

Волна прорыва - волна, образующаяся во фронте устремляющегося в пролом потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Она образуется при одновременном наложении двух процессов: падения вод водохранилища из верхнего в нижний бьеф, порождающего волну, и резкого увеличения объема воды в месте падения, что вызывает переток воды из этого места в другое, где уровень воды ниже.

Волна прорыва, с гидравлической точки зрения, является волной перемещения, которая, в отличие от ветровых волн, возникающих на поверхностях больших водоемов, обладает способностью переносить в направлении своего движения значительные массы воды. Поэтому волну прорыва следует рассматривать как определенную массу воды, движущуюся вниз по реке и непрерывно изменяющую свою форму, размеры и скорость.

Прорыв плотин приводит к затоплению местности. Зона затопления образуется следующим образом. Волна прорыва в своем движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры. Эта волна имеет зоны подъема уровней воды и зоны их спада, которые называются фронтом волны прорыва. Фронт волны прорыва может быть очень крутым при перемещении больших волн на участках, близких к разрушенному ГОО, и относительно пологим на значительном удалении от него.

Вслед за фронтом волны прорыва высота ее начинает интенсивно увеличиваться, достигая через некоторое время максимума, превышающего бровки берегов реки, в результате чего начинается затопление пойм (часть речной долины, затопляемая в половодье или во время паводков). При этом образуются косые течения, которые формируют так называемый головной клин, имеющий форму криволинейного треугольника.

После прекращения подъема уровней по всей ширине потока наступит более или менее длительный период движения, близкий к установившемуся. Этот период будет тем длительнее, чем больше объем водохранилища. Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней. После прохождения волны прорыва остается переувлажненная пойма и сильнодеформированное русло реки, так как скорость воды в волне может превышать расчетные неразмывающие скорости для грунтов, слагающих дно реки и поймы.

Общие сведения о Ириклинской гидроэлектростанции.

Строительство ГЭС закончилось в 1959 году.

Состав сооружений ГЭС:

- земляная плотина;

- бетонная водосливная плотина высотой 43 м;

- здание ГЭС. [2]

Основная задача Ириклинского гидроузла -- регулирование стока реки Урал для обеспечения гарантированного водоснабжения промышленных предприятий и населённых пунктов. В частности, на Ириклинском водохранилище расположена крупная Ириклинская ГРЭС(государственная районная электростанция). Попутно осуществляется выработка электроэнергии на ГЭС.

Далее рассмотрим приблизительные полученные значения параметров волны прорыва и зоны затопления при разрушении плотины на Ириклинском водохранилище по имитационным параметрам волны прорыва.

Таблица 1 - Результаты приблизительных полученных значений волны прорыва при ширине прорана 100 м

гидродинамический авария электростанция

Исходя из полученный значений, мы наблюдаем следующую картину, что время подхода волны прорыва для г. Гай составило 1 ч 42 мин, г. Новоорск 3 ч 36 мин, г. Орск 5 ч 6 мин, г. Новотроицк 6 ч. Продолжительность прохождения волны прорыва для г. Гай 43 ч 54 мин, г. Новоорск 61 ч 54 мин, г. Орск 64 ч 30 мин, г. Новотроицк 69 ч 42 мин. Время опорожнения водохранилища 25 ч 48 минут.

Таким образом, гидротехнические сооружения являются потенциально опасными объектами, чрезвычайные ситуации на которых могут привести к большим человеческим жертвам и значительному материальному ущербу. В качестве рекомендаций для уменьшения вероятности гидродинамической аварии можно использовать следующие методы:

- составление деклараций по безопасности гидротехнических сооружений. Декларация включает большую профилактическую работу по обеспечению безаварийного пропуска вод образующегося в период весеннего половодья, летне-осенних паводков;

- планирование и проведение мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на ГТС;

- мероприятия связанные с организацией подготовки населения к безопасному поведению при угрозе возникновения чрезвычайно ситуации на ГТС и во время нее.

Список литературы

1 МЧС России [Электронный ресурс].: Действия населения при гидродинамических авариях. - Режим доступа: http://42.mchs.gov.ru - 01.12.2018.

2 ИНТЕР РАО Электрогенерация [Электронный ресурс].: Ириклинская ГРЭС. - Режим доступа: http://irao-generation.ru - 01.12.2018.

3 Волшаник, В. Гидротехнические сооружения / Под редакцией Л. Н. Рассказова.- М., 1996. - Ч. 1-2.

Размещено на Allbest.ru