[ Прогнозування наслідків надзвичайних ситуацій на гідротехнічних спорудах Павлівської ГЕС ] | 240 |
Рівень річної інтенсивності відмов бетонних гребель з урахуванням фактичної наробки на відмову складає:
по руйнуванню - 0,34 Е-04
по пошкодженню - 0,45 Е-03.
Негативні соціальні наслідки катастроф гребель - найбільш чутливий індикатор ставлення суспільства до плотіностроенію вимагає найбільш обережних оцінок, а відкрита публікування і оцінка цих даних є визнанням ймовірного характеру аварій і катастроф.
У таблиці 1.4.5. наведено дані за кількістю людських жертв в результаті руйнування гребель. Річна величина ризику загибелі людей у результаті руйнування гребель всіх типів може бути оцінена - 1,4 Е-07 - 5,1 Е-08.
Різні зовнішні силові впливи мають незалежну природу і виявляються під час експлуатації споруди. Аналіз цих дій належить виконувати окремо. Це необхідно для оцінки можливого ризику відмови в межах розрахункового періоду часу експлуатації споруди. У таблиці 1.4.6. дано розподіл 240 розглянутих відмов скельних підстав бетонних гребель в зовнішніх впливів за рівнями значущості.
За даними таблиці 1.4.6. слід, що відмови при заповненні водосховищ становлять 78% від загального числа відмов, в тому числі - 45% руйнувань.
Таблиця 1.4.5. | |||||
Наслідки найбільш великих катастроф гребель. | |||||
№ № пп | Найменування греблі, країна | Рік катастрофи | Обсяг водосховища, млн. куб. м | Число жертв, чол. | Збитки |
1 | Пуентес, Іспанія | 1802 | 52 | 680 | - |
2 | Шеффілд, Англія | 1864 | 3 | 238 | - |
3 | Хабра, Алжир | 1881 | 30 | 209 | - |
4 | Саут Форк, США | 1889 | 18,5 | 2209 | 150 млн. доларів |
5 | Бузі, Франція | 1894 | 7 | 156 | 40 млн. марок |
6 | Байлес, США | 1911 | 1 | 75 | - |
7 | Тигра, Індія | 1917 | 126 | 1000 | - |
8 | Гленн, Італія | 1923 | 5 | 500 | 150 млрд. лір |
9 | Ейджі, Англія | 1925 | 4,5 | 16 | - |
10 | Вересень Френсіс, США | 1928 | 46 | 428 | 100 млн. доларів |
11 | Зербіно, Італія | 1935 | 18 | 130 | 25 млрд. лір |
12 | Вега де Терра, Іспанія | 1959 | 8 | 144 | - |
13 | Мальпассе, Франція | 1959 | 47 | 421 | 68 млн. доларів |
14 | Вайонт, Італія | 1963 | 168 | 1899 | 100 млн. доларів |
15 | Койна, Індія | 1967 | 2780 | 216 | - |
16 | Тітон, США | 1976 | 308 | 11 | 1 млрд. доларів |
17 | Мачху II, Індія | 1979 | 100 | 2000 | - |
18 | Тоус, Іспанія | 1982 | 50 | 28 | 360 млн. доларів |
19 | Кисілевської, Росія | 1993 | 32 | 16 | 40 млрд. рублів |
Розподіл відмов скельних підстав бетонних плит внаслідок зовнішніх впливів | |||||
№ № пп | Зовнішні впливи | Усього відмов | У тому числі руйнувань | % | % |
1 | Заповнення і експлуатація водосховища | 186 | 8 | 0,78 | 0,45 |
2 | Паводки | 34 | 7 | 0,14 | 0,39 |
3 | Сейсмічні дії | 10 | 2 | 0,04 | 0,11 |
4 | Інші (температурні, замулення идр.) | 10 | 1 | 0,04 | 0,05 |
| ВСЬОГО: | 240 | 18 | 1 | 1 |
Оскільки гідростатичний тиск води при заповненні водосховища є розрахунковим навантаженням і має враховуватися при проектуванні споруди, очевидно, що відмови в цих випадках є наслідком недостатньої опірності системи «споруда», в тому числі його підсистеми «основа».
У таблиці 1.4.7. дан перелік 18 разрушившихся бетонних гребель із з'ясуванням причин їх аварій за багатофакторної моделі.
Таблиця 1.4.7. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Причини руйнування бетонних гребель на скельній основі | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
№ № пп | Назва греблі, країна | Тип *; висота греблі, м | Причини руйнування | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
зовнішні впливи | опірність | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 | Аустін, США | Г; 18,3 | Паводок | Зрушення | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Байлес, США | Г; 15,2 | Наповнення водосховища | Зрушення, фільтрація | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Бузі, Франція | Г, 22 | Наповнення водосховища | Зрушення, протитиск | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | Зербіно, Італія | Г; 16,5 | Паводок | Розмив підстави | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 | Каньйон дель Пато, Перу | Г, 20 | Землетрус | - | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | Комора, Японія | Г, 16 | Наповнення водосховища | Фільтрація | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | Ламер, США | А * 19 | Паводок | Фільтрація | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | Мальпассе, Франція | А; 66,5 | Наповнення водосховища | Протитиск, зсув | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9
Нижче розглянуті аварії гребель з катастрофічними наслідками, пов'язані з недооцінкою окремих факторів. Гравітаційна гребля Сан-Френсіс в Каліфорнії, США, висотою 62,5 м, довжиною по гребеню 186 м, об'ємом водосховища 46 млн. м3 була побудована в період, коли оцінці властивостей підстави приділялося мало значення. Підстава греблі було складним за будовою і властивостями: на лівому березі та руслової частини каньйону залягали сланці з міцністю на стиск 25-77 МПа (дослідження порід підстави були проведені тільки після аварії), правобережне примикання представлено конгломератами з включеннями гіпсу, міцними в сухому стані ( міцність на стиск склала 4,2-13,2 МПа). Після замочування міцність зразків знизилася до 1,5-3,8 МПа, а два зразки розпалися. Причиною низької міцності водонасичених конгломератів послужив гіпс. Контакт обох типів порід в основі греблі був представлений розломом, який був оперенням відомого каліфорнійського розлому Сан-Андреас. Активність розлому при будівництві відзначена не була. При проектуванні греблі розрахунковий тиск на конгломерати було прийнято 1,3 МПа, оскільки показники породи до аварії не вивчалися. Цементація підстави проектом передбачена не була, а дренаж був виконаний в центральній частині греблі, що збереглася незруйнованою. Наповнення водосховища було розпочато в 1926 р. і до березня 1928 р. було завершено. З початку наповнення водосховища в основі греблі була зафіксована фільтрація з витратою 56 л / с, яка з плином часу зростала. Огляд греблі головним інженером 12 березня 1928 за день до катастрофи не привів до виявлення небезпечних дефектів у стані споруди. Вночі 13 березня 1928 сталося руйнування греблі. Число загиблих склало 428 чоловік, збитки від дії хвилі прориву в 10 разів перевищили витрати на зведення споруди і склали 150 млн. доларів у цінах 1975 року. За висновком численних комісій фахівців, які розслідували аварію, причиною її було недостатньо міцне правобережне примикання, складеної конгломератами, і зменшення їх міцності під дією води. Аварія греблі послужила причиною прийняття Закону про федеральний контроль за будівництвом дамб в штаті Каліфорнія, відповідно до якого всі греблі заввишки більше 6 футів і обсягом водосховища понад 18,5 тис. кв. м підлягають контролю їхнього стану. У цілому в США в даний час Федеральної енергетичної комісією (Фергі) контролюється стан більш 2000 великих водосховищ із врахованих в кадастрі більше 67 тис. / ч. Катастрофою сучасної бетонної греблі, пов'язаної з недообліком особливостей будови скельного підстави, є руйнування і аркової греблі Мальпасо у Франції в 1959 році. Гребля Мальпасо висотою 66,5 м, довжиною по гребеню 222 м, водосховищем об'ємом 51 млн. куб. м було зведено на річці Рейран на південному узбережжі Франції. Підстава греблі, вивчення властивостей якого вироблено після аварії, представлено гнейсами з модулем деформації 0,38 - 1,8 ГПа, міцністю на стиск 32-42 МПа. Проникність породи не перевищувала 2 Люжон (одиниця водопроникності скельних порід, 1 Люжон дорівнює витраті 1 л / с при тиску 1 МПа, підтримуваного в протягом 10 хв). Будівництво цієї тонкої аркової греблі було закінчено в 1955 році, проте наповнення водосховища вироблялося повільно. У процесі заповнення водосховища один раз на рік, у період постійного рівня водосховища, вироблялися вимірювання деформацій греблі по реперам, забетонованих на низовий грані. За кілька тижнів до катастрофи, у жовтні 1959 року, в днищі гасителя водоскиду були зафіксовані тріщини, що поширилися вздовж русла річки. 2 грудня 1959 о 21.00 гребля зруйнувалася. У результаті катастрофи загинув 421 чоловік, збитки в два рази перевищили всі витрати на будівництво греблі та склали 68 млн. доларів. Комісії, що розслідували причини аварії, встановили, що руйнування почалося в лівобережному примиканні, складеному гнейсами, що мали падіння в нижньому б'єфі, і тектонічне порушення потужністю 80 см, заповнене глиною, січні ці шари. Порушення простягалося в основі лівобережного примикання на глибині 15 м під основою дамби і виходило на поверхню ущелини в 30 м нижче греблі. Будова скельного масиву сприяло обтиснення гнейсів при передачі навантаження від водосховища в примикання і зменшення водопроникності порід на два порядки порівняно з природним станом. Це послужило причиною передачі повного протитиску води на обтиснений скельний масив і його переміщення під дією цих навантажень. Аварія греблі Мальпасо послужила поштовхом повсюдного впровадження в практику плотіностроенія дренажу скельних масивів і вивчення поведінки скельних масивів під навантаженням у польових умовах. Аварії гребель Вега де Терра в Іспанії в 1959 році, греблі Вайонт в Італії в 1963 році, призвели до введення в практику натурних спостережень за станом споруди, детальних досліджень властивостей основи греблі до початку будівництва. Інший за значимістю зовнішнім навантаженням, що викликала відмови, в тому числі і останнім часом, є паводки ймовірністю нижче розрахункової величини. Аналіз показує, що завжди є ризик перевищення повірочного витрати на водозливі протягом розрахункового терміну служби споруди. Для бетонних гребель ця можливість, за нашими даними, становить 8,9 Е +04. На грунтовій греблі Мачху II в Індії визначений на підставі 90-річних спостережень розрахункову витрату 5,7 тис. куб. м / с виявився перевершеним двічі протягом чотирьох років експлуатації, а в 1979 році - в 4,7 рази і досяг 26,6 тис. куб. м / с. Це свідчить про виняткову важливість правильної оцінки розрахункового водоскидного витрати. У різний час подібні катастрофи мали місце на греблях: Саут Форк в США, Зербіно в Італії, Тоус в Іспанії і недавнє руйнування греблі Кулекхані в Непалі. Сейсмічні дії - порівняно недавно врахований фактор при розрахунках гребель, на який звернули увагу, мабуть, після руйнування грунтової греблі Шеффілд висотою 7,5 м в Каліфорнії в 1925 році. Катастрофічного руйнування великої греблі в результаті сейсмічної дії не зареєстровано, однак руйнування невеликих гребель мали місце. Так, бетонна гравітаційна гребля Каньйон дель Пато висотою 20 м в Перу в результаті катастрофічного 10-бального землетрусу з магнітудою 7 ¾ з епіцентром в 25 км від гір. Чімботе, в результаті якого лавина скельних уламків перекрила русло річки Санта, виявилася зруйнованою. У катастрофічного Спітакського землетрусу у Вірменії в 1988 році інтенсивністю 10 балів невеликі гідроелектростанції ДзораГЕС і Ленінаканське, розташовані в 20 км від епіцентру, отримали пошкодження у вигляді тріщин. Невизначеність цього фактора і високий соціальний ризик у разі аварії змусили відмовитися від зведення у 1967-1970 рр.. аркової греблі Оберн в Каліфорнії, незважаючи на те, що вже було витрачено 360 млн. доларів. Відмови від інших зовнішніх впливів становить 4%. Так, щорічно через затоплення водосховищ губиться 1% корисної ємності водойм. З введенням ранньої діагностики стану гребель після серії катастроф у 60-ті роки шляхом вимірювання та контролю потенційно небезпечних факторів ризику ймовірність руйнування гребель знизилася до 0,1% при зростанні ризику пошкодження. Витрати на ліквідацію таких пошкоджень значні. Для многоарочной греблі Даніель Джонсон заввишки 210 метрів в провінції Квебек у Канаді, побудованої за проектом французької фірми «Коін і Білизна», перепад температури більш в 50 С викликав трещинообразование в греблі і підставі і зажадав проведення ремонтних робіт зі створення теплозахисного екрану і зміцнення підстави вартістю в 144 млн. доларів. [12, с. 40-50] 1.5 Вплив водосховища на екосистему річкової долини Будівництво водосховищ має позитивні економічні та негативні екологічні наслідки, включаючи потенційну небезпеку для населених пунктів, що лежать на прилеглих до водосховища територіях. (Однак слід зазначити, що значні або помітні зміни в навколишньому середовищі викликають переважно великі й деякі середні водосховища. Вплив невеликих і малих водосховищ на природу і господарство території зазвичай невелика, а нерідко і позитивно.) Позитивна сторона досить ясна: виробництво енергії, водопостачання промислових центрів, іригація і поліпшення умов для водного транспорту, рекреація та ін Негативна сторона досить різноманітна і заснована на реальному досвіді:
Таким чином, при будівництві водосховища для мінімізації негативного впливу на природне середовище необхідно використовувати критерії для вибору місця для будівництва (такі як коефіцієнти використання земельної площі водосховищем, розширення водної поверхні, падіння розчиненого кисню у водосховищі в усі місяці року, коефіцієнт евтрофування, мілководні, термічної стратифікації, водообміну, вирівнювання максимальної витрати води, екологічний стік або екологічно необхідні витрати і рівні води в усі фази водного режиму в роки різної забезпеченості, коефіцієнт розвиненості заплави). [10], [23, с. 75-76]. 1.6 Контроль, безпека, законодавство (за закордонним і російським прикладів) Аварії, що відбулися в багатьох країнах, стимулювали прийняття законодавчих заходів з безпеки гребель, включають постійні спостереження за станом об'єктів, контроль за дотриманням норм і правил експлуатації, виявлення та усунення пошкоджень, виконання в термін профілактичних ремонтів, проведення регулярних інспекцій (не рідше одного разу на 5 років). У Франції з 1966 р. всі греблі, вище 20 м і утворюють водоймище обсягом більше 15 млн. куб. м, поставлені під особливий контроль держави. Крім звичайних заходів, що забезпечують безпеку гідротехнічних споруд, контроль передбачає випробування водоскидних пристроїв і повне випорожнення водосховища один раз на 10 років. У Швейцарії система контролю, прийнята в 1957 р., забезпечує спостереження за всіма греблями вище 10 м, за греблями заввишки 5-10 м, що утворюють водосховища об'ємом більше 50 тис. куб. м, і за греблями нижче 5 м, якщо їх руйнування становить небезпеку для територій в нижніх б'єфах. У більшості штатів США законодавство з безпеки гребель було прийнято в останнє десятиліття. Відповідно до закону інспекції підлягають усі руслові греблі заввишки більше 1,83 м з водоймищами обсягом 61 667 куб. м, або висотою більше 4,57 м з водоймищами обсягом 18 500 куб. м. У 1963 р. після аварії на греблі Болдуін Хіллз закон був поширений і на всі греблі наливних водосховищ. Руйнування греблі Тетон в 1976 р. так сколихнуло американську громадськість, що питанням безпеки гідроспоруд зацікавився президент США Джиммі Картер. Його інтерес ще більше посилився після аварії під час урагану на невеликій приватній греблі (листопад 1977 р.) у його рідному штаті Джорджія, в результаті чого загинули 38 людей. Був скликаний спеціальний Міжвідомчу раду з безпеки гребель, до складу якого увійшли федеральні агентства, що займаються проектуванням, будівництвом і експлуатацією цих споруд. У 1979 р. Федеральне агентство з надзвичайних ситуацій оприлюднило «Директиви з безпеки гребель». Найбільш важливою частиною цього документа є розділ, в якому детально розписані плани дій під час аварійних ситуацій. Вони включають:
У Росії в 1997 р. набрав чинності Федеральний закон «Про безпеку гідротехнічних споруд», що передбачає не тільки заходи, які здійснюються і контрольовані державою, а й порядок забезпечення безпечної експлуатації споруд їх власниками і експлуатуючими організаціями. Обов'язковою є виконання діагностичного контролю за станом гідротехнічних споруд, їх основ з застосуванням сучасної контрольно-вимірювальної апаратури і комп'ютерних систем моніторингу. Аварійний стан багатьох гідротехнічних об'єктів викликало підвищену увагу з боку водогосподарських органів. Відомства взяли конкретні кроки, що забезпечують нормальне функціонування підпірних споруд. У щорічних звітах МНС Росії стали відзначатися найбільш небезпечні ситуації на гідроспорудах, оприлюднений довідковий матеріал «Про екологічні загрози, пов'язані з технічним станом гідровузлів Росії». Для вдосконалення систем контролю за небезпечними проявами стихійних і антропогенних факторів при експлуатації гідроспоруд Міністерством палива та енергетики та його підрозділами створені комісії. Утворений Міжвідомчий комітет з контролю за їх станом, до якого увійшли представники Мінпаливенерго, Мінприроди і МНС, а в РАО «ЄЕС» функціонує Головний Енергонагляд. Як показує практика, збиток від аварій у багато разів перевищує вартість споруди. У той же час контроль, хоча б в обсязі 1-2% його вартості, значно знижує ймовірність аварій. Ось чому за станом гребель, шлюзів, дамб та інших встановлюється жорсткий моніторинг. Він має на увазі систему заходів з нагляду, оцінки, контролю і керування за станом гідротехнічних об'єктів з метою запобігання або зменшення ймовірності аварій та їх катастрофічних наслідків. Ця система повинна включати і фундаментальні дослідження, в тому числі:
2. Опис підприємства 2.1 Загальні відомості з Павлівської ГЕС Гідротехнічні споруди Павлівської ГЕС розташовані правій притоці річки Білої - на річці Уфі, і знаходяться в 177 км вище за течією р. Уфи. [13, с. 8]. Згідно [14, с. 71], можна навести деякі параметри водотоку (ріки Уфи): «Площа водоскиду - 46 500 кв. км. Середньобагаторічний сток - 10,5 куб. км. Середньобагаторічний витрата - 336 куб. м / сек. Максимально спостережений витрата - 4 800 куб. м / сек (травень 1979 р.). Розрахунковий максимальна витрата води забезпеченістю
Середня витрата літньої межені - 285 куб. м / сек. Середня витрата зимової межені - 125 куб. м / сек. " Павловська ГЕС є філією ВАТ «Башкіренерго». Генеральним директором ВАТ «Башкіренерго» є Саліхов А. А. Головним інженером - Піскунов А. А. Повна поштова адреса Павлівської ГЕС: 452432, Республіка Башкортостан, Нурімановський район, смт. Павлівка. Телефон: (3472) 31-54-95, 29-37-73. E-mail: postmasterpges bashen.elektra.ru. Директором Павлівської ГЕС є Можаєв Борис Іванович, головним інженером - Садретдінов Флюр Альмухаматовіч. Будівництво Павлівської ГЕС розпочалося в 1950 р. і здійснювалося УфаГЕСстроем за проектом Московського відділення «Гідроенергопроект» («Мосгідеп»). 24 квітня 1959 відбулася приймання в експлуатацію першої черги електростанції, а приймання повністю закінченого будівництвом гідроенергетичного вузла в експлуатацію державною комісією відбулася вже в червні 1961 р. [13, с. 8-9]. Всі гідроспоруди за ГОСТ 3315-46 віднесені до другого класу. Тип гідроелектростанції - руслова. Розрахунковий напір - 22,00 м. Розрахунковий витрата через один гідроагрегат (4 шт.) - 221 куб. м / с. Встановлена потужність ГЕС - 166,4 МВт. Середньобагаторічне вироблення електроенергії - 590 млн. кВт * год До складу гідровузла входять:
Довжина напірного фронту гідротехнічних споруд - 810 м. Розрахунковий скидної витрата води через водопропускні споруди при нормальному (НПУ = 140, 00) - 6515 куб. м / сек і форсованому (ФПУ = 142, 00) - 8035 куб. м / сек підпірних рівнях відповідно. Максимальний скидної витрата через гідровузол, визначений Правилами експлуатації Павловського водосховища (1995 р.), становить 8050 куб. м / сек. [13, с. 9-10; 14, с. 1-2]. Відомості щодо структури та розміщення персоналу Павлівської ГЕС. Згідно [13, с. 10], «для Павлівської ГЕС, як філії Башкирського акціонерного товариства енергетики й електрифікації« Башкіренерго », передбачено наступний розподіл і розміщення штатів (станом на 1 квітня 1999 р.)»:
2.2 Споруди ГЕС Тип греблі - водозлив з широким порогом, водобоем, рісбермой, що підводять і відводить каналами. Матеріал - залізобетон. Грунти підстави - розбірна скеля (вапняки). Основні розміри греблі:
Кількість прогонів - 4 шт. Ширина прольоту - 16 м. Максимальний напір на греблю (при НПУ = 140,00) - 33,25 м. Розрахункові витрати через водозливні отвори: пропускна здатність одного отвору при НПУ (НПУ = 140,00) - 1150 куб. м / сек (4600 всіх отворів), при ФПУ (ФПУ = 142,00) - 1350 куб. м / сек (5400 всіх отворів). До складу ГТС Павлівської ГЕС входять будівля ГЕС поєднане з водозливом, підвідний та відвідний канали, глухі руслова і лівобережна грунтові греблі, шлюз-водоскид, водосховище. Водосховище. Водосховище Павловського гідровузла розташовано на території чотирьох районів: Караїдельський, Покровському, Нурімановський і Аксинський. Водосховище утворено в долинах річки Уфи і її притоках: Юрюзань, Урюш, Тюй, Байки та інших. Основні показники водосховища [13, с. 17-19]:
Водопідпірні споруди - земляні греблі: руслова і лівобережна. Руслова грунтова гребля намивна з ядром. Матеріали греблі:
Довжина по гребеню - 232,0 м. Ширина по гребеню - 8,0 м. Ширина по підошві - 250,0 м. Найбільша висота - 43,0 м. Максимальний напір на греблю - 35 м. Відмітки гребеня - 143,0-144,5. Протифільтраційні пристрої:
Лівобережна гребля насипна, укочена, з місцевих матеріалів (суглинки). Довжина по гребеню - 397,0 м. Ширина по гребеню: від 8,0 м до 40 м (у примиканнях до будівлі ГЕС). Ширина по підошві - 250 м. Найбільша висота - 46,0 м. Максимальний напір на греблю - 35 м. Відмітки гребеня - 143,0-144,5. Протифільтраційні пристрої: цементаційна завіса, зміщена від осі греблі в бік НБ на 5,1 м. Дренажні пристрої: в основі лоток з випуском води у відвідний канал. [13, с. 14-16]. Будівля ГЕС. Будівля електростанції розділене на дві секції, у кожній з яких розташовано по два гідроагрегати і два водозливних прольоту. Надводна частина будівлі виконана із залізобетону з машинним залом гідроелектростанції. Основні розміри надводної частини, м:
У щитовому відділенні верхнього б'єфу розміщені пази сороудержівающіх грат. Підводна частина будівлі виконана із залізобетону і конструктивно являє собою монолітну фундаментну плиту. У фундаментній плиті розташовується 3 потерни (цементаційна, водоприймальна, службова) і 4 відсмоктуючі труби. Протифільтраційні пристрої: понуре перед будівлею ГЕС - залізобетонна плита довжиною 16 м, цементаційна завіса глибиною 56 м. Основні розміри підводної частини, м:
Будівля гідроелектростанції сполучається у верхньому б'єфі гідровузла з лівобережною грунтової греблею. Вантажопідйомне обладнання для обслуговування механічного обладнання будівлі ГЕС з боку верхнього б'єфу - 2 крани (150 т), з боку нижнього б'єфу - 1 кран (150 т). Підвідний канал обмежений лівобережної підпірної стінкою пірсом шлюзу. Довжина - 80 м, ширина - 79 м. Відвідний канал. Відмітки рівнів НБ:
Канал загальною довжиною 300 м, складається з 2-х ділянок: 100 м перший і 200 м другий. Судноплавний шлюз-водоскид. Шлюз - водоскид, шахтного типу, що знаходиться на балансі Павловського району гідроспоруд може служити, як для цілей судноплавства, так і для пропуску катастрофічного паводку. Число камер - 1. Розміри камери: довжина - 120 м; ширина - 15 м. Будівельна висота - 44,5 м. Глибина води на королі - 1,75 м. Система харчування - через поздовжні галереї з поперечними випусками. Об'єм води зливний призми - 57 600 куб. м. Пропускна здатність при пропуску катастрофічного паводку - 1410 куб. м / с. Права стінка камери шлюзу є упором руслової греблі, ліва - загальна з будівлею ГЕС. Устаткування по маневруванню затворами з боку СБ і НБ знаходиться в приміщеннях нижньої і верхньої голів шлюзу. В даний час однокамерний шлюз Павловського гідровузла є самим високонапірним (32,9 м) в Російській Федерації. [13, с. 11-19]. Відомості про кордони і розмірах території Павлівської ГЕС, межі заборонних і санітарно-захисних зон. Довжина напірного фронту гідротехнічних споруд Павлівської ГЕС складає 810 км. Підпір від Павловського гідровузла поширюється по водосховищу на 150 км. Забороненою зоною Павлівської ГЕС, яка обгороджена й охороняється, є вся територія комплексу гідротехнічного вузла. Відповідно до «Положення про водоохоронних зонах водних об'єктів і їх прибережних захисних смугах», затвердженим Постановою Уряду РФ від 23 листопада 1996 р № 1404, мінімальна ширина водоохоронної зони
За Акту відведення земель № 93 затвердженим Постановою голови адміністрації Нурімановський району від 07.03.95 Дирекції Павлівської ГЕС надано в користування
3. Уразливі місця ГТС Павлівської ГЕС 3.1 Коротка характеристика основних положень проекту гідротехнічних споруд Проектування ГТС виконувалося виходячи з вимог комплексного використання водних ресурсів. Вибір типу споруд і компоновка гідровузла були зроблені на підставі техніко-економічних показників, розроблених з урахуванням:
При проектуванні гідровузла Павлівської ГЕС вибирався варіант з 4-х основних компонувальних рішень:
Найбільш економічним з умовами проведення робіт був визнаний 4-й варіант компонувального рішення, який представлений в наступному вигляді:
Остаточна компонування гідровузла була перевірена лабораторією ВОДГЕО на жорсткій моделі на відкритому майданчику в масштабі 1:100, що включає в себе всі елементи гідроспоруд, а також русло і заплаву річки на ділянці 2-5 км в районі створу. Гідростатичний тиск на греблю і тиск хвиль враховувалося по ГОСТ 3255-46. Тиск фільтраційних вод визначалося за методом, викладеним у додатку № 7 до Технічних Умов 24-104-40 Главгідроенергостроя. Сейсмічні сили при розрахунку не враховувалися. Статичний тиск льоду на споруди - за ГОСТ 1664-42. Вітровий тиск - за ГОСТ 1664-42. Навантаження від судів - за ГОСТ 3439-46. Розрахунок загальної стійкості проводився на наступні випадки роботи:
Загальна стійкість перевірялася на надзвичайні (катастрофічні) умови експлуатації. Досліджувався випадок найбільш невигідною комбінації сил і навантажень. Застосовувалися наступні коефіцієнти запасу для споруд 2-го класу:
Гідравлічні характеристики водоскидних споруд прийняті за результатами лабораторних досліджень на моделі гідровузла масштабу 1:100 і окремих споруд в масштабі 1:65. [13, с. 20-23]. 3.2 Обгрунтування про включення Павловського гідровузла в перелік об'єктів електроенергетики, на які поширюються вимоги Федерального закону «Про безпеку гідротехнічних споруд» Павловський гідровузол був запроектований і побудований з метою комплексного використання водних ресурсів річки Уфи, з урахуванням перспективного розвитку енергоспоживання, водопостачання і судноплавства. У комплекс Павловського гідровузла входять водопідпірні, водопроводящие, судноплавні та інші споруди (див. розділ 2 "Опис підприємства»), пошкодження яких можуть призвести до виникнення надзвичайних ситуацій, оскільки від їх надійності залежить не тільки робота Павлівської ГЕС, а й функціонування господарських і промислових об'єктів регіону. Нижче створу водопідпірних споруд головного вузла, в 5-10 км від створу розташовані населені пункти Червоний Ключ, Нижня Павлівка, Яман-Елгінскій ЛПГ, Кіровка. Враховуючи вищевикладене та на виконання вимог Федерального закону «Про безпеку гідротехнічних споруд», Павловська ГЕС була включена до переліку об'єктів електроенергетики, які підлягають декларуванню безпеки в 1998 році (див. спільний наказ Мінпаливенерго Росії та МНС Росії від 31 грудня 1997 р. № 461/792 ). Відомості про можливі матеріальних, соціальних та екологічних наслідків аварії ГТС для об'єктів життєзабезпечення і господарських об'єктів, про рівень освоєння зони розташування гідротехнічних споруд (використання території гідротехнічної споруди та русла водотоку в господарських цілях, наявність промислової та цивільної забудови, затоплюваних в нижньому б'єфі при утворенні хвилі прориву) є секретними і маються на ВАТ «Башкіренерго». [13, с. 30-31]. 3.3 Характеристика факторів, що визначають рівень безпеки гідротехнічних споруд Фактичні умови експлуатації ГТС задовольняють вимогам діючих норм та правил. У відповідності з картами оцінки сейсмічного районування (ЗСР - 97), застосовуваним з 1998 року в якості НТД, для району розташування Павлівської ГЕС, підтверджена сейсмічна активність 5 балів. Селевий і зсувної небезпеки, в тому числі небезпеки обвалення берегових схилів у водосховищі не є. За весь період експлуатації Павловського гідровузла максимальна витрата паводку відзначатиметься 7 травня 1979 р. і склав 4800 куб. м / сек. При цьому величина припливно з великим запасом не перевищувала розрахункові максимальні витрати забезпеченістю Р = 0,1% - 8200 куб. м / сек і Р = 1% - 6140 куб. м / сек. Змін розрахункових значень механічних та фільтраційних характеристик матеріалів споруд і конструкцій, а також властивостей порід підстав немає. Павловська ГЕС знаходиться в експлуатації понад 40 років. За цей період випадків аварій на ГТС зареєстровано не було, що свідчить про достатній рівень надійності споруд і прийнятних умовах експлуатації на всіх етапах діяльності структурних утворень. Показники стану гідротехнічних споруд відповідають критеріям безпеки, встановленим для споруд Павлівської ГЕС. Водопропускні споруди гідровузла повністю забезпечують пропуск паводкових витрат розрахункової забезпеченості. Гідротехнічні споруди та їх механічне устаткування в цілому знаходяться в працездатному стані. Фільтраційний режим споруд, згідно з візуальним і інструментальним спостереженнями, носить у цілому сталий характер. [13, с. 38-41]. 3.4 Відомості про порушення, допущені в процесі будівництва та експлуатації ГТС Проектні рішення споруд можна вважати вдалими, але відступу від них при будівництві зробили експлуатацію скрутною в зв'язку з необхідністю проведення значних реконструктивних та ремонтних робіт для підвищення надійності споруд. Будівництво Павлівської ГЕС здійснювалося у встановленому порядку, відповідно до проекту Мосгідепа - генерального проектувальника гідровузла. До найбільш серйозних порушень, зареєстрованим при будівництві гідровузла, відносяться відступи від проекту, допущені при зведенні руслової греблі:
Крім того, Відповідно до уточненого сейсмічними районуванням основні споруди Павлівської ГЕС потрапляють в зону п'ятибальною землетрусу, проект був виконаний без обліку сейсмічного впливу. У середній частині руслової грунтової греблі на позначці 110, 00 відзначається ряд зосереджених виходів фільтраційних вод. У процесі експлуатації мали місце окремі випадки порушень (див. розділ 5 «Сценарії можливих аварій»). [13, с. 29, 39-41]. 4. Сейсмостійкість ГТС Район розташування гідротехнічних споруд Павлівської ГЕС віднесено до зони п'ятибальною землетрусу у відповідності з уточненими сейсмічними районуванням. Оскільки основні споруди Павлівської ГЕС побудовані без урахування сейсмічного впливу на них, а також враховуючи той факт, що при потужному скиданні води з водосховища в нижній б'єф існує можливість спровокувати «місцеві» землетрусу силою 1-2 бали, необхідно розглянути сейсмостійкість ГТС. 4.1 Вплив землетрусу на поверхню землі і деякі інженерні споруди Загальна дія землетрусів різного ступеня бальності на поверхню землі і деякі інженерні споруди наступне: 6 балів. У небагатьох випадках зсуви, на сирих грунтах можливі видимі тріщини шириною до 1 см, у гірських районах окремі випадки зсувів. Можливі зміни дебіту джерел та рівня води в колодязях. 7 балів. В окремих випадках зсуви проїжджої частини доріг на крутих схилах і тріщини на дорогах. Порушення стиків трубопроводів. В окремих випадках зміни дебіту джерел та рівня води в колодязях. У небагатьох випадках виникають нові або пропадають існуючі джерела води. Окремі випадки зсувів на піщаних або гравелистих берегах річок. 8 балів. Невеликі зсуви на крутих укосах виїмок і насипів доріг, тріщини в грунтах досягають декількох сантиметрів. Можливе виникнення нових водоймищ. У багатьох випадках змінюється дебіт джерел і рівень води в криницях. Іноді пересохлі криниці наповнюються водою або існуючі вичерпуються. 9 балів. Значні пошкодження берегів штучних водойм, розриви частин підземних трубопроводів. В окремих випадках - викривлення рейок і пошкодження проїжджих частин доріг. На рівнинах повені: часто помітні наноси піску і мулу. Тріщини в грунтах досягають 10 см, а по схилах і берегів - понад 10 см. Крім того, велика кількість тонких тріщин у грунтах. Часті зсуви грунтів, обвалу гірських порід. На поверхні води великі хвилі. 10 балів. Небезпечні пошкодження гребель і дамб. Серйозні пошкодження мостів. Викривлення залізничних рейок. Розриви або викривлення підземних трубопроводів. Дорожні покриття і асфальт утворюють хвилеподібну поверхню. Тріщини в грунті шириною кілька десятків сантиметрів і в деяких випадках до одного метра. Паралельно руслах водних потоків з'являються широкі розриви. Осипання пухких порід з крутих схилів. Можливі великі зсуви на берегах річок і крутих морських узбережжях. У прибережних районах переміщуються піщані і мулисті маси. Вихлюпування води в каналах, озерах, річках. Виникнення нових озер. 11 балів. Серйозні пошкодження мостів, гребель і залізничних шляхів. Шосейні дороги приходять в непридатність. Руйнування підземних трубопроводів. Значні деформації грунту у вигляді широких тріщин, розривів і переміщень у вертикальному та горизонтальному напрямках. Численні гірські обвали. 12 балів. Зміна рельєфу місцевості. Сильне пошкодження або руйнування практично всіх наземних і підземних споруд. Радикальна зміна земної поверхні. Спостерігаються значні тріщини в грунтах з великими вертикальними і горизонтальними переміщеннями. Гірські обвали і обвали берегів річок на великих площах. Виникають озера, а іноді й водоспади. Змінюються русла річок. При землетрусах інтенсивністю 8 і більше балів можливе виникнення пожеж, оскільки руйнуються печі, падають побутові нагрівальні прилади і відбувається замикання електропроводки. Особливо небезпечно іскроутворення від ударів або коротких замикань в нафто-і газосховищах. Вторинні пожежі виникають в результаті підвищеної щільності забудови міст, порушення або відсутність системи гасіння пожеж, великої кількості горючих матеріалів у конструкціях будівель, паніки населення і несприятливої погоди. Ризик масових пожеж може бути значно знижений при завчасному обладнанні на об'єктах резервуарів з водою і сучасних насосних установок з електроживленням від пересувних електростанцій. За кордоном практикується застосування резервуарів з водою під вулицями поблизу пожежонебезпечних об'єктів. Кількість вторинних пожеж при високій щільності забудови міста спалимими будівлями може в багато разів підвищити число первинних пожеж. При цьому збитки від пожеж можуть набагато перевищити збитки від механічних пошкоджень і руйнувань. [11, с. 24-26] 4.2 Найбільш поширений характер ушкоджень гребель із грунтових матеріалів при впливі землетрусу Найбільш характерний і розповсюджений вид ушкоджень - оползанія укосів. Форми правління пошкодження цього виду різні і залежать від особливостей конструкції і розмірів споруди, типу підстави, характеру сейсмічного впливу. Враховуючи накопичений досвід, всі пошкодження укосів доцільно розділити на два типи:
Перший тип ушкоджень найбільш поширений. Пошкодження низових призм, в яких парова вода або відсутня, або має дуже низько розташовану криву депресії, завжди відбуваються за першим типу, незалежно від крупності складають призму матеріалів. До цього ж типу відносяться пошкодження верхових призм, якщо вони складені в межах активної зони великоуламковим матеріалом, або мають верхової екран і неводонасищени. Пошкодження другого типу (до повного руйнування) більш рідкісні і мають місце тільки в верхових укосах, якщо вони складені дрібнозернистим водонасиченим матеріалом, при втраті стійкості структури якого явище розрідження виникає. Обвалення або сповзання укосів, як правило, починається з утворення поздовжніх тріщин, з появою яких опір зрушенню бічних призм знижується. Найбільш типовими прикладами ушкоджень гребель із грунтових матеріалів з практики останніх років є пошкодження земляної греблі Чир-Юртской ГЕС (кол. СРСР) висотою 37,5 м, спроектованої на 7 балів за чинним тоді СН - 8 - 57 (8-ми бальний землетрус 14 Травень 1970); пошкодження греблі Лоуер Сан-Фернандо (США) висотою 43 м з перевіреною розрахунком сейсмостійкості (землетрус 9 лютого 1971). Слід зауважити, що кам'яно-накидних і кам'яно-земляні греблі володіють значно більш високої сейсмостійкістю, ніж земляні. Великі греблі цих типів більш ніж у 25 випадках зазнали сильні землетруси (8-9 балів за шкалою ММ) і жодна з них не отримала істотних пошкоджень, хоча незначні в ряді випадків спостерігалися. Також, в багатьох джерелах відзначається, що греблі з грунтових матеріалів на нескельних основах володіють меншою сейсмостійкістю, ніж зведені на скельних. Сильних пошкоджень в результаті землетрусів земляні греблі на скельних підставах зазвичай не отримують, тоді як випадки значних ушкоджень гребель, побудованих на м'яких грунтах, численні (через велику деформованості нескельного підстави). Особливим видом ушкоджень гребель із грунтових матеріалів є руйнування водопропускних пристроїв. Прикладом аварії, пов'язаної з руйнуванням цього виду, є аварія на греблі Тарбела висотою 145 м (Пакистан, 7-ми бальний землетрус). Крім ушкоджень, зазначених вище, є інші приклади руйнувань, що зустрічаються при землетрусах менш часто:
4.3 Пошкодження бетонних гребель Вплив землетрусів різної інтенсивності зазнали більше 100 гребель та гідротехнічних споруд з бетону. Відомі лише 15 випадків пошкоджень цих споруд, причому більше половини з них отримали пошкодження у вигляді тріщин. Пошкодження бетонних гребель спостерігаються лише від землетрусів інтенсивністю 7 балів і більше. Кілька водопропускних споруд, невеликі греблі з кам'яної кладки, що розташовуються на м'яких грунтах, були повністю зруйновані сильними землетрусами. У загальному випадку найбільшою пошкоджуваність мають низькі споруди заввишки до 20 м, а також контрфорсні греблі (три з восьми були пошкоджені). Найбільш сейсмостійкому виявилися бетонні гравітаційні і аркові греблі, що випробували сильні землетруси інтенсивністю 8-9 балів, але не отримали значних пошкоджень. У ряді випадків землетрусу були викликані заповненням водоймищ (збуджена сейсмічність), наприклад, контрофорсная гребля Хсінфенгкьнг (КНР) - землетрус з магнітудою 6,1. Найбільш сильні пошкодження серед високих гребель були отримані греблею Койна (Індія), яка відчула дію ряду землетрусів при наповненні водосховища. Пошкодження поділяються в основному за такими видами:
4.4 Греблі, що випробували сейсмічну дію Найбільші і відомі греблі, що випробували сейсмічну дію, а деякі і є причиною землетрусу, можна представити в таблиці 4.4.1. [16, 17]: Таблиця 4.4.1.
4.5 Сейсмостійкість гідротехнічних споруд У питанні сейсмостійкості особливу увагу слід приділяти дамбам. Це пояснюється наступними причинами: особливою важливістю гребель, які є найголовнішим засобом управління річками, акумуляції водної енергії, а також напрями води для цілей водопостачання, зрошення і обводнення; великим обсягом матеріальних і грошових витрат на будівництво греблі; величезної відповідальністю такої споруди, оскільки його руйнування може завдати шкоди нижче розташованим населеним пунктам, промисловим підприємствам і сільськогосподарським угіддям. Крім того, досвід руйнівних землетрусів показав, що споруди типу гребель, побудовані без урахування сейсмічного фактору, нерідко піддавалися часткового або повного руйнування. Основні принципи сейсмостійкого будівництва. Під час землетрусу частки грунту рухаються у просторі по складній траєкторії й у спорудженні виникають інерційні сили, обсяг і напрям дії яких різко змінюються в часі. З тієї ж причини деформації споруди та її елементів можуть носити складний характер. Справді, при зазначених умовах споруда може зазнавати сукупність деформацій осьового розтягування, стиснення, вигину, зсуву і кручення. Крім цього, відповідні зусилля діють динамічно, тобто виникають толчкообразние і коливальні рухи споруди в цілому та його елементів. Аналіз даних про поведінку будівель і споруд при руйнівних землетрусах вказує на доцільність дотримання ряду принципів сейсмостійкого будівництва. Зважаючи на динамічного характеру сейсмічної дії (раптове докладання зусиль і знакозмінних дії їх при коливаннях споруди) рекомендується зводити споруди з досить міцних і монолітних матеріалів. З метою демпфування сейсмічних поштовхів віддається перевагу матеріалам, які, крім того, в тій чи іншій мірі мають пластичними властивостями. Для зменшення сейсмічних інерційних навантажень рекомендується застосовувати матеріали з малим об'ємним вагою. Велике значення має також однорідність матеріалу, тому що в місцях контактів матеріалів, що володіють різними фізико-механічними властивостями, або в місцях порушення суцільності матеріалу відбувається розшарування тіла споруди при сейсмічних впливах. Оскільки споруда і його елементи, у тому числі всякі виступи споруди в плані, погано чинити опір крутним зусиллям, слід прагнути проектувати спорудження так, щоб маси в ньому були розподілені симетрично щодо центру ваги всієї споруди, що практично у відомій мірі досягається спрощенням форми споруди в плані (наближенням до формі квадрата). Якщо досягти цього важко, то рекомендується розбивати споруда на окремі відсіки, що мають вказане вище найпростіше обрис у плані. Всякі горизонтальні зусилля, в тому числі сейсмічні, розподіляються між окремими несучими елементами споруди або будівлі (опори мосту, контрфорси в залізобетонних греблях, поперечні стіни і простінки кам'яних будівель тощо) пропорційно їх жорсткості. Отже, щоб уникнути перевантаження окремих елементів споруди необхідно проектувати його так, щоб у відношенні жорсткості його елементи не відрізнялися різко один від одного. Будь-яке споруда являє собою просторову систему, часто складається з пов'язаних між собою більш простих несучих елементів. Тому для забезпечення збереження споруди при землетрусі важливо забезпечити міцність зв'язків, наприклад, сполучень між капітальними стінами кам'яної будівлі. Крім того, слід прагнути до того, щоб зв'язки для пом'якшення динамічного дії землетрусу володіли пластичними властивостями. Відповідно до зазначених принципів доцільно при проектуванні та розробці технології будівельного виробництва передбачати ряд антисейсмічних заходів. Необхідна міцність і монолітність матеріалу, наприклад, кам'яної кладки, досягається застосуванням міцних каменів правильної форми, при ретельному дотриманні правил перевезення, з використанням розчинів, що мають значний опором нормальному і тангенціальному впливів. Передбачають заходи проти утворення у швах кладки усадочних тріщин, для надання розчину пластичності в нього вводять спеціальні добавки. Для досягнення однорідності будови тіла споруди прагнуть застосувати один і той же матеріал в межах кожного відсіку споруди, забезпечувати необхідну перев'язку, наприклад, нового бетону зі старим у швах бетонування споруди. Щоб забезпечити схоронність зв'язків між несучими елементами (наприклад, між стінами кам'яних будівель), армують кути будівлі шляхом укладання сталевих стрижнів в горизонтальних швах кладки. Для розбиття будівлі або споруди на окремі відсіки в плані влаштовують антисейсмічні шви, поєднані з осадовими і температурними швами. З метою забезпечення оптимальної просторової жорсткості рекомендується між несучими елементами робити отвори і простінки однакової ширини, а поперечні стіни - наскрізними, розташовуючи їх, по можливості, на рівних відстанях один від одного. Для рівномірного розподілу сейсмічних зусиль між несучими елементами будівлі рекомендується перекриття робити монолітними і жорсткими в такій мірі, щоб вони представляли собою незмінні горизонтальні діафрагми. Забезпечення міцності і, певною мірою, пластичного деформування сполучень стін будівлі досягається, крім того, пристроєм замкнутих залізобетонних антисейсмічних поясів, що укладаються по всьому периметру капітальних стін. Нарешті, потрібно замонолічіваніе збірних залізобетонних конструкцій, що можна здійснити шляхом укладання в стиках спеціальних стрижнів арматури або закладних сталевих частин з подальшим з'єднанням їх петлями або електрозварюванням; при цьому повинна бути забезпечена равнопрочность перетину збірного елементу і стику замонолічування. Сейсмічні навантаження на гідротехнічні споруди. Сейсмічні навантаження на гідроспоруди можна розділити на наступні:
Заходи щодо забезпечення сейсмостійкості земляних гребель. Земляні греблі знаходять широке застосування в сейсмічних районах головним чином внаслідок можливості використання місцевих будівельних матеріалів, а також механізації будівельного виробництва. Для забезпечення сейсмостійкості греблі необхідно, крім здійснення розрахунку її на сейсмостійкість, передбачити спеціальні заходи в частині її конструкції і технології будівельних робіт, що можливо шляхом розгляду фізичної картини дії землетрусу і аналізу емпіричних даних. [18, с. 24-150] Так як греблі гідротехнічних споруд Павлівської ГЕС є грунтовими, то про заходи щодо забезпечення сейсмостійкості земляних гребель буду детально розглянуті в розділі 7. Заходи щодо забезпечення сейсмостійкості гребель з кам'яної начерки і кладки насухо. Накидних греблі мають багато спільного з земляними з точки зору конструкції, а також умов роботи, тому деякі антисейсмічні заходи для земляних гребель зберігають силу й стосовно кам'яно-накидних гребель. Однак специфічність матеріалу таких гребель вимагає дещо іншого підходу до питання забезпечення їх сейсмостійкості. [18, с. 24-150]. Грунтові греблі гідротехнічних споруд Павлівської ГЕС виконані з кам'яною накидкою, тож заходи по забезпеченню сейсмостійкості гребель з кам'яної начерки і кладки насухо будуть більш детально розглянуті в розділі 7. Заходи щодо забезпечення сейсмостійкості бетонних гравітаційних гребель. Бетонні гравітаційні греблі знаходять в даний час широке застосування внаслідок того, що сейсмічно активні зони, як правило, приурочені до гірських місцевостей, а для більш-менш високих гравітаційних гребель потрібно скельну підставу. При проектуванні гравітаційних гребель, зведених з бетону, важливою особливістю буде той факт, що облік сейсмічного фактору буде полягати в підвищенні тих вимог, які пред'являються до міцності та стійкості гравітаційних гребель. Для даного виду греблі набуває особливого значення ретельність робіт з підготовки підстави з метою підвищення стійкості споруди на зсув (зняття вивітреного шару скелі, ретельне очищення поверхні основи перед бетонуванням греблі і т.п.). Пряме відношення до задачі забезпечення сейсмостійкості гравітаційної греблі мають також заходи конструктивного та технологічного характеру, що запобігають несприятливий вплив на міцність греблі усадкових і температурних зусиль: пристрій конструктивних швів, охолодження бетону в процесі його твердіння і т.п. Будь-яке отвір у тілі гравітаційної греблі, що має більш-менш значні розміри і розташоване в периферійній зоні її поперечного перерізу, можуть стати причиною виникнення тріщин у тілі греблі при концентрації високих сейсмічних напруг. Тому необхідно вжити заходів з надання цих отворів плавного обриси та армуванню бетону в зоні впливу місцевих напружень. Заходи щодо забезпечення сейсмостійкості залізобетонних та бетонних контрфорсні гребель. У районах з високою сейсмічною активністю можуть знайти застосування і контрфорсні греблі, які, будучи одним з економічних типів гребель, дозволяють вести будівельні роботи індустріальними методами з застосуванням збірних залізобетонних елементів. Так само як у випадку гравітаційних гребель, слід надати плавне обрис отворам, що влаштовуються в контрфорсами, а матеріал контрфорса посилити спеціальним армуванням в зоні концентрації напружень. Прикладом того, що така міра обгрунтована, може служити гребля Бек-Ходжес (США), в контрфорсам якої виникали тріщини навіть у звичайних умовах експлуатації. Залишаються чинними також ряд інших антисейсмічних заходів, зазначених для гравітаційних гребель. Сейсмостійкість аркових гребель. У аркових гребель існує ряд позитивних сторін для забезпечення сейсмостійкості:
Для прикладу можна навести збереження арочної бетонної дамби Корфіно в Італії, що зазнала руйнівного землетрусу. Проте вказана гребля характеризується невеликою висотою (40 м) при невеликому радіусі кривизни арки (23,5 м). Тому для забезпечення сейсмостійкості сучасних аркових гребель не достатньо лише провести розрахунок їх на дію сейсмічних навантажень (сейсмічного тиску води та інерційних сил), а також необхідне здійснення спеціальних заходів (зазначених вище). [18, с. 24-150] 5. Сценарії можливих аварій 5.1 Відомості про що мали місце аварійних ситуаціях на гідровузлі та хід виконання невідкладних (протиаварійних) робіт Згідно [13, с. 44], «впродовж усього періоду експлуатації Павлівської ГЕС аварій і аварійних ситуацій на гідротехнічних спорудах не було, але траплялися ситуації, кваліфіковані як порушення (близькі до аварійних)». У 1959 році, коли підприємство вступило в початковий період експлуатації, вихід води на низовий укіс руслової греблі на позначках 121,00 - 122,00. Нарощено ядро греблі в 1964 році, досягнута локалізація негативних процесів і наслідків. У 1960 році виявлено сильна фільтрація по погано пропрацював будівельним швах будівлі ГЕС. Проведена ін'єкція тріщин цементом і карбомідних смолою. У 1959 і 1970 рр.. стався розмив дна відвідного каналу за зубом водобоя через неоформлення рісберми. Укладено бетонні тетраедри, вагою 15 т кожний, у кількості 442 штук. Проведені в процесі експлуатації ремонтно-відновлювальні роботи не зняли проблему, що створилася в цілому. Примітка. Більш повна інформація по мали місце порушень на ГТС Павлівської ГЕС і відомості про планувалися і невиконаних заходах, спрямованих на забезпечення безпеки ГТС наведено в «Акті обстеження ГТС Павлівської ГЕС» [14] і "Довідці про стан ГТС Павлівської ГЕС ВАТ« Башкіренерго »[21 ] ». 5.2 Сценарії можливих аварій на гідровузлі з оцінкою рівня ризику різних сценаріїв аварій та рівня безпеки об'єкта в цілому Основні положення методики оцінки рівня ризику різних сценаріїв аварій та рівня безпеки об'єкта. Для оцінки рівня ризику й загального рівня безпеки об'єкта була застосована, розроблена в 1997 році ВАТ «НІІЕС», Методика оперативної оцінки безпеки гідротехнічних споруд, що знаходяться в тривалій експлуатації. Основні положення Методики зводяться до виконання наступних етапів формалізованої оцінки безпеки ГТС:
Для оцінки рівня безпеки I Методикою передбачено врахування двох основних груп факторів безпеки, що характеризують:
Ці дві групи чинників безпеки в подальшому розбиваються на більш низькі рівні ієрархії, що включають в себе:
Для здійснення комплексного обліку перерахованих вище факторів безпеки (підсумкової оцінки рівня безпеки ГТС) передбачено приведення їх до єдиного масштабу на основі ранжирування за єдиною шкалою, значення якої змінюються від 0 до 6 (див. таблиці 5.2.1. Та 5.2.2). Таблиця 5.2.1. Ранжування рівня безпеки ГТС (фактор I), факторів I1, I2, I1.1 і I1.2.
Таблиця 5.2.2. Ранжування факторів групи I1.1 (а1-а3) і групи I1.2 (А4-а6).
Примітка. Значення (а4 або а5) <3 відповідають умовам неперевищення гранично-допустимих значень (ПДВ) контрольованих показників стану ГТС, тоді як значення (а4 або а5) <5 - умовам неперевищення їх критичних значень (КЗ). Перевищення ПДЗ і КЗ свідчить про настання гранично-допустимого і аварійного стану, відповідно. Таблиця 5.2.3. Ранжування факторів групи I2 (a7-a9).
Не виключається застосування вищенаведеної формули на інших рівнях прийнятої ієрархічної системи факторів безпеки. Також її рекомендується використовувати і для обліку взаємовпливу «незалежних» чинників безпеки. При використанні результатів інструментальні вимірювань показників стану ГТС ранжування факторів безпеки а4 рекомендується виконувати згідно з таблицею. Таблиця 5.2.4. Ранжування оцінок факторів групи а4 за результатами інструментальних вимірювань.
Прийняті позначення: Yi - виміряне значення показника стану ГТС; Ynp - прогнозоване значення показника стану; Ymax - максимальне спостережене значення показника стану; - середнє квадратичне відхилення виміряних значень від прогнозованих. Методику рекомендується застосовувати в повному обсязі при оцінці рівня безпеки ГТС першого і другого класів. Опис сценарію можливої аварії по Павловському гідровузла. У цій частині декларації розглядається сценарій можливого локального руйнування руслової або лівобережної дамби. Сценарій. Локальне руйнування руслової або лівобережної дамби. Умови, причини і сценарій розвитку:
Оцінка рівня ризику і рівня безпеки об'єкта за сценарієм аварії. Згідно вищевикладеної Методиці до складу факторів безпеки ГТС за сценарієм покладено фактори а1.2, а1.4 і а 6.9, за яким відповідно до таблиці 2 встановлюються такі якісні та кількісні показники: Таблиця 5.2.5. Якісні та кількісні показники факторів безпеки за сценарієм аварії.
Відповідно до цієї таблиці і розрахунку за формулою, наведеною у Методиці, оцінка факторів а1 приймається рівною 2,8. Підсумкова оцінка чинника I1.1, що характеризує зміни нормативних оцінок стану ГТС, приймається рівною значенню фактора а1 = 2,8, як єдиному в піддіапазоні 3 <= a <4. Підсумкова оцінка чинника а6 приймається рівною значенням а6.9 = 1,5. Кількісне значення фактора I1.2, що характеризує відхилення контрольованих показників ГТС і умов його експлуатації від вимог ПТЕ, приймається рівним значенню фактора а6 = 1,5. Кількісне значення фактора I1, що характеризує стан ГТС, приймається рівним значенню фактора I1.1 = 2,8. Відповідно до Методики фактор I2, що характеризує можливі збитки від аварії, не підлягає обов'язковому обліку для споруд II класу. Таким чином, рівень безпеки грунтової греблі I приймається рівним I1 = 2,8 і характеризується як нормальний (відповідно до Методики). [13, с. 44-52]. 6. Оцінка величини збитку Відповідно до ФЗ «Про безпеку ГТС»: «Власник ГТС або експлуатуюча організація несе відповідальність за безпеку ГТС (у тому числі відшкодовує відповідно до статей 16, 17 і 18 цього Закону збиток, нанесений в результаті аварії ГТС) аж до моменту переходу прав власності до іншій фізичній або юридичній особі або до повного завершення робіт з ліквідації ГТС ». 6.1 Інформація про зміну проектних умов відповідальності енергооб'єкта за заподіяння шкоди (збитків) у разі аварії на гідровузлі Як зазначалося вище (див. підрозділ 3.1), проектування Павловського гідровузла виконувалося виходячи з вимог комплексного використання водних ресурсів річки Уфи, перспективного розвитку енергоспоживання, водопостачання і судноплавства. За тривалий період експлуатації ГЕС відбулися значні зміни проектних умов відповідальності енергооб'єкта - продовжувалося зростання міста Уфи, вводилися його господарські та промислові об'єкти, відзначалося зростання водокористувачів та водоспоживачів, а також споживачів електричної енергії. Враховуючи вищевикладене можна зробити висновок, що аварії на гідровузлі за сучасних умов відповідальності ГЕС чреваті серйозними наслідками. При цьому, у разі аварії на водозливі, в небезпечній зоні може виявитися весь обслуговуючий персонал ГЕС, включаючи охорону (дані за штатним розкладом ГЕС наведені в підрозділі 2.1) та її розвиток не виключає людських жертв у зоні поширення хвилі прориву, що може скласти, згідно [13, с. 43], 500 м і більше (залежно від умов аварії, масштабу руйнувань і дій станційного персоналу). [13, c.42-44]. Нижче створу водопідпірних споруд головного вузла, в 5-10 км від створу розташовані населені пункти Червоний Ключ, Нижня Павлівка, Яман-Елгінскій ЛПГ, Кіровка. [13, c. 30]. 6.2 Оцінка величини збитку від аварії на Павлівському гідровузлі, що сталася відповідно до сценарію можливої аварії Згідно з п. 7.2.3 Декларації безпеки ГТС Павлівської ГЕС [13, с. 50-53], можливий збиток від аварії, сценарій якої наведено у п. 7.2.2 цієї ж Декларації безпеки ГТС Павлівської ГЕС, яка не підлягає обов'язковому обліку для споруд II класу. 6.3 Фінансове (майновий) забезпечення цивільної відповідальності за заподіяння шкоди (збитків) у разі аварії на гідровузлі Договору страхування Павлівської ГЕС на випадок збитків від стихійного лиха немає, у зв'язку з відсутністю нормативно-технічної документації з визначення збитку та страхування гідротехнічних споруд. 7. Технічні рішення, спрямовані на забезпечення безпеки та підвищення сейсмостійкості 7.1 Заходи щодо проведення ремонтних, реконструктивних та інших робіт, спрямованих на забезпечення надійності та безпеки ГТС Згідно [21, с. 11-13], після обстеження ГТС Павлівської ГЕС у 1998 році були запропоновані наступні рекомендації для забезпечення безпеки об'єкту:
7.2 Заходи, спрямовані на забезпечення сейсмостійкості ГТС Павлівської ГЕС Згідно [18, 107-120], для забезпечення сейсмостійкості земляних і накидних гребель може бути рекомендований ряд заходів, одні з яких слід проводити тільки на етапі проектування і початку будівництва, а проведення інших можливо в період експлуатації ГТС.
Привантаження укосів греблі шаром кам'яної начерки з великого гравію або зв'язного грунту при потужності шару не менше 2-3 т / кв. м для запобігання значного осідання та випирання укосів при землетрусі. При розрахунковій сейсмічності району не більше 7 балів можливе використання як привантажувальний шару бетонних плит. Постановка біля основи обох укосів греблі невисоких огороджувальних призм з кам'яної начерки, причому низова призма одночасно буде дренажної (для запобігання руйнування-розтікання дамб і видавлювання основ з водонасичених піщаних грунтів внаслідок їх розрідження). У тих же цілях, що й заходи п. 5, будуть досить ефективними невисокі шпунтові стінки. Виконання понуро і екрану з глини, глінобетона або торфу так, щоб вони представляли собою суцільну конструкцію. Максимально можливе уникнення пристрою в тілі греблі водоскидних труб, галерей, сифонів і т.п. Привантаження кожного укосу шаром з найбільш великорозмірних каменів з ретельним заповненням порожнеч дрібним каменем для накидних гребель (для обмеження деформацій). Пристрій невисоких упорних призм (біля основи укосів кам'яною начерки) з кладки постелістих каменів при сейсмічності 7 і 8 балів і з бетону при сейсмічності 9 балів. Це підвищує стійкість поверхневої товщі кам'яної начерки проти оползанія їх по похилій поверхні. Збільшення пологих укосів кам'яно-накидних типу приблизно на 10-20% в порівнянні з укосами, застосовуваними без урахування сейсмічного фактору. Зменшення поперечних розмірів ядра до меж, допустимих по фільтраційних розрахунками. Підпірну стінку для масиву кам'яної начерки слід виконувати або з кам'яної кладки на міцному цементному розчині (в районі сейсмічністю 7 балів), або з бетону (при більшій сейсмічності району). Пристрій шарнірного сполучення екрану з протифільтраційним зубом. Забезпечення сейсмічної міцності та стійкості стін і перекриття дренажної галереї, що влаштовується в товщі укосу кам'яно-накидних греблі:
Висновок
Гідротехнічні споруди є потенційно небезпечними об'єктами, надзвичайні ситуації на яких можуть привести до великих людських жертв та значних матеріальних збитків.
Зберігається тенденція забудови нижнього б'єфу гідровузла, продовжується зростання міста Уфи, що знаходиться на відстані 156 км від ГТС. Також нижче Павлівської ГЕС розташована значна кількість великих населених пунктів, які можуть постраждати в результаті аварії на ГТС. На об'єкті є в наявності група спостережень за станом ГТС в кількості 3 чоловік, що здійснює нагляд за безпекою ГТС в обсязі та терміни задовольняють вимогам керівних документів, а також рятувальна група в кількості 50 чоловік.
Дан аналіз ймовірних причин виникнення надзвичайних ситуацій на гідроспорудах Павлівської ГЕС, що включають суб'єктивні та об'єктивні дані (фільтрація води в нижній б'єф, порушення, допущені при експлуатації ГТС, землетруси, зсуви, паводки рідкісної повторюваності та інші).
Показано, що при виконанні деяких заходів, спрямованих на підвищення сейсмостійкості гідротехнічних споруд, можливо практично повне виключення руйнування гребель в результаті землетрусу.
Збиток від найбільш імовірного сценарію аварії на ГТС Павлівської ГЕС не підлягає обліку за «Методикою оперативної оцінки безпеки ГТС ...» розробленої ВАТ «НІІЕС» у 1997 р. та рекомендованої листом від 27.01.98 р. № 02-01-3-4/82 РАТ «ЄЕС Росії» до використання при складанні Декларації безпеки. Тому для розрахунку можливої величини шкоди від руйнування гідровузлів запропонований інший сценарій (Додаток № 2), який є менш вірогідним, але призводить до великого збитку.
Показано, що договори страхування Павлівської ГЕС на випадок збитків від стихійного лиха не є.
Серед заходів, що мають першочергове значення, йдуть:
Розрахунок за програмою «Хвиля 2.0» проводився по найменш ймовірним сценарієм: паводок рідкісної повторюваності - аварійний скид - землетрус - зсув - руйнування греблі. У результаті руйнування утворюється хвиля прориву, яка викликає «сильні» руйнування будівель і споруд, розташованих нижче створу гідровузла. Таким чином, постраждають: смт. Нурімановський району Павлівка з населенням 3,9 тис. чоловік, смт. Червоний Ключ з населенням 3,1 тис. чоловік, районний центр Нурімановський району с. Червона Гірка. Крім того, «сильні», «середні» і «слабкі» руйнування будуть в наступних населених пунктах: Червоний Ключ, Іллінка, Чандар, Старобірючево, Новобірючево, Червона Гірка, Ахлистіно, УКМА, Кляшева, Нові Карашіди, Шакша, Дудкін, Мкр. Сіпайлово, Район Сафроновской пристані, інші дрібні населені пункти У загальній складності в зону затоплення і зону проходження хвилі прориву потрапляють жителі населених пунктів, розташованих нижче гідровузла, в кількості близько 140 000 чоловік. Час добігання хвилі прориву: від 16 хв в близьких до ГТС створах і до 8 годин. Можливість виведення та вивезення населення або матеріальних цінностей мінімальна. Література
Додаток № 1. Методика розрахунку параметрів затоплення при руйнуванні гідровузлів (Програма «ХВИЛЯ 2») Призначення і можливості програми «Хвиля 2». Програма «Хвиля 2» призначена для прогнозування масштабів затоплення місцевості і характеристик хвилі прориву при руйнуванні гідровузлів. Програма дозволяє оцінити наслідки руйнування гідровузлів при використанні в роботах з дослідження аварій і катастроф даного типу. При обчисленні програмою «Хвиля 2» визначаються параметри затоплення місцевості - максимальні: глибина затоплення, ширина затоплення і швидкість течії, час приходу фронту, гребеня і хвоста хвилі прориву. Крім того, в результаті обчислень наводяться дані про максимальне витраті води в створі, висоті хвилі (перевищення рівня води над рівнем побутового потоку) і максимальна позначка затоплення. Підготовка вихідних даних. Рішення поставленої задачі вимагає дані про гідровузлі і місцевості, розташованій вище (водосховище) і нижче за течією річки. Для цього місцевість розбивається на так звані створи, тобто перпендикулярні перерізу до напрямку течії річки. У відповідних перерізах визначаються необхідні параметри, найважливішими з яких є видалення від створу гідровузла, відмітки горизонталей місцевості і відстані між ними (див. відповідні розділи довідки). Для гідровузла і водосховища найважливішими є дані про обсяг водосховища, ширині і глибині водосховища біля греблі в нижньому б'єфі. Ці дані можна взяти з великомасштабних карт місцевості і довідників. Заключною частиною підготовки вихідних даних є визначення передбачуваних параметрів руйнування гідровузла. Такими параметрами є ступінь руйнування гідровузла і висота порога проломи. Ці параметри обираються за бажанням користувача і можуть варіюватися від нуля до одиниці. Вимоги до користувача. Використання програми вимагає стандартних навичок роботи в середовищі Windows 95/98/NT. Управління функціями програми здійснюється вибором в меню цікавить розділу. Для відображення даних використовується два види панелей: таблиці і графічні схеми. Всі панелі програми завжди є активними, але при цьому можуть бути прихованими. Для того, щоб їх побачити і відредагувати дані, треба вибрати відповідний розділ меню і натиснути кнопку на панелі управління. Опис програми. Програма має контекстну довідкову систему, тобто при виклику довідки з'являється та інформаційну сторінку, яка відповідає відкритій таблиці або схемі, а також програма має спливаючі підказки до деяких елементів. На початку роботи програма завантажує діалог відкриття файлів даних. Після вибору необхідного файлу з розширенням «. @ Vl», дані з обраного файлу заносяться в таблиці, з яких програма бере числа при запуску обчислювальної процедури. Щоб відредагувати або переглянути таблиці слід вибирати: Для вихідних даних:
Для результатів:
При перегляді черговий таблиці, попередня стає відкритою, але введені раніше зміни зберігаються в пам'яті комп'ютера (але не зберігаються у файлі). Управління програмою. Програма «Хвиля 2.0» має зручний інтерфейс для введення, редагування та відображення вихідних даних і результатів роботи. Вікно програми складається з заголовка з назвою відкритого файлу, меню, панелі керування з кнопками для швидкого доступу до основних командам, панелі форматування, панелі вводу / виводу, рядка стану. У меню «Файл»: створення, відкриття, збереження файлів, звіт про роботу і вихід. У меню «Дані»: введення, редагування та перегляд вихідних даних про створі гідровузла і створах по річці. У меню «Обчислення»: старт обчислювальним процедур. У меню «Результати»: параметри прориву - висновок на екран таблиці з результатами розрахунків параметрів хвилі прориву, а також профіль створу (графічне представлення). У меню «Сервіс»: установка різних настроювань роботи програми. Панель вводу / виводу відображає таблиці даних і результатів, звіти, а також спеціалізовані графіки і схеми. У програмі є панелі табличного типу і графічного. Табличного типу:
Графічного типу:
Після запуску програми Volna.exe слід сформувати свій файл даних (або використовувати файл прикладу, попередньо його перейменувавши). Потім слід приступити до підготовки даних, яку можна розбити на три етапи:
Розрахунок параметрів хвилі прориву, побудова профілів створів та формування звіту здійснюється за допомогою команд меню після підготовки даних. Попередня підготовка даних. Перед початком роботи з програмою необхідно підготувати джерела вихідних даних: 1. Знайти географічну карту місцевості, розташованої біля об'єкту дослідження (гідровузла). Бажано мати максимально можливий масштаб карти (1:100000, 1:200000). (Вибір карти обмежується висотою перерізу горизонталей місцевості, а також тим, що зі зменшенням масштабу зменшується достовірність характеристик річки). 2. Знайти дані, що характеризують водосховище і містять: а) обсяг водосховища, б) площа дзеркала водосховища, в) позначку урізу води водосховища, г) глибину водосховища біля гідровузла та інше. 3. Знайти дані, що характеризують гідровузол і містять: а) Ширина водосховища біля греблі при НПУ, б) Ширина річки в нижньому б'єфі гідровузла, с) Швидкість річки в нижньому б'єфі гідровузла та інше. Якщо таких даних на карті не виявлено, то необхідно скористатися будь-якою базою даних, яка описує дане гідротехнічна споруда, або визначити іншими можливими способами, деякі з них наведені в довідковому файлі програми. Потім необхідно вибрати меню "Файл / Створити", для того щоб очистити таблиці вихідних даних і приготуватися до введення нових. Після створення файлу є можливість задати або змінити назву проекту, яке дається автоматично (попереднє дію). Для цього необхідно вибрати меню "Дані / Змінити назву ..." і в рядок введення, на панелі, що з'явилася, увести будь-яку назву, яка необхідна тільки для зручної ідентифікації проекту. Після проведених дій можна приступити до введення даних. Для цього необхідно перейти до таблиці Створ гідровузла. Дані про створі гідровузла. Використовуючи карту місцевості та / або спеціалізовані бази даних, заповнюється таблиця вихідних даних створу гідровузла, для цього необхідно вибрати меню "Дані / Створ гідровузла" і ввести в таблицю числові значення, розрахункова схема гідровузла наведена нижче. Під НПУ розуміється нормальний підпірний рівень водосховища. Вихідні дані можна розділити на постійні та змінні, постійні - дані не залежать від будь-яких умов; змінні - дані, що залежать від паводків, розмірів руйнування і т.п., а також див порядковий список. Пост. - Постійні, Змін. - Змінні значення. 1. Обсяг водосховища при НПУ Wв млн.м3 (Пост.) 2. Глибина водосховища біля греблі при НПУ Hв м (Пост.) Визначається по карті або таблицями. 3. Площа дзеркала водосховища при НПУ Sв млн.м2 (Пост.) Визначається по карті або таблицями. 4. Ширина водосховища біля греблі при НПУ BВ м (Пост.) Визначається по карті або таблицями. 5. Глибина річки в нижньому б'єфі гідровузла Hбо м (Перем.) Береться з карти по найближчих до гідровузла знаків. Необхідно враховувати при паводках і т.п. 6. Ширина річки в нижньому б'єфі гідровузла Bбо м (Перем.) Береться з карти по найближчих до гідровузла знаків. Необхідно враховувати при паводках і т.п. 7. Швидкість течії в нижньому б'єфі гідровузла Vбо м / с (Перем.) Береться з карти по найближчих до гідровузла знаків. 8. Глибина вдсх. біля греблі на момент руйнування гідровузла Hpм (Перем.) Залежить від наповнення водосховища. 9. Ступінь руйнування гідровузла Ep (Перем.). Змінюється від 0 до 1 (хв - макс). 10. Висота порога проломи p м (Перем.) Визначається щодо дна водосховища біля гідровузла, діапазон: від 0 до Hв м 11. Відмітка урізу води водосховища при НПУ Zв м (Пост.) Тобто відмітка над рівнем моря. 12. Кількість постійних створів по довжині річки N Визначається користувачем, не повинно перевищувати числа визначених створів з таблиці "Створи по річці" (у даній версії обмежена 8 створами). Потім необхідно перейти до заповнення таблиці Створи по річці. Дані про створах по річці. Використовуючи карту місцевості заповнюється таблиця "Створи по річці". Для цього слід вибрати меню "Дані / Створи по річці" і заповнити таблицю введення даних відповідно до інструкції: 1. Розділити місцевість, розташовану нижче гідровузла, на лінійні ділянки (створи), може бути проведено до 8 створів. Слід проводити створи в місцях, необхідних для прийняття рішення, (також див рис. Розрахункова схема створів по річці). 2. Провести перерізу, перпендикулярні течією річки для кожної ділянки (створу). 3. Для кожного створу визначити необхідні параметри (див. рис. Створ річки) і заповнити таблицю "Створи по річці" (див. нижче). Необхідні вихідні дані: 1. Видалення i-го створу від створу гідровузла Lci км Lc [i]> Lc [i-1] ПОБУТОВОЇ ПОТІК: 2. Відмітка урізу води Zбi м 3. Глибина Hбi м 4. Ширина Bбi м 5. Швидкість течії Vбi м / с ЛІВИЙ БЕРЕГ і ПРАВИЙ БЕРЕГ 6-7. Висота бровки берега Hm м Якщо не відомо значення, то Hm = 0 8-9. Ширина заплави річки bп м Якщо не відомо значення, то bп = 0 10-11. Відмітка 1-й горизонталі місцевості z1 м 12-13. Відстань від осі річки до 1-ї г.м. B1 м 14-15. Відмітка 2-й горизонталі місцевості z2 м 16-17. Відстань від осі річки до 2-ї г.м. B2 м 18-19. Відмітка третій горизонталі місцевості z3 м Для спрощення введення, проставляються Нулі 20-21. Відстань від осі річки до 3-ої г.м. B3 м Для спрощення введення, проставляються Нулі У деяких осередках таблиці "Створи по річці" заздалегідь проставлені нульові (0) значення для прискореного введення даних. Примітка: Є можливість додавати, переставляти стовпці вихідних даних. Для цього треба натиснути мишею на шапку стовпця і не відпускаючи кнопку миші перемістити стовпець на нове місце, при цьому стовпець поміняє свій номер на новий. Якщо таблиці даних заповнені повністю, відповідно до вимог можна перейти до обчислень параметрів прориву. Обчислення параметрів хвилі прориву. Після того як таблиці даних будуть повністю заповнені відповідно до вимог необхідно зберегти дані у файлі вибравши меню "Файл / Зберегти". Потім можна перейти до обчислення параметрів хвилі прориву, для цього необхідно вибрати будь-який із запропонованих способів запуску процедури:
Після запуску на моніторі з'явиться панель, що характеризує процес виконання обчислення, після закінчення обчислень панель буде прихована. Якщо дані не відповідають встановленим вимогам, то з'явиться повідомлення про помилку, і обчислення буде перервано. Таблиця "Параметри хвилі прориву" залишиться без зміни. При успішному обчисленні з'явиться таблиця "Параметри хвилі прориву" з результатами. Результати будуть дані для кількості створів, заданих в таблиці "Створ гідровузла". Разом з появою таблиці, буде зроблено доступним меню "Результати / Профіль створу" і відповідна кнопка на панелі управління. Помилок у роботі програми, здатних призвести до''зависання''комп'ютера не виявлено. При правильному і повному введенні даних, помилок в обчисленні також не виявлено, тобто якщо:
У разі помилок такого роду, програма припинить виконання команди користувача, і буде готова до змін в таблицях. Параметри хвилі прориву (результати обчислень). При успішному обчисленні з'явиться таблиця результатів розрахунків "Параметри хвилі прориву", яка містить тимчасові і кількісні характеристики хвилі прориву для "N" створів. Нижче наведена таблиця результатів. 1. Видалення створу від гідровузла Lci км 2. Максимальна витрата води в створі Qi т.м3 / с ЧАС 3. Добігання фронту хвилі Tфi хв 4. Добігання гребеня хвилі tгр хв 5. Добігання хвоста хвилі Tхi хв 6. Затоплення Tзт хв 7. Максимальна швидкість течії Vi м / c 8. Висота хвилі Hгi м 9. Максимальна глибина затоплення Hi м 10. Максимальна відмітка затоплення Zi м Максимальна ширина затоплення 11. За Лівому березі, м
Максимальна ширина затоплення дається від осі річки. Наслідки. За отриманими результатами можна оцінити можливі наслідки затоплення. Нижче наведена коротка таблиця наслідків (подробиці слід шукати в іншій документації).
Для цього необхідно вибрати меню Результати / Профіль створу. [19, а також файл Volnhelp.hlp] Додаток № 2. Розрахунок параметрів хвилі прориву і затоплення місцевості при руйнуванні гідровузла У сценарії можливої аварії на гідровузлі, викладеному в Декларації безпеки Павлівської ГЕС, а також в результатах розрахунку можливого збитку від цієї аварії, рівень безпеки оцінюється як нормальний, а можливий збиток від аварії не підлягає обов'язковому обліку для споруд 2-го класу. Тому в дипломній роботі розрахунок можливих наслідків від аварії здійснювався не за запропонованим сценарієм у декларації безпеки, а за сценарієм з великою рідкістю, а, отже, і збитком. Сценарій цієї можливої аварії представлений на наведеній нижче схемі на стор 63. Сценарій. У результаті паводка рідкісної повторюваності гідротехнічні споруди Павлівської ГЕС не змогли забезпечити поступове скидання води з верхнього б'єфа, тому що шлюз-водоскид знаходився в непрацездатному стані, а також інше механічне обладнання було не повністю підготовлено до пропуску паводку. Різкий (аварійний) скидання води викликав гідравлічний удар, в результаті якого почався землетрус потужністю 3-4 бали. Гідротехнічні споруди побудовані без урахування сейсмостійкості, в результаті чого розпочався процес руйнування греблі всього напірного фронту ГТС. Крім того, землетрус викликав зсув, після якого у водосховищі виявилася величезна маса різних порід, що складаються берег водосховища. Збільшення обсягу води у верхньому б'єфі забезпечило підняття рівня води вище позначки ФПУ = 142,00, стався перелив води через гребінь греблі і почався розмив гребеня і низового укосу греблі. Це прискорило процес руйнування греблі напірного фронту ГТС. Будь ласка, не зберігайте тестовий текст. |