Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти
Кафедра безпеки життєдіяльності
Тактика рятувальних робіт і ліквідації наслідків при прориві греблі водосховища
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до випускної кваліфікаційної роботи
Уфа 2006
Анотація
Пояснювальна записка до дипломної роботи з дисципліни «Тактика рятувальних робіт і ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій» (СД.03) спеціальності «Захист у надзвичайних ситуаціях» на тему «Тактика рятувальних робіт і ліквідації наслідків при прориві греблі водосховища».
НАДЗВИЧАЙНА СИТУАЦІЯ, гідротехнічних споруд, дамб, ХВИЛЯ ПРОРИВУ, АВАРІЙНО-РЯТУВАЛЬНІ та інших невідкладних робіт, затоплення, БЕЗПЕКА, ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДЗВИЧАЙНОЇ СИТУАЦІЇ, ЗОНА ЛИХА.
У дипломній роботі наведено опис і розрахунок надзвичайної ситуації на гідротехнічних спорудах (прорив дамби з подальшим проходженням хвилі прориву і затопленням). На підставі вихідних даних і результатів прогнозування показано інженерне забезпечення попередження і ліквідації даної надзвичайної ситуації, його особливості та управління, наведені способи боротьби з факторами, що приводять до НС. Крім того, проведено планування аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт у зоні НС (перелік АСДНР, технологія рятувальних робіт, підготовка документів, забезпечення безпеки), показана організація взаємодії роботи рятувальних, аварійно-відновлювальних формувань РСЧС з силами Міністерства оборони, Міністерства внутрішніх справ і Федеральної служби безпеки Російської Федерації.
На закінчення роботи наведені пропозиції щодо підвищення стійкості функціонування об'єкта.
Пояснювальна записка на стор 59, табл. 11, використаних джерел - 15.
Зміст
Анотація
Введення
1. Аварії на гідротехнічних спорудах (прориви гребель)
1.1.Опісаніе розглянутої надзвичайної ситуації
1.2.Основние принципи і вимоги до організації аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт в аналізованій зоні ураження
1.3.Основние поняття, терміни та визначення
1.4.Прірода виникнення та класифікація факторів надзвичайної ситуації
1.5.Аналіз розглянутої надзвичайної ситуації у порівнянні з реально відбулися аваріями в історії
2. Вихідні дані для проектування
2.1.Характеристика надзвичайної ситуації
2.2.Характеристика населеного пункту, стан дорожньої мережі
2.3.Прогнозірвоаніе надзвичайної ситуації
2.3.1.Прогнозірованіе розвитку факторів надзвичайної ситуації
2.3.2.Прогнозірованіе наслідків впливу факторів надзвичайної ситуації
3. Організація інженерного забезпечення попередження і ліквідації надзвичайної ситуації
3.1. Цілі і завдання інженерного забезпечення, його організаційні, правові та економічні норми
3.2. Особливості організації та управління інженерним забезпеченням
4. Способи боротьби з факторами, що приводять до надзвичайної ситуації
5. Планування аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт у зоні чрезичайной ситуації
5.1.Перечень аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт, необхідних для ліквідації надзвичайної ситуації
5.2.Основние заходи щодо захисту населення при катастрофічних затопленнях, вибір оптимального варіанту
5.3.Расчет необхідних сил і засобів формувань
5.4.Подбор рятувальної техніки для виконання робіт у зоні надзвичайної ситуації та їх висунення на місце
5.5.Планірованіе необхідних аварійно-відновлювальних в зоні надзвичайної ситуації (відновлення доріг, мостів)
5.6.Мери безпеки при виконанні аварійно-відновних та інших невідкладних робіт
6. Організація взаємодії роботи рятувальних та аварійно-відновлювальних формувань з силами Міністерства оборони, Міністерства внутрішніх справ та Федеральної служби безпеки РФ
7. Пропозиції щодо підвищення стійкості функціонування об'єкта і населеного пункту
Висновок
Список літератури
Додаток 1. Створи річки Уфа з параметрами хвилі прориву і затоплення
Додаток 2. Ілюстрації
Додаток 3. Розрахунок притулку цивільної оборони, розміщеного в зонах можливого затоплення
Введення
У стародавніх цивілізаціях життєво важливим фактором було управління водними ресурсами з метою забезпечення зрошення та водопостачання. Стародавній Єгипет можна назвати батьківщиною перших гідротехнічних споруд, де до наших днів збереглися залишки однієї з ранніх ГТС - греблі Сад Ель-Кафаров, побудованої приблизно між 2950 і 2750 рр.. до н. е.. Але бум гідротехнічного будівництва припав на останні 30-40 років, коли було побудовано більше 85% всіх існуючих у світі гребель. Водосховища стали невід'ємною рисою ландшафту багатьох країн світу, важливим елементом їхньої національної економіки, в т.ч. та Росії [1].
Сьогодні в Російській Федерації не так вже й багато річок, на яких не було б хоч одного водосховища. На території Росії на даному етапі проблема забезпечення безпеки гідротехнічних споруд є досить гострою, тому що зберігається небезпека гідродинамічних аварій. тыс.
У країні експлуатується більше 30 тис. водосховищ і кілька сотень накопичувачів промислових стоків та відходів. крупных водохранилищ емкостью более 1 млрд. Є близько 60 великих водосховищ ємністю більше 1 млрд. м 3. водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без реконструкции более 50 лет и находятся в аварийном состоянии. Гідротехнічні споруди на 200 водосховищах і 56 накопичувачах відходів експлуатуються без реконструкції понад 50 років і перебувають в аварійному стані. Наприклад, особливо гостро стоять проблеми стану бетону перших стовпів греблі Саяно-Шушенській ГЕС, ремонту дамби та берегоукріплення Боткінської водосховища в Пермській області, реконструкції берегозахисної дамби в м. Юр'євці Івановської області, заміни затворів шлюзів і зміцнення огороджувальних дамб на Волго-Донському судноплавному каналі, зміцнення стін камер і заміни воріт шлюзів на водних шляхах Волзького і Камського басейнів.При проведенні приватизації великих промислових підприємств часто не враховувалося, що до їх складу входять водосховища. Це призвело до появи близько тисячі потенційно небезпечних водойм, не мають офіційних власників. Такі та інші водосховища промислових об'єктів чреваті високої гідродинамічної небезпекою. тыс.
В аварійному і передаварійному стані знаходиться ряд гідровузлів в Челябінській області, в нижніх б'єфах яких проживає понад 65 тис. осіб. водохранилищ. Не кращий стан справ на гідротехнічних спорудах ще 14 водосховищ.Перебуваючи, як правило, у межах великих населених пунктів або вище їх і будучи об'єктами підвищеного ризику, гідротехнічні споруди, головним чином греблі, при руйнуванні можуть призвести до утворення хвиль прориву, катастрофічного затоплення великих територій, населених пунктів, об'єктів економіки, загибелі людей, тривалого припинення судноплавства, сільськогосподарського та рибопромислового виробництва. Гідродинамічні аварії з проривами гребель на Киселевської і Тірлянський водосховищах показали, які важкі наслідки можуть мати подібні події.
Подібна ситуація склалася і в Республіці Башкортостан. Унікальність її території за різноманітністю природно-кліматичних і геологічних умов, значному промисловому потенціалу зі складною транспортною інфраструктурою і, як наслідок, наявність більшої кількості джерел підвищеної небезпеки дозволяють віднести її до територій, до яких повинні пред'являтися особливі вимоги з позиції безпеки. У тому числі гідродинамічної, адже в Башкортостані експлуатується 444 гідротехнічні споруди, а можливі зони затоплення при прориви тільки водосховищ можуть мати площу 2,7 тис. кв. км, що відповідає 1,9% території республіки [2].
Загалом же підпірні гідротехнічні споруди довели свою надійність і довговічність - багато хто з них функціонують десятки і навіть сотні років. Особливо надійні в експлуатації сучасні гідроспоруди. У той же час матеріали світової статистики та події недавніх років свідчать про те, що аварії на гідровузлах можливі, вони можуть призвести до пошкодження і руйнування гребель і прилеглих до них споруд. За даними Комітету щодо аварій та руйнувань Міжнародної Комісії з великим греблям (Сігбі), щорічно в світі відбувається більше 3 тисяч аварій, нерідко з великими матеріальними збитками і людськими жертвами [1].
За відомостями, наведеними в [1] загальна площа затоплень у випадку прориву в республіці становить 1273,9 км 2, чисельність населення, яке проживає в зонах можливого затоплення - 271,1 тис. осіб. І хоча дані наведені тільки для гідротехнічних споруд, які мають розрахунок хвилі прориву гребель при можливих аваріях на них, цифри великі. Тому в разі надзвичайної ситуації тільки вмілі дії з порятунку людей, надання їм необхідної допомоги та приведення аварійно-рятувальних робіт в осередках уражень при надзвичайній ситуації дозволять скоротити кількість загиблих, зберегти здоров'я постраждалим, скоротити матеріальні втрати.
Все це означає, що необхідно розглянути сценарії можливих аварій, передбачити оцінку і складання карт наслідків руйнування ГТС, розробити рекомендації щодо оповіщення та порятунку людей, заздалегідь планувати аварійно-рятувальний та інші невідкладні роботи, організацію забезпечення населення і формувань, а також координацію взаємодії роботи Міністерства у справах цивільної оборони, надзвичайних ситуацій і ліквідації наслідків стихійних лих РФ з іншими відомствами.
Метою даної дипломної роботи є організація рятувальних, аварійно-відновних та інших невідкладних робіт при ліквідації наслідків прориву греблі гідровузла, а об'єктом дослідження з'явилися гідротехнічні споруди ГЕС і два селища міського типу, розташованих нижче створу греблі, з населенням 3,9 і 3,1 тис . людина.
1. Аварії на гідротехнічних спорудах (прориви гребель)
В соответствии с Федеральным законом «О безопасности гидротехнических сооружений» [5] такими сооружениями являются: плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.
Серйозну небезпеку для населення, техносфери і природного середовища представляють аварії на гідротехнічних спорудах. Відповідно до Федерального закону «Про безпеку гідротехнічних споруд» [5] такими спорудами є: греблі, будівлі гідроелектростанцій, водоскидні, водоспускние і водовипускної споруди, тунелі, канали, насосні станції, судноплавні шлюзи, суднопідіймачі; споруди, призначені для захисту від повеней і руйнувань берегів водосховищ, берегів і дна русел річок; споруди (дамби), огороджувальні сховища рідких відходів промислових і сільськогосподарських організацій, пристрої від розмивів на каналах, а також інші споруди, призначені для використання водних ресурсів та запобігання шкідливого впливу вод і рідких відходів.1.1. Опис аналізованої надзвичайної ситуації
Аварії на гідротехнічних спорудах різноманітні. гидродинамические аварии.
Найбільш небезпечні з них - гідродинамічні аварії. это авария на гидротехническом сооружении связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации (ГОСТ Р22.05-94). Гідродинамічна аварія - це аварія на гідротехнічній споруді пов'язана з розповсюдженням з великою швидкістю води і створює загрозу виникнення техногенної надзвичайної ситуації (ГОСТ Р22.05-94). До основних гідротехнічних споруд, руйнування (прорив) яких призводить до гідродинамічним аварій, відносяться греблі і шлюзи.это гидротехнические сооружения (искусственные плотины) или природные образования (естественные плотины), создающие разницу уровней по руслу реки.
Греблі - це гідротехнічні споруди (штучні греблі) або природні утворення (природні греблі), що створюють різницю рівнів по руслу річки. Штучні греблі представляють собою гідротехнічні споруди, створені людиною для своїх потреб і, що включають греблі гідроелектростанцій, водозаборів у іригаційні системи, дамби, перемички, загати і ін Природничі греблі виникають в результаті дії сил природи, наприклад, в результаті зсувів, селів, лавин, обвалів , землетрусів. Перед греблею вгору по водотоку накопичується вода і утворюється штучне або природне водосховище.Ділянка річки між двома сусідніми греблями на річці або ділянка каналу між двома шлюзами називається бьефом. Верхнім бьефом греблі є частина річки вище підпірного споруди (греблі, шлюзу), а частина річки нижче підпірного споруди називається нижнім бьефом.
Водосховища можуть бути довготривалими або короткочасними. Довготривалим штучним водосховищем є, наприклад, водосховище верхнього б'єфу греблі гідроелектростанції, зрошувальної системи. Довготривале природне водосховище може утворитися в результаті перекриття річки після обвалу твердих скельних порід. Короткочасні штучні греблі створюються для тимчасового зміни напрямку течії річки при будівництві гідроелектростанцій (ГЕС) або інших гідротехнічних споруд. Короткочасні природні греблі виникають в результаті перекриття річки пухким грунтом, снігом або льодом.
Прорив греблі є початковою фазою гідродинамічної аварії і являє собою процес утворення прорана і некерованого потоку води водосховища з верхнього б'єфу через проран в нижній б'єф. узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье.
Проран - вузький протоку в тілі (насипи) греблі, косі, обмілини або спрямленной ділянка річки, що утворився в результаті розмиву закруту у повінь.У результаті прориву греблі виникає хвиля прориву, що утворюється у фронті устремляющегося в проран потоку води, що має, як правило, значні висоту гребеня і швидкість руху і володіє великою руйнівною силою. Висота хвилі прориву та швидкість її поширення залежать від розміру прорана, різниці рівнів води у верхньому і нижньому б'єфі, гідрологічних і топографічних умов русла річки та її заплави. до 25 км/ч (для горных и предгорных районов — порядка 100 км/ч).
Швидкість просування хвилі прориву коливається в межах від 3 до 25 км / ч (для гірських і передгірських районів - близько 100 км / год). до 12 м, а иногда и более. Висота хвилі прориву перебуває в діапазоні від 2 до 12 м, а іноді і більше.Основним наслідком прориву греблі при гідродинамічних аваріях є катастрофічне затоплення місцевості.
это гидродинамическое бедствие, являющееся результатом разрушения искусственной или естественной плотины и заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновении наводнения.
Катастрофічне затоплення - це гідродинамічний лихо, що є результатом руйнування штучної або природної греблі і що полягає в стрімкому затопленні хвилею прориву нижерасположенной місцевості і виникненні повені. Потенційне катастрофічне затоплення характеризується наступними параметрами:максимально можливими висотою та швидкістю хвилі прориву;
розрахунковим часом приходу гребеня і фронту хвилі прориву до відповідного створ;
межами зони можливого затоплення;
максимальною глибиною затоплення конкретної ділянки місцевості;
тривалістю затоплення території.
до 10 м и более.
Затоплення, викликане проривом греблі, поширюється спочатку зі швидкістю хвилі прориву і призводить через деякий час після нього до затоплення великих територій шаром води від 0,5 до 10 м і більше. Утворюються зони затоплення. Зоною можливого затоплення при руйнуванні гідротехнічних споруд називається частина прилеглої до річки (озера, водосховища) місцевості, затоплюється в цьому випадку водою. Залежно від наслідків впливу гідропотока, що утворюється при руйнуванні гідротехнічних споруд, на території можливого затоплення слід виділити зону ймовірного катастрофічного затоплення. Цією зоною є зона ймовірного затоплення, на якій очікується або можлива загибель людей, сільськогосподарських тварин чи рослин, пошкодження або знищення матеріальних цінностей, а також шкоди навколишньому природному середовищу (ГОСТ Р22.0.03-95). Зони ймовірного катастрофічного затоплення визначаються заздалегідь на стадії проектування гідротехнічної споруди. Параметри зони залежать від розмірів водосховища, напору води та інших характеристик конкретного гідровузла, а також від гідрологічних і топографічних особливостей місцевості. Зони ймовірних, в тому числі катастрофічних, затоплень і характеристики хвилі прориву відображаються на картах або в спеціальних атласах, становлять для гідровузлів і великих гребель.До катастрофічних затоплень місцевості можуть привести і прориви природних гребель, наприклад прориви озер, подпруженние льодовиком, прориви моренних озер.
Основними вражаючими чинниками катастрофічного затоплення є динамічний вплив хвилі прориву і водного потоку, а також вплив спокійних вод, що затопили територію та об'єкти. Вплив хвилі прориву в чому аналогічно дії повітряної ударної хвилі, що утворюється під час вибуху. Істотними відмінностями цих вражаючих факторів є набагато менша швидкість і більш висока щільність речовини у хвилі прориву.
У результаті великих гідродинамічних аварій можуть перериватися подача електроенергії, припинятися функціонування іригаційних або інших водогосподарських систем, а також об'єктів ставкового рибного господарства, руйнуватися або надаватися під водою населені пункти і промислові підприємства, виводитися з ладу комунікації та інші елементи інфраструктури, гинути посіви та худобу, виводитися з господарського обороту сільськогосподарські угіддя, порушуватися життєдіяльність населення та виробничо-економічна діяльність підприємств, втрачатися матеріальні, культурні та історичні цінності, завдаватися шкоди природному середовищу, в тому числі в результаті змін ландшафту, гинути люди.
Вторинними наслідками гідродинамічних аварій є забруднення води і місцевості речовинами із зруйнованих (затоплених) сховищ промислових і сільськогосподарських підприємств, масові захворювання людей несільськогосподарських тварин, аварії на транспортних магістралях, зсуви, обвали.
наносами, загрязнениями, изменением элементов природной среды [2].
Довготривалі наслідки гідродинамічних аварії пов'язані із залишковими факторами затоплення - наносами, забрудненнями, зміною елементів природного середовища [2].Згідно з міжнародною класифікацією розрізняється за наслідками п'ять типів аварій на греблях.
Тип руйнування | Характер руйнування і його наслідків |
Руйнування Р-1 | Значне руйнування катастрофічного характеру, в результаті якого відновлення споруди неможливо |
Руйнування Р-2 | Руйнування, після якого можна відновити і експлуатувати греблю. |
Пошкодження П-1 | Гребля не зруйнувалася завдяки вчасно вжитим заходам. |
Пошкодження П-2 | Аварія при першому наповненні водосховища, що не супроводжується руйнуванням греблі завдяки спрацюванні водосховища та іншим вчасно вжитим заходам. |
Пошкодження П-3 | Пошкодження греблі під час її будівництва, не завадить заповнення водосховища після вжитих заходів при завершенні будівництва. |
Примітка:
1. При руйнування типу Р-1 і Р-2 утворюється хвиля прориву і затоплюється територія, що характеризується низовинами.
2. При аваріях типу П-1, П-2 і П-3 затоплення, як правило, не відбувається.
У зв'язку з цим існує три стани гідротехнічної споруди: немає ушкодження, пошкодження і руйнування. Слід врахувати, що катастрофічне затоплення може бути тільки при руйнуванні гідротехнічної споруди [6].
1.2. Основні принципи і вимоги до організації аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт в аналізованій зоні ураження.
З виникненням загрози затоплення приводяться в готовність органів управління і організовується розвідка та спостереження, завдання яких - контроль за розвитком природних явищ та інформування про обстановку відповідних посадових осіб.
З метою запобігання або зменшення наслідків затоплення організовується виконання наступних заходів:
зміцнення гідротехнічних споруд, влаштування дамб, валів та ін споруд для затримки водних і селевих потоків, а також для збору ними стоків;
руйнування заторів;
зниження інтенсивності танення снігу і льоду;
накопичення аварійних матеріалів для забивання пробоїн, проривів і для нарощування висоти дамб.
Ретельно перевіряється готовність засобів і системи оповіщення, підготовки транспортних засобів для евакуації населення, обладнання посадки і вивантаження.
З метою виконання рятувальних робіт у зонах затоплення приводяться в готовність невоєнізовані формування та інші сили і засоби РСЧС.
У всіх населених пунктах і на об'єктах, яким загрожує затоплення, виставляються рятувальні пости зі складу формувань. При загрозі затоплення проводяться евакомеропріятій населення з районів, яким загрожує небезпека, заходи з вивезення матеріальних цінностей та сільськогосподарських тварин.
Всі заходи проводяться з дотриманням заходів безпеки.
Особовий склад, залучений для цих цілей, повинен бути навчений правилам з дотримання заходів безпеки і прийомам порятунку потопаючих та надання їм першої медичної допомоги.
1.3. Основні поняття, терміни та визначення
Надзвичайна ситуація (НС): стан, при якому внаслідок виникнення джерела надзвичайної ситуації на об'єкті, визначеній території або акваторії порушуються нормальні умови життя і діяльності людей, виникає загроза їх життю і здоров'ю, завдається шкода майну населення, народному господарству та навколишньому природному середовищі.
Зона надзвичайної ситуації (зона НС): територія або акваторія, на якій внаслідок виникнення джерела надзвичайної ситуації або розповсюдження його наслідків з інших районів виникла надзвичайна ситуація.
Зона лиха: частина зони надзвичайної ситуації, що вимагає додаткової і негайно допомоги, що надається і матеріальних ресурсів для ліквідації надзвичайної ситуації.
Постраждале населення: частина населення, яке опинилося в зоні надзвичайної ситуації, що перенесла вплив вражаючих факторів джерела надзвичайної ситуації, що призвели до загибелі, поранень, травм, порушення здоров'я, яка зазнала матеріальний і моральний збиток.
Повінь: фаза водного режиму річки, що характеризується найбільшою водністю, високим тривалим підйомом води, виходом її з русла на заплаву в результаті весняного танення снігу і льодовиків в горах (на річках, що беруть початок у високогір'ї).
Затоплення: Покриття території водою в період повені або паводків.
Підтоплення: Підвищення рівня грунтових вод, що порушує нормальне використання території, будівництво та експлуатацію розташованих на ній об'єктів.
Зона затоплення: Територія, що покривається водою в результаті перевищення притоку води у порівнянні з пропускною здатністю русла.
Зона вірогідного затоплення: Територія, в межах якої можливо або прогнозується утворення зони затоплення.
Зона катастрофічного затоплення: Зона затоплення, на якій сталася загибель людей, сільськогосподарських тварин і рослин, пошкоджені або знищені матеріальні цінності, а також завдано шкоди навколишньому природному середовищу.
Зона вірогідного катастрофічного затоплення: Зона вірогідного затоплення, на якій очікується або можлива загибель людей, сільськогосподарських тварин і рослин, пошкодження або знищення матеріальних цінностей, а також шкоди навколишньому природному середовищу.
Джерело надзвичайної ситуації; джерело НС: Небезпечне природне явище, аварія чи небезпечний техногенний пригода, широко поширена інфекційна хвороба людей, сільськогосподарських тварин і рослин, а також застосування сучасних засобів ураження, в результаті чого сталася або може виникнути надзвичайна ситуація.
Забезпечення безпеки в надзвичайних ситуаціях, забезпечення безпеки в НС: Прийняття і дотримання правових норм, виконання еколого-захисних, галузевих або відомчих вимог і правил, а також проведення комплексу організаційних, економічних, еколого-захисних, санітарно-гігієнічних, санітарно-епідеміологічних та спеціальних заходів, спрямованих на забезпечення захисту населення, об'єктів народного господарства та іншого призначення, навколишнього природного середовища від небезпек у надзвичайних ситуаціях.
Зона вірогідною надзвичайної ситуації; зона ВЧС: Територія або акваторія, на якій існує або не виключена небезпека виникнення надзвичайної ситуації.
Зона тимчасового відселення: Територія, звідки при загрозі або під час виникнення надзвичайної ситуації евакуюють або тимчасово виселяють проживає на ній населення з метою забезпечення його безпеки.
Надзвичайний режим діяльності РСЧС: Режим функціонування РСЧС, територіальних, функціональних і галузевих її підсистем або ланок, що вводиться при виникненні надзвичайної ситуації на підвідомчій території та особливо важливих об'єктах різного призначення або у зв'язку з виникненням зони надзвичайної ситуації великого масштабу.
Режим підвищеної готовності РСЧС: Режим функціонування РСЧС, територіальних, функціональних і галузевих її окремих підсистем або ланок, що вводиться при загрозі виникнення надзвичайної ситуації або отриманні прогнозу про ймовірність її виникнення на певній частині території Росії або в окремій місцевості.
Режим повсякденної діяльності РСЧС: Порядок функціонування РСЧС, її територіальних, функціональних і галузевих підсистем, при нормальній виробничо-промислової діяльності, радіаційної, хімічної, біологічної, сейсмічної та гідрометеорологічної обстановки, відсутності епідемій, епізоотій і епіфітотій на підвідомчій території.
1.4.Прірода виникнення та класифікація факторів надзвичайної ситуації
Затоплення прибережних територій, з розташованими на них населеними пунктами, господарськими об'єктами, може наступити в результаті антропогенних причин: руйнування гідротехнічних споруд або несанкціонованих дій людини при експлуатації цих споруд (гребель; дамб; перемичок, розташованих вище за течією річки, або системи іригаційних споруд в зрошуваних районах).
Особливо великі втрати населенню і значного збитку народному господарству може бути заподіяна при каскадному розташуванні гідровузлів, тому що в результаті руйнування вищерозміщеного гідровузла утворюється хвиля буде призводити до руйнування гребель гідровузлів, розташованих нижче за течією річки.
Прорив гідротехнічних споруд може статися із-за дії сил природи (землетруси, урагану, обвалу, зсуву тощо), конструктивних дефектів, порушення правил експлуатації, впливу паводків, руйнування основи греблі і т.д., а у воєнний час - як результат впливу по них засобів ураження.
Однак, як правило, такі повені виникають через несвоєчасне спорожнення малих водосховищ, неготовність водоприймачів, захаращення русел, особливо у мостових переходів. З 300 аварій гребель в різних країнах за період з 1902 р. по 1977 р. в 35% випадків причиною аварії було перевищення розрахункового максимального скидного витрати, тобто перелив води через гребінь греблі. Утворюється при цьому хвиля має велику висоту і швидкість руху. Для рівнинних районів швидкість такої хвилі коливається в межах 3 .. 25 км / год, а для гірських і передгірських районів досягає величини порядку 100 км / ч.
Цей тип повеней близький за своїм характером до повеней, викликаних виходом річок із своїх берегів через тривалі і сильних дощів (паводків). Відмінності полягають у більшій швидкості поширення повені, а отже більш стислі терміни затоплення територій і раптовості, що тягне за собою руйнування мостів, доріг, будівель, а також загибель людей і худоби.
Греблі та дамби є гідротехнічними спорудами напірного фронту, що створюють різницю рівнів води.
У залежності від часу випорожнення водосховищ розрізняють два види річкового стоку: хвилю мiстi вiддiлу державної (утворюється при повільному спорожнюванні водосховища) і хвилю прориву (утворюється при швидкому або миттєвому спорожнюванні водосховища).
Гідротехнічні споруди напірного фронту є гідродинамічно небезпечними об'єктами (МГО).
При прориві ГОО утворюється проран, через який відбувається вилив води з верхнього б'єфу в нижній і освіта хвилі прориву. Хвиля прориву - основний вражаючий фактор цього виду аварій. Вплив хвилі прориву на об'єкти подібно впливу повітряної ударної хвилі вибуху, але відрізняється від нього тим, що чинним тілом у цьому випадку є вода.
Хвиля прориву (мiстi вiддiлу державної) по своїй фізичній сутності являє собою несталого руху потоку води, який у своєму русі вздовж русла річки безперервно змінює висоту, швидкість руху, ширину та інші параметри (див. рис). Вона має фази підйому рівня води і подальшого спаду рівня. Фаза інтенсивного підйому рівня води називається фронтом хвилі прориву. Фронт хвилі прориву може бути крутим при переміщенні хвилі прориву по ділянках русла, близьким до зруйнованого ГОО, і відносно пологим - на значній відстані від нього.
Слідом за фронтом хвилі прориву висота її починає інтенсивно зростати, досягаючи через деякий проміжок часу максимуму, званого гребенем хвилі прориву, який рухається, як правило, повільніше її фронту. В результаті підйому хвилі відбувається затоплення заплави і прибережних ділянок місцевості.
Площа і глибина затоплення залежать від параметрів хвилі прориву і топографічних умов місцевості. Після припинення підйому настає більш-менш тривалий період руху потоку, близький до сталого. Цей період тим довший, чим більший об'єм водосховища. Останньою фазою утворення зони затоплення є спад рівнів води. Хвіст хвилі (кінець хвилі) рухається ще повільніше, ніж її гребінь.
Внаслідок відмінності швидкостей трьох характерних точок (фронту, гребеня і хвоста) хвиля поступово «розпластується» по довжині річки, зменшуючи свою висоту і збільшуючи тривалість проходження у черговому створі.
Після проходження хвилі прориву русло ріки звичайно сильно деформується внаслідок великої швидкості течії води у хвилі прориву.
Руйнівна дія хвилі прориву є результатом різкої зміни рівня води в нижньому та верхньому б'єфах при руйнуванні напірного фронту і освіти потоку, що переміщається з великою швидкістю, зміни під його впливом міцнісних характеристик грунту.
Основні оціночні параметри хвилі прориву (мiстi вiддiлу державної):
б ( h б – глубина реки до прохождения волны или бытовая глубина);
фр , t гр , t хв характерных точек волны прорыва до различных створов, расположенных ниже гидроузла;
тривалість проходження хвилі Т у у виділених створах, що дорівнює сумі часу підйому Т під і спаду Т сп рівня води в них;
ср и поверхностные V пов скорости течения в различных створах;
найбільша ширина В затоплення річкової долини.
Масштаби надзвичайних ситуацій при аварії на ГОО, що супроводжуються утворенням хвилі прориву, залежать від типу і класу гідротехнічної споруди напірного фронту, від виду аварії (головним чином від розмірів прорана), від параметрів водосховища і греблі (дамби), від характеристик русла в нижньому б'єфі, а також від топографічних і гідрографічних умов місцевості, що піддається затопленню. Тому прогнозування можливого масштабу такої надзвичайної ситуації повинне здійснюватися ще на стадії проектування ГОО.
Так, наприклад, від прориву греблі Череповецької ГЕС на ріці Шексна (Вологодська область) можливе утворення трьох зон катастрофічного затоплення з загальною площею 0,5 тис. кв. км, в які потрапляють одне місто (Череповець - частково), одне селище міського типу (Шексна - частково), один сільський населений пункт з проживаючим у них населенням загальною чисельністю 3,6 тис. людей.
Надзвичайні ситуації, що виникають в результаті руйнування споруд напірного фронту і характеризуються основним вражаючим чинником - хвилею прориву і, відповідно, катастрофічним затопленням місцевості, нерідко супроводжуються вторинними вражаючими чинниками:
пожежами - внаслідок обривів і короткого замикання електричних кабелів і проводів;
зсувами, обвалами - внаслідок розмиву грунту;
інфекційними захворюваннями - внаслідок забруднення питної води, продуктів харчування та ін
Причини аварій, що супроводжуються проривом гідротехнічних споруд напірного фронту і утворенням хвилі прориву, можуть бути різні, як говорилося вище, але найчастіше такі аварії відбуваються з причини руйнування основи споруди і недостатності водоскидів. Процентне співвідношення різних їх причин наведено в таблиці.
Частота різних причин аварій гідротехнічних споруд, що супроводжуються утворенням хвилі прориву
Причина руйнування | Частота,% |
Руйнування підстави | 40 |
Недостатність водоскидів | 23 |
Конструктивні недоліки | 12 |
Нерівномірне осідання | 10 |
Висока граничне (капілярний) тиск у намитої греблі | 5 |
Військові дії | 3 |
Сповзання укосів | 2 |
Дефекти матеріалів | 2 |
Землетруси | 1 |
Неправильна експлуатація | 2 |
ВСЬОГО: | 100 |
Процентне співвідношення аварій для різних типів гребель подано в таблиці.
Частота аварій для різних типів гребель
Тип греблі | Аварії,% |
Земляна гребля | 53 |
Захисні дамби з місцевих матеріалів | 4 |
Бетонна гравітаційна | 23 |
Арочна залізобетонна | 3 |
Греблі інших типів | 17 |
ВСЬОГО: | 100 |
Основною причиною прориву природних гребель, утворених при утворенні загат в річковому руслі обрушилися масами гірських порід (при землетрусах, обвалах, зсувах), або масами льоду (при русі льодовиків), є їх перелив через гребінь такий греблі і розмив її заснування.
Стійкість і міцність гідротехнічних споруд напірного фронту задається за максимальними розрахункових значень рівня води, швидкості вітру, висоти хвилі, що визначаються за СНіП 2.01.14-88 [3].
Всі основні причини руйнувань і аварій гребель можна класифікувати, розділивши на чотири групи:
Недостатня міцність (або стійкість споруд, підстав і берегів на зсув), а також великі деформації - опади, зміщення, здимання, незворотні деформації.
Тривалий вплив поверхневого та фільтраційного потоків, що викликають механічну суфозія, ерозію матеріалів споруд і підстав; старіння матеріалу споруди, погіршення його властивостей, вивітрювання порід, засмічення дренажів.
Порушення нормального функціонування споруд гідровузлів при відмові затворів або засмічення водопропускних отворів плаваючими предметами, донними наносами і ін
Екстраординарні впливу типу землетрусу, вибуху, різних природних катастроф, а також при перевантаженнях, викликаних аваріями на гідровузлах, розташованих вище за течією.
Основна причина аварій - перелив води через гребінь греблі, який може бути викликаний недостатньою пропускною здатністю або несправністю водозливів, проривом вишерасположенной греблі, неправильної її експлуатацією, льодовими навантаженнями, які спостерігаються під час льодоходу та ін [6].
1.5.Аналіз розглянутої надзвичайної ситуації у порівнянні з реально відбулися аваріями в історії
Руйнування греблі в розглянутій надзвичайної ситуації відбулося за наступним сценарієм:
проходження паводку рідкісної повторюваності із забезпеченістю від 0,1 до 0,01%;
неповна готовність механічного обладнання до пропуску паводкових вод;
заповнення водосховища вище за позначку ФПУ = 142,00;
перелив води через гребінь греблі;
розмив гребеня і низового укосу греблі, початок утворення прорана;
різке скидання води;
землетрус потужністю 3-4 бали як результат гідравлічного удару;
часткове руйнування греблі.
Аналіз даного сценарію розвитку аварії показує, що в даному випадку мав місце комплекс найбільш поширених причин: руйнування основи (розмив гребеня і низового укосу - 40%), конструктивні недоліки (гребля побудована без урахування сейсмічного впливу - 12%), неправильна експлуатація (непідготовленість до пропуску паводку, допущення різкого скидання - 2%) і землетрус (1%). Таким чином, розглянута надзвичайна ситуація відбиває причини і наслідки найбільш повторюваних аварій, що сталися на гідротехнічних спорудах.
2. Вихідні дані для проектування
Гідротехнічні споруди розташовані на річці Уфі. Площа водоскиду - 46 500 км 2. Розрахунковий максимальна витрата води забезпеченістю 0,1% - 8 200 м 3 / сек (перевірочний розрахунковий випадок).
Будівництво почалося в 1950 р., завершилося в 1961 р. Всі гідроспоруди за ГОСТ 3315-46 віднесені до другого класу. До складу гідровузла входять: будівля ГЕС поєднане з водозливом, підвідний канал, відвідний канал, глухі руслова і лівобережна грунтові греблі, шлюз-водоскид, водосховище. 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.
Повний об'єм водосховища - 1 410 млн. м 3. Корисний об'єм водосховища - 895 млн. м 3. У відповідності з картами оцінки сейсмічного районування (ЗСР-97), застосовуваними з 1998 року як нормативно-технічних документів, для району розташування гідровузла підтверджена сейсмічна активність 5 балів [4].
2.1.Характеристика надзвичайної ситуації
У результаті паводка рідкісної повторюваності (0,1 - 0,01% забезпеченості) рівень води у водосховищі збільшується з великою швидкістю. Внаслідок непідготовленості механічного обладнання, в тому числі шлюзу-водоскиду, поступове скидання паводкових вод не проводився. Відбувається переповнення водосховища вище за позначку ФПУ = 142,00, після якого стався перелив води через гребінь, його розмив і розмив низового укосу, починається утворення прорана.
Щоб уникнути руйнування греблі проводиться різке скидання води, тому що технічний стан шлюзу-водоскиду не дозволяє зробити це поступово. Гідравлічний удар викликає землетрус потужністю 3-4 бали, яке, внаслідок того, що будівництво греблі проводилося без урахування сейсмічного впливу, руйнує греблю.
Загальний коефіцієнт руйнування греблі з урахуванням сейсмовоздействія та переливу через гребінь і розмиву становить 0,3.
Пора року: 26 квітня (весняна повінь).
Час доби: 12.00.
Температура повітря - +15-17 ° С.
Температура води - + 5-7 ° С.
Активне сніготанення, у результаті чого в деяких районах на асфальтованих дорогах калюжі, бруд, грунтові дороги важкопрохідні.
На малюнку 1 наведена карта місцевості району гідровузла.
2.2.Характеристика населеного пункту
Гідровузол запроектований і побудований з метою комплексного використання водних ресурсів річки Уфи, з урахуванням перспективного розвитку енергоспоживання, водопостачання і судноплавства. Водосховище використовується для перевезення пасажирів, суховантажів, нафтопродуктів, лісу, лісоматеріалів і з метою рекреації. На берегах водосховища розташовано 11 закладів відпочинку: туристичні бази, бази відпочинку, дитячі та спортивні табори.
Нижче створу водопідпірних споруд головного вузла, в 5-10 км від створу розташовані два селища міського типу з населенням 3,9 і 3,1 тис. людей.
У смт. Павлівка (3.9 тис. чоловік) переважно стоять цегляні малоповерхові (одно-триповерхові), а також дерев'яні будинки (одно-двоповерхові). Рідко - будинки цегляні малоповерхові будинки (одно-триповерхові). У смт. Червоний Ключ (3,1 тис. осіб) картина та сама, однак присутні два промислові будівлі з легким металевим каркасом.
В обох селищах стінки, набережні і пірси на залізобетонних і металевих палях. Присутні також трансформаторні підстанції.
Дороги в обох населених пунктах в основному асфальтовані, однак на околицях (ближче до річки) - дороги з гравійним (щебеневим) покриттям. Використання залізничного транспорту є неможливим через відсутність прокладених шляхів. Ширина доріг усередині населених пунктів забезпечує пропускну здатність у 400-900 машин на годину. Автомобільна траса, що з'єднує населені пункти з містом Уфою, проходить по дамбі, що, при руйнуванні останньої, відрізає основний шлях рятувальних та відновлювальних формувань. До створу гідровузла існують і інші під'їзні дороги з твердим покриттям з лівого і правого берегів; таким чином, під'їзд до створу забезпечується в будь-який час року. Параметри потоку, що викликають руйнування даних будівель і споруд наведені в таблиці 2.2.1.
Таблиця 2.2.1.
Параметри потоку, що викликають руйнування будівель і споруд
Тип будівлі та споруди | Повне і сильне | Середнє | Слабке | |||
, м h, м | , м/с V, м / с | , м h, м | , м/с V, м / с | , м h, м | , м/с V, м / с | |
Дерев'яні будинки (одно-двоповерхові) | 3,5 | 2 | 2,5 | 1,5 | 1 | 1 |
Цегляні малоповерхові будинки (одно-триповерхові) | 4 | 2,5 | 3 | 2 | 2 | 1 |
Промислові будівлі з легким металевим каркасом і будівлі безкаркасних споруди | 5 | 2,5 | 3,5 | 2 | 2 | 1,5 |
Стінки, набережні і пірси на залізобетонних і металевих палях | 6 | 6 | 3 | 4 | 1 | 2 |
Трансформаторні підстанції | 5 | 2 | 4 | 2 | 2 | 1 |
Дороги з гравійним (щебеневим) покриттям | 2,5 | 2 | 1 | 1,5 | 0,5 | 0,5 |
Шосейні дороги з асфальтобетонним покриттям | 4 | 3 | 2 | 1,5 | 1 | 1 |
Автомашини | 2 | 2 | 1,5 | 1,5 | 1 | 1 |
2.3. Прогнозування надзвичайної ситуації
Прогнозування даної надзвичайної ситуації проводилося на основі програми «Хвиля 2.0», розробленої ВНДІ ГОЧС в 1998 році.
2.3.1. Прогнозування розвитку факторів надзвичайної ситуації
При розрахунок використовувалися такі вихідні дані (таблиця 2.3.1):
Таблиця 2.3.1.
Характеристика створу Павловського гідровузла
ХАРАКТЕРИСТИКИ Створи Гідровузли | 0-створ | ||
1. Обсяг водосховища при НПУ | Wв | млн.м3 | 1410 |
2. Глибина водосховища біля греблі при НПУ | Hв | м | 35 |
3. Площа дзеркала водосховища при НПУ | Sв | млн.м2 | 115,9 |
4. Ширина водосховища біля греблі при НПУ | BВ | м | 810 |
5. Глибина річки в нижньому б'єфі гідровузла | Hбо | м | 1,0 |
6. Ширина річки в нижньому б'єфі гідровузла | Bбо | м | 67 |
7. Швидкість течії в нижньому б'єфі гідровузла | Vбо | м / с | 1,0 |
8. Глибина водох. біля греблі на момент розр. ГУ | Hp | м | 35 |
9. Ступінь руйнування гідровузла | Ep | 0,3 | |
10. Висота порога проломи | p | м | 15 |
11. Відмітка урізу води водосховища (НПУ) | Zв | м | 140 |
12. Кількість постійних створів по довжині річки | N | 2 | |
За створах двох селищ міського типу (таблиця 2.3.2):
Таблиця 2.3.2.
Характеристика розглянутих створів (по населених пунктах)
ХАРАКТЕРИСТИКИ Створи \ \ № Створи | 1 - створ смт. Павлівка | 2 - створ смт. Кр. Ключ | ||
Видалення i-го створу від створу гідровузла | Lci | км | 5 | 8 |
ПОБУТОВОЇ ПОТІК: | ||||
Відмітка урізу води | Zбi | м | 105,5 | 100,3 |
Глибина | Hбi | м | 1,5 | 3,0 |
Ширина | Bбi | м | 60 | 80 |
Швидкість течії | ||||
