Владимир Макашев - Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: учебное пособие
Причинами гидродинамических аварий являются:
• результаты действия сил природы (землетрясения, ураганы, наводнения);
• износ и старение оборудования;
• воздействие человека (терроризм, нанесение ударов ядерным или обычным оружием по ГТС, крупным естественным плотинам);
• ошибки проектирования;
• некачественное выполнение строительных работ.
• размывы и перемещения больших масс грунта;
• перемещения с большими скоростями обломков разрушенных зданий и сооружений (таранное воздействие).
Прорыв плотины — начальная фаза гидродинамической аварии, то есть процесса образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа, устремляющегося через проран в нижний бьеф. Основным последствием прорыва плотины является затопление местности. В зависимости от его масштабов и последствий различают:
• катастрофическое затопление;
• прорывной паводок;
• затопление, повлекшее смыв плодородной почвы или отложение наносов на обширных территориях.
Проран — узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки или определенный участок реки, возникший в результате разлива излучины в половодье. В проран устремляется волна прорыва.
Волна прорыва — волна, образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой таранного действия (с водой перемещаются также камни, доски, бревна, различные конструкции и проч.).
Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки. Например, в равнинных районах скорость волны прорыва колеблется от 3 до 25 км/ч, в горных и предгорных местах она может достигать 100 км/ч. Высота волны прорыва изменяется от 2 до 12 м. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.
За последние 70 лет произошло более тысячи аварий на крупных гидротехнических сооружениях, в основном – из-за разрушения основания плотин (40%). Другими распространенными причинами аварий являются превышение расчетного сбросового расхода, т. е. перелив воды через гребень плотины (23%), слабость конструкции (12%) и неравномерные осадки (10%).
Катастрофическое затопление (возникновение наводнения) – гидродинамическое бедствие, являющееся результатом разрушения искусственной или естественной плотины и заключающееся в стремительном затоплении ниже расположенной местности.
Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:
• высотой и скоростью волны прорыва;
• расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва в определенное место;
• границами зоны затопления;
• максимальной глубиной затопления;
• длительностью затопления.
Катастрофическое затопление распространяется со скоростью волны прорыва и приводит к затоплению обширных территорий слоем воды от 0,5 до 10,0 м и более всего за 15–30 мин. Образуются зоны затопления. При прорывном паводке и некатастрофическом затоплении эти параметры значительно меньше.
Зоной возможного затопления при разрушении ГТС называют часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затапливаемой водой.
Прогнозирование времени прорыва естественных плотин базируется на прогнозе подъема уровня воды до 80–85% высоты перемычки водохранилища (с учетом данных прогноза ближайшей метеостанции).
Все зоны возможных, в т. ч. катастрофических, затоплений и характеристики волны прорыва наносятся на карты или специальные планы, составляемые для гидроузлов и крупных плотин. Держателями этих документов являются органы управления ГО и ЧС, министерства, ведомства и их службы на местах, возводящие и эксплуатирующие гидротехнические сооружения. По действующему законодательству, местные жители должны постоянно информироваться о грозящих им опасностях.
Основными поражающими факторами гидродинамической аварии являются:
• разрушительная волна прорыва;
• водный поток и спокойные воды, затопляющие территорию и ближайшие объекты.
Воздействие волны прорыва во многом аналогично действию воздушной ударной волны.
Последствия гидродинамических аварий
Последствиями гидродинамических аварий являются:
• повреждение и разрушение ГТС и гидроузлов, кратковременное или долговременное прекращение выполнения ими своих функций;
• поражение людей и разрушение сооружений волной прорыва;
• гибель скота и урожая сельскохозяйственных культур;
• уничтожение и порча сырья, топлива, продуктов питания, кормов и т. д.;
• временная эвакуация населения и перевозка материальных ценностей в незатапливаемые места;
• смыв плодородного слоя почвы и заносы песка, камней, глины на почву.
Вторичными последствиями гидродинамических аварий являются загрязнение воды и местности веществами из разрушенных (затопленных) хранилищ, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, массовые заболевания людей и животных, аварии на транспортных магистралях, оползни и обвалы, утрата прочности зданий и сооружений.
Долговременные последствия гидродинамических аварий связаны с остаточными факторами – наносами, загрязнениями, изменениями ландшафта и других элементов природной среды.
В обобщенном виде последствия аварий выражаются с помощью показателей материального ущерба. Потери среди населения оцениваются числом погибших, пострадавших, пропавших без вести.
К прямому ущербу относят: повреждение и разрушение ГТС, жилых, производственных зданий, железнодорожных и автомобильных магистралей, линий электропередач и связи, мелиоративных систем.
К косвенному ущербу относят:
• затраты на приобретение и доставку в пострадавшие районы продуктов питания, одежды, медикаментов, строительных материалов и техники, кормов для скота;
• сокращение объемов производства промышленной и сельскохозяйственной продукции;
• ухудшение условий жизни местного населения;
• невозможность рационального использования территории, находящейся в зоне водного затопления.
Предупреждению гидродинамических аварий и уменьшению ущерба от них способствуют укрепление и одновременный ремонт гидротехнических сооружений, ограничивающих дамбы, а также проведение берегоукрепительных работ, подсыпка низких мест.
9.3. Защита населения от последствий гидродинамических аварий
Основные меры защиты населения
При катастрофических затоплениях или их угрозе принимаются следующие меры по защите населения:
• оповещение населения об угрозе катастрофического затопления и принятие необходимых мер защиты;
• самостоятельный выход населения из зоны возможного катастрофического затопления до подхода волны прорыва;
• организованная эвакуация населения в безопасные районы до подхода волны прорыва;
• укрытие населения на незатопленных частях зданий и сооружений, а также на возвышенных участках местности;
• проведение аварийно-спасательных работ;
• оказание квалифицированной и специализированной помощи пострадавшим;
• проведение неотложных работ по обеспечению жизнедеятельности населения.
Многолетний опыт показал, что материальный ущерб от аварий существенно уменьшается при наличии прогноза, хорошо налаженной службы информации и оповещения, высокой организованности и обученности населения.
Экстренному оповещению подлежат населенные пункты, расположенные ниже плотины по течению на удалении до 6 км, а также поселок работников гидроузла, расположенный, как правило, в непосредственной близости от него. Одновременно сигнал оповещения о катастрофическом затоплении поступает в ближайший к гидроузлу орган управления по делам ГО и ЧС, где организовано оперативное дежурство и управление территориальной системой оповещения населения.
Важными мерами защиты от гидродинамических аварий являются:
• регулирование расхода воды путем перераспределения стока по времени;
• регулирование паводковых стоков с помощью водохранилищ;
• затопление обширных территорий.
Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния ГТС, характера и размеров разрушений, объема запасов воды в водохранилище, от характеристик волны порыва, рельефа местности, сезона и времени суток происшествия, а также от наличия защитных гидротехнических и конкретных мер, уровня подготовки к действиям и организованности в условиях аварий руководящего состава, персонала предприятий и организаций, аварийно-спасательных служб.
К оперативным предупредительным работам относятся:
