Меры безопасности населения и аварийно-спасательных служб в зонах катастрофического затопления

Все основные причины  разрушений и аварий плотин можно  классифицировать, разделив на четыре группы:

1.                Недостаточная прочность (или устойчивость сооружений, оснований и берегов на сдвиг), а также большие деформации – осадки, смещения, пучения, необратимые деформации.

2.                Длительное воздействие поверхностного и фильтрационного потоков, вызывающих механическую суффозию, эрозию материалов сооружений и оснований; старение материала сооружения, ухудшение его свойств, выветривание пород, засорение дренажей.

3.                Нарушение нормального функционирования сооружений гидроузлов при отказе затворов или засорения водопропускных отверстий плавающими предметами, донными наносами и др.

4.                Экстраординарные воздействия типа землетрясения, взрыва, различных природных катастроф, а также при перегрузках, вызванных авариями на гидроузлах, расположенных выше по течению.

Основная причина  аварий – перелив воды через гребень  плотины, который может быть вызван недостаточной пропускной способностью или неисправностью водосливов, прорывом вышерасположенной плотины, неправильной ее эксплуатацией, ледовыми нагрузками, наблюдаемыми во время ледохода и  др

Анализ  рассматриваемой чрезвычайной ситуации в сравнении с реально происшедшими авариями в истории

 

Разрушение плотины  в рассматриваемой чрезвычайной ситуации произошло по следующему сценарию:

-  прохождение паводка редкой повторяемости с обеспеченностью от 0,1 до 0,01%;

-  неполная готовность механического оборудования к пропуску паводковых вод;

-  заполнение водохранилища выше отметки ФПУ = 142,00;

- перелив воды через гребень плотины;

- размыв гребня и низового откоса плотины, начало образования прорана;

- резкий сброс воды;

-  землетрясение мощностью 3-4 балла как результат гидравлического удара;

- частичное разрушение плотины.

Анализ данного  сценария развития аварии показывает, что в данном случае имел место  комплекс наиболее распространенных причин: разрушение основания (размыв гребня и низового откоса – 40%), конструктивные недостатки (плотина построена без учета сейсмического воздействия – 12%), неправильная эксплуатация (неподготовленность к пропуску паводка, допущение резкого сброса – 2%) и землетрясение (1%). Таким образом, рассматриваемая чрезвычайная ситуация отражает причины и последствия наиболее повторяющихся аварий, происшедших на гидротехнических сооружениях.

2. Исходные  данные для проектирования

Гидротехнические  сооружения расположены на реке Уфе. Площадь водосброса – 46 500 км². Расчетный максимальный расход воды обеспеченностью 0,1% - 8 200 м³/сек (проверочный расчетный случай).

Строительство началось в 1950 г., завершилось в 1961 г. Все гидросооружения по ГОСТ 3315-46 отнесены ко второму классу. В состав гидроузла входят: здание ГЭС совмещенное с водосливом, подводящий канал, отводящий канал, глухие русловая и левобережная грунтовые плотины, шлюз-водосброс, водохранилище. Длина напорного фронта гидротехнических сооружений – 810 м.

Расчетный сбросной расход воды через водопропускные сооружения при нормальном (НПУ=140, 00) – 6515 куб. м/сек и форсированном (ФПУ=142, 00) – 8035 куб. м/сек подпорных уровнях соответственно. Максимальный сбросной расход через гидроузел, определенный Правилами эксплуатации Павловского водохранилища (1995 г.), составляет 8050 куб. м/сек.

Полный объем  водохранилища – 1 410 млн. м³. Полезный объем водохранилища – 895 млн. м³.  В соответствии с картами оценки сейсмического районирования (ОСР-97), применяемыми с 1998 года в качестве нормативно-технических документов, для района расположения гидроузла подтверждена сейсмическая активность 5 баллов .

 
Характеристика  чрезвычайной ситуации

 
В результате паводка редкой повторяемости (0,1- 0,01 % обеспеченности) уровень воды в водохранилище увеличивается  с большой скоростью. Вследствие неподготовленности механического  оборудования, в том числе шлюза-водосброса, постепенный сброс паводковых вод  не проводился. Происходит переполнение водохранилища выше отметки ФПУ=142,00, после которого произошел перелив  воды через гребень, его размыв и  размыв низового откоса, начинается образование  прорана.

Во избежание  разрушения плотины производится резкий сброс воды, т.к. техническое состояние  шлюза-водосброса не позволяет сделать  это постепенно. Гидравлический удар вызывает землетрясение мощностью 3-4 балла, которое, вследствие того, что  строительство плотины проводилось  без учета сейсмического воздействия, разрушает плотину.

Общий коэффициент  разрушения плотины с учетом сейсмовоздействия и перелива через гребень и размыва составляет 0,3.

Время года: 26 апреля (весеннее половодье).

Время суток: 12.00.

Температура воздуха - +15-17 °С.

Температура воды - + 5-7°С.

Активное снеготаяние, в результате чего в некоторых  районах на асфальтированных дорогах  лужи, грязь, грунтовые дороги труднопроходимы.

Характеристика  населенного пункта

Гидроузел запроектирован и построен в целях комплексного использования водных ресурсов реки Уфы, с учетом перспективного развития энергопотребления, водоснабжения  и судоходства. Водохранилище используется для перевозки пассажиров, сухогрузов, нефтепродуктов, леса, лесоматериалов и в целях рекреации. На берегах  водохранилища расположено 11 учреждений отдыха: туристические базы, базы отдыха, детские и спортивные лагеря.

Ниже створа водоподпорных сооружений головного  узла, в 5-10 км от створа расположены  два поселка городского типа с  населением 3,9 и 3,1 тыс. человек.

В пгт. Павловка (3.9 тыс. человек) преимущественно стоят кирпичные малоэтажные (одно- трехэтажные), а также деревянные дома (одно- двухэтажные). Редко – дома кирпичные малоэтажные здания (одно- трехэтажные). В пгт. Красный Ключ (3,1 тыс. человек) картина та же, однако присутствуют два промышленных здания с легким металлическим каркасом.

В обоих поселках стенки, набережные и пирсы на железобетонных и металлических сваях. Присутствуют также трансформаторные подстанции.

Дороги в обоих  населенных пунктах в основном асфальтированные, однако на окраинах (ближе к реке) – дороги с гравийным (щебеночным) покрытием. Использование железнодорожного транспорта невозможно ввиду отсутствия проложенных путей. Ширина дорог  внутри населенных пунктов обеспечивает пропускную способность в 400-900 машин  в час. Автомобильная трасса, соединяющая  населенные пункты с городом Уфой, проходит по плотине, что, при разрушении последней, отрезает основной путь спасательных и восстановительных формирований. К створу гидроузла существуют и  другие подъездные дороги с твердым  покрытием с левого и правого  берегов; таким образом, подъезд к створу обеспечивается в любое время года. Параметры потока, вызывающие разрушения данных зданий и сооружений приведены в таблице 

Таблица

Параметры потока, вызывающие разрушения зданий и  сооружений

Тип здания и сооружения	Полное  и сильное		Среднее		Слабое
	h, м	V, м/с	h, м	V, м/с	h, м	V, м/с
Деревянные дома (одно- двухэтажные)	3,5	2	2,5	1,5	1	1
Кирпичные малоэтажные здания (одно- трехэтажные)	4	2,5	3	2	2	1
Промышленные  здания с легким металлическим каркасом и здания бескаркасной постройки	5	2,5	3,5	2	2	1,5
Стенки, набережные и пирсы на железобетонных и металлических сваях	6	6	3	4	1	2
Трансформаторные  подстанции	5	2	4	2	2	1
Дороги  с гравийным (щебеночным) покрытием	2,5	2	1	1,5	0,5	0,5
Шоссейные дороги с асфальтобетонным покрытием	4	3	2	1,5	1	1
Автомашины	2	2	1,5	1,5	1	1

 

Прогнозирование чрезвычайной ситуации

Прогнозирование данной чрезвычайной ситуации проводилось  на основе программы «Волна 2.0», разработанной  ВНИИ ГОЧС в 1998 году.

Прогнозирование развития факторов чрезвычайной ситуации

При расчет использовались следующие исходные данные (таблица 2.3.1):

Прогнозирование последствий воздействия факторов чрезвычайной ситуации

Поражающее действие при сложившейся чрезвычайно  ситуации проявляется в виде  непосредственного воздействия массы воды, движущейся с большой скоростью, перемещения обломков разрушенных зданий и сооружений, других предметов и таранного действия непосредственно для людей, а также на здания, где они могут находиться. Помимо этого угрозу жизни и здоровья людей представляет аспирация воды, пребывание в холодной воде, нервно-психическое перенапряжение, а также затопление (разрушение) систем жизнеобеспечения (особенно систем водоснабжения и канализации).

Кроме того, к  основным последствиям катастрофического  затопления в пгт. Павловка и Красный Ключ относятся:

-   иммобилизация сооружений, имеющих экономическое значение (систем водоснабжения, электростанции, транспортные системы и т.д.);

-  затопление или разрушение продовольственных складов, гибель посевов, садов, скота;

- разрушение зданий, в результате чего население остается без жилья в холодных климатических условиях;

- загрязнение водных ресурсов органическими остатками, которые могут вызвать рост бактерий и вирусов;

- опасность инфекционных заболеваний, переносимых дикими грызунами, проникающими в пгт. из зоны затопления;

-  общее ухудшение состояния здоровья пострадавших при затоплении.

Таким образом, возникает необходимость защиты населения не только от непосредственного  воздействия волны прорыва, но и  от последствий ее воздействия на окружающую среду. Последствия катастрофического  затопления могут усугубляться авариями на энергонасыщенных и потенциально опасных объектах, оказавшихся в зоне затопления.

Разрушения близрасположенных к реке зданий и сооружений будут полные, в ряде случаев сильные, требующие капитального восстановления или сноса. Не пострадают только хорошо укрепленные набережные, которые уменьшат воздействие волны прорыва на здания и сооружения поселков. Также будет разрушено шоссе как параметрами волны прорыва, так и тем, что само шоссе проходит по плотине. Полные и средние разрушения будут вызваны и на дорогах самих населенных пунктов, что затрудняет проведение восстановительных дорог, а длительное затопление требует использования плавательных средств. 

3. Организация инженерного  обеспечения предупреждения  и ликвидации чрезвычайных  ситуаций

 
Мероприятия по защите от наводнения, вызванного прорывом гидросооружений, подразделяются на оперативные и предупреждающие. Оперативные выполняются в режиме ЧС, т.е. после разрушения плотины, а предупреждающие заблаговременно на случай ЧС.

Успешное выполнение мероприятий направленных на эффективное  действие сил и средств по предупреждению и ликвидации наводнения, а также  по снижению возможного ущерба зависит  от различных видов обеспечения.

Основным видом  обеспечения в период наводнения являются инженерное обеспечение.

Инженерная защита населения и территории предусматривает, прежде всего, выполнение комплекса  инженерно-технических мероприятий, которые носят предупредительный  характер. Для их осуществления необходимо заблаговременное проектирование и  строительство специальных сооружений, предполагающие значительные материальные затраты.

К заблаговременным инженерно-техническим мероприятиям борьбы с наводнениями, вызванным  прорывами плотин,  относятся:

- регулирование стока в русле реки Уфы, проведение мероприятий на гидросооружениях по отводу паводковых вод, регулирование поверхностного стока на водосбросах;

- обвалование, строительство грунтовых дамб в береговой зоне поселков городского типа, дноуглубление, строительство берегозащитных сооружений, намывка грунта.

Выбор способов защиты зависит от многих факторов: гидравлического режима водотока, рельефа  местности, инженерно-геологических  и гидрогеологических условий, наличия  инженерных сооружений в русле и  на пойме, расположения объектов экономики, подвергшихся затоплению. Опыт проведения данных мероприятий показывает, что наибольший экономический эффект и надежная защита пойменных территорий могут быть достигнуты при применении комплексного подхода, т.е. в сочетании активных методов защиты (регулирование водостока) с пассивными (дноуглубление, обваловка, берегозащита).

 

 

Цели  и задачи инженерного  обеспечения, его  организационные, правовые и экономические  нормы

Инженерное обеспечение  включает комплекс задач и мероприятий, которые выполняют все силы территориальной  подсистемы. Главная цель – создание условий для предотвращения гибели людей и снижение ущерба, успешного  проведения аварийно-спасательных и  других неотложных работ (АСДНР) по защите населения и территории при наводнениях, вызванных прорывами плотин.