2.2.5. Гідродинамічні аварії

магниевый скраб beletage

Гідродинамічні аварії і пов'язані з ними надзвичайніситуації в переважній більшості виникають внаслідок аварій нагідротехнічних спорудах, в основному при їх руйнуванні (прориві).

Гідродинамічна аварія — це надзвичайна подія, пов'язана звиходом з ладу (руйнуванням) гідротехнічної споруди чи її час-тини і некерованим переміщенням великих мас води, які несутьруйнування і затоплення великих територій.

Руйнування (прорив) гідротехнічних споруд відбувається урезультаті дії сил природи (землетрусів, ураганів, розмиваннягребель) або впливу людини (нанесення ударів ядерною чи зви-чайною зброєю по гідротехнічних спорудах, великих природнихгреблях), а також через конструктивні дефекти чи помилки прое-ктування.

До основних гідротехнічних споруд, руйнування (прорив)яких призводить до гідродинамічних аварій, відносяться греблі,водозабірні і водозбірні споруди (шлюзи).

Греблі — гідротехнічні споруди (штучні греблі) чи природніутворення (природні греблі), які створюють різницю рівнів поруслу річки.

Штучні греблі — гідротехнічні споруди, створені людиноюдля своїх потреб, які включають власне греблі гідроелектростан-цій, водозаборів в іригаційні системи, дамби, перемички, зага-ти й ін.

Природні греблі створюються дією природних сил, наприклад,у результаті зсувів, селів, лавин, обвалів, землетрусів. Перед гре-блею вгору по водостоку накопичується вода і утворюється шту-чне чи природне водоймище.

Ділянка річки між двома сусідніми греблями на річці або ді-лянка каналу між двома шлюзами називається б'єфом.

Верхнім б 'єфом греблі називається частина річки вище підпір-ної споруди (греблі, шлюзу), а частина річки нижче підпірноїспоруди — нижнім б'єфом.

Водоймища можуть бути довгостроковими чи короткостроко-вими. Довгостроковим штучним водоймищем є, наприклад, во-доймище верхнього б'єфа греблі гідроелектростанції, зрошува-льної системи.

Довгострокове природне водоймище може утворитися в ре-зультаті перекриття річки після обвалу твердих скельних порід.

Короткострокові штучні греблі створюються для тимчасовоїзміни напрямку течії річки при будівництві ГЕС або інших гідро-технічних споруд.

Короткочасні природні греблі виникають у результаті пере-криття ріки рихлим ґрунтом, снігом чи льодом.

Як правило, штучні і природні греблі мають водоспуски: —для штучних гребель — направлені, для природних — випадковоутворені.

Прорив греблі є початковою фазою гідродинамічної аварії іявляє собою процес утворення прорану і некерованого потокуводи водоймища з верхнього б'єфа, що спрямовується через про-ран у нижній б'єф.

Проран — вузька протока в тілі (насипу) греблі, косі, мілині, удельті річки або спрямлена ділянка річки, яка утворилася в ре-зультаті розмиву закруту в повінь.

Хвиля прориву — хвиля, яка утворюється у фронті потоку во-ди, що спрямовується в проран, і має, як правило, значну висотугребеня, швидкість руху і велику руйнівну силу.

Висота хвилі прориву і швидкість її поширення залежать відрозміру прорану, різниці рівнів води у верхньому і нижньому б'єфі,гідрологічних і топографічних умов русла річки і її заплави.

Швидкість просування води прориву коливається в межах від3 до 25 км/год (для гірських і передгірних районів — близько100 км/год).

Висота хвилі прориву, як правило, знаходиться в діапазоні від2 до 12 метрів.

Основним наслідком прориву греблі при гідродинамічнихаваріях є катастрофічне затоплення місцевості.

Катастрофічне затоплення — це гідродинамічне лихо, яке єрезультатом руйнування штучної чи природної греблі і полягає встрімкому затопленні хвилею прориву нижче розташованої міс-цевості і виникненні повені.

Катастрофічне затоплення характеризується такими парамет-рами:

— максимально можливими висотою і швидкістю хвиліпрориву;

розрахунковим часом приходу гребеня і фронту хвиліпрориву у відповідний створ;

межами зони можливого затоплення;

максимальною глибиною затоплення конкретної ділянкимісцевості;

тривалістю затоплення території.

Катастрофічне затоплення поширюється зі швидкістю хвиліпрориву і призводить через якийсь час після прориву греблі дозатоплення великих територій шаром води від 0,5 до 10 м і біль-ше. Утворюються зони затоплення.

Зоною можливого затоплення при руйнуванні гідротехнічнихспоруд називається частина прилягаючої до річки (озера, водо-ймища) місцевості, затоплена водою.

В залежності від наслідків впливу гідропотоку, утвореногопри руйнуванні гідротехнічних споруд, на території можливогозатоплення слід виділити зону катастрофічного затоплення,що є частиною зони можливого затоплення, у межах якої поши-рюється хвиля прориву, яка викликає масові втрати людей, руй-нування будинків і споруд, знищення інших матеріальних цін-ностей.

Зони можливого катастрофічного затоплення визначаютьсязаздалегідь на стадії проектування гідротехнічного об'єкта.

Час, протягом якого затоплені території можуть знаходитисяпід водою, коливається від 4 годин до декількох діб.

Параметри зони затоплення залежать від розмірів водо-ймища, напору води й інших характеристик конкретного гід-ровузла, а також від гідрологічних і топографічних особливо-стей місцевості.

До катастрофічних затоплень місцевості можуть призвести іпрориви природних гребель (проривні селі, прориви озер, льодо-виків, прориви моренних озер).

Прогнозування часу прориву природних гребель базуєтьсяна прогнозі підйому рівня води до 80—85 % висоти перемичкиводоймища з урахуванням даних прогнозу найближчої метео-станції.

Зони можливих, у тому числі катастрофічних, затоплень і ха-рактеристики хвилі прориву відображуються на картах і в спеці-альних атласах, які складаються для гідровузлів і великих гре-бель. Власниками цих документів є штаби ЦО, міністерства,відомства та їх служби на місцях, що зводять і експлуатують гід-ротехнічні споруди.

Наслідки

гідродинамічних аварій

Наслідками гідродинамічних аварій є:

ушкодження і руйнування гідровузлів та короткочасне чидовгострокове припинення виконання ними своїх функцій;

ураження людей і руйнування споруд хвилею прориву;

затоплення великих територій.

Найтяжчими наслідками супроводжуються гідродинамічніаварії, що викликають катастрофічні затоплення.

Масштаби наслідків гідродинамічних аварій залежать від па-раметрів і технічного стану гідровузла, характеру і розмірів руй-нувань греблі, обсягу запасів води у водосховищі, характеристикхвилі прориву і катастрофічної повені, рельєфу місцевості, сезо-ну і часу доби події, багатьох інших факторів.

Основними вражаючими факторами катастрофічного затоп-лення є руйнівна хвиля прориву, водяний потік і спокійні води,які затопили територію суші й об'єкти. Дія хвилі прориву багатов чому аналогічна дії повітряної ударної хвилі, що утворюєтьсяпри вибуху. Істотними відмінностями цих вражаючих факторів єнабагато менша швидкість і вища щільність речовини в хвиліпрориву.

В результаті великих гідродинамічних аварій перериваєтьсяподача електроенергії в енергетичні системи, припиняється фун-кціонування іригаційних та інших водогосподарських систем, атакож об'єктів ставкового рибного господарства, руйнуються чиопиняються під водою населені пункти і промислові підприємст-ва, виводяться з ладу комунікації й інші елементи інфраструкту-ри, гинуть посіви і худоба, виводяться з господарського оборотусільськогосподарські угіддя, порушується життєдіяльність насе-лення і виробничо-економічна діяльність підприємств, втрача-ються матеріальні, культурні та історичні цінності, наносятьсявеликі збитки природному середовищу, в тому числі в результатізмін ландшафту, гинуть люди.

Вторинними наслідками гідродинамічних аварій є забруднен-ня води і місцевості речовинами зі зруйнованих (затоплених)сховищ, промислових і сільськогосподарських підприємств, ма-сові захворювання людей і сільськогосподарських тварин, аваріїна транспортних магістралях, зсуви й обвали.

Довгострокові наслідки гідродинамічних аварій пов'язані іззалишковими факторами затоплення — наносами, забруднення-ми, зміною елементів природного середовища.

Основними показниками наслідків повені є:

чисельність населення, яке опинилося в зоні можливогозатоплення;

число загиблих, поранених, людей, які залишилися без до-мівок;

кількість населених пунктів, що потрапили в зону затоп-лення (міста, селища, сільські населені пункти — затоплені ціл-ком, частково, які потрапили в зону підтоплення тощо);

кількість житлових будинків і будинків соціально-культур-ного призначення, пам'ятників історії та культури;

кількість об'єктів народного господарства, довжина заліз-ничних і автомобільних шляхів, лінії електропередач, зв'язку,інші комунікаційні елементи, що опинилися в зоні затоплення;

площа затоплення сільськогосподарських угідь;

кількість загиблих сільськогосподарських тварин.

В цілому наслідки характеризуються величиною збитків, якінаносяться народному господарству і населенню.

Прямі збитки, обумовлені руйнуваннями й іншими безпосере-дніми втратами в результаті гідродинамічних аварій, і непрямізбитки, пов'язані з порушенням нормальної господарської діяль-ності, становлять 70 % і 30 % від загальних збитків відповідно.