что влияет на масштабы последствий гидродинамических аварий
Гидродинамические аварии: причины и последствия
Гидродинамическая авария – это чрезвычайное событие, связанное с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части, и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий. К основным потенциально опасным гидротехническим сооружениям относятся плотины, водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы).
Последствиями гидродинамических аварий являются:
Вода относится к наиболее опасным и непредсказуемым природным явлениям. Людям, чтобы обезопасить свои поселения и при этом иметь необходимый запас воды, приходится строить специальные гидротехнические сооружения. Они создают разницу в гидроуровнях. До сооружения располагается верхний бьеф (высокий уровень воды), а после – нижний.
Плотины и дамбы относятся к наиболее распространенным гидротехническим объектам. Можно встретить также запруды и водозаборные сооружения. Все они являются потенциально опасными и требуют постоянного контроля со стороны соответствующих организаций.
В результате их разрушения или поломки происходит большой неконтролируемый выброс воды, в результате чего возникает чрезвычайная ситуация сопряженная с гибелью людей, животных и многочисленными разрушениями. Это называется гидродинамической аварией (определение и презентация в энциклопедии Fireman.club).
Что делать в такой ситуации, к каким последствиям нужно быть готовым и можно ли ее предупредить, рассмотрим в данной статье.
Причины возникновения
Разрушение плотины или дамбы может происходить по естественным причинам или из-за деятельности человека. К природным силам, способным вызвать прорыв гидротехнического объекта относятся: землетрясения, паводки, сильные и продолжительные ливни, ураганы, оползни. Естественная коррозия бетонных конструкций также способна привести к аварии, но сейчас чаще всего распространены грунтовые плотины.
Различные неточности в проектировании, ошибки при сооружении объектов, дефекты материала или его низкое качество, взрывы, диверсии, военные действия вблизи гидродинамических сооружений относятся к причинам, которые связаны с человеческой деятельностью.
При обнаружении хоть малейшего риска прорыва плотины производят действия по ее укреплению и предотвращению прорыва. Во время весенних паводков осуществляется регулярный сброс воды из объекта.
В зависимости от объема и силы выброшенной воды различаются следующие виды гидродинамических аварий:
Последствия и поражающие факторы
В результате гидродинамической аварии происходит затопление местности, часто сравнимое с катастрофой. Образовавшаяся волна стремительно обрушивается на местность, расположенную в низине.
К главным поражающим факторам в таких ситуациях относят:
Силу волны при прорыве сооружения можно сравнить с ударной воздушной волной от взрыва. Однако не каждое затопление становится катастрофичным. Для получения статуса чрезвычайной ситуации учитывается его длительность, глубина, границы зоны возможного подтопления, а также высота волны и скорость потока должна быть максимальной.
К первичным последствиям гидродинамических аварий относятся:
Последующими, вторичными последствиями можно назвать:
В зоне катастрофы могут возникать частые пожары из-за обрыва и повреждения линий электропередачи. Обвалы и оползни также становятся последствием аварии в результате сильного размыва грунтового слоя.
Существуют и остаточные явления прорыва гидротехнического сооружения долговременного характера. Это изменение ландшафта, экологии, снижение плодородия почвы.
Как себя вести в зоне ЧС
В местностях с риском прорыва дамб заранее предусматривается система предварительного оповещения, а также создается план эвакуации с указанием пунктов сбора. Для оповещения используются сирены, гудки, громкоговорители, а также средства массовой информации (радио, телевидение).
Жителям, проживающим внизу нижнего бьефа, следует заранее ознакомиться с наиболее удобным эвакуационным маршрутом. Чаще всего они прокладываются к ближайшим возвышенным точкам на данной местности. В каждом доме на такой экстренный случай должен быть приготовлен рюкзак с необходимым минимальным набором вещей, у людей в погонах такой комплект называется “тревожный чемоданчик” о составе тревожного чемоданчика Вы можете прочитать в нашей статье.
Как следует себя вести, если вы услышали оповещение о прорыве плотины и приближении потока воды?
Необходимо придерживаться следующих рекомендаций четко и без паники:
В случае, если катастрофа застала вас врасплох, то попробуйте укрыться от надвигающейся волны. Для этого вполне подойдет любое место на возвышенности (дерево, верхний этаж здания, крыша дома).
Сигнал Угроза катастрофического затопления
Четко контролируйте свои запасы питьевой воды и пищи. Помните, что помощь к вам может прийти только спустя 1-2 дня. Не употребляйте продукты, которые были подтоплены. Они могут вызвать отравление.
Действия после аварии
Вернувшись домой, следует быть предельно осторожными и внимательными. Прежде чем войти в жилище, снаружи осмотрите стены и крышу на предмет сильных повреждений или разрушений. Откройте двери и окна, чтобы проветрить помещение.
В первую очередь проверьте газовое оборудование на исправность. Не прибегайте к использованию открытого огня, пока не убедитесь в отсутствии утечки газа, о действиях при утечке газа Вы можете прочитать в нашей статье. Все коммунальные системы (электропроводка, водопровод, канализация) также следует подвергнуть тщательному осмотру. Лучше, если это сделает специалист.
Воду следует откачивать постепенно. Не забудьте про подвал и колодец. Перед тем, как начать уборку, жилище следует просушить.
Для того чтобы подобные аварии происходили как можно реже следует при строительстве водоудерживающих объектов обеспечить их высокое качество и надежность. С этой целью в 1997 году был принят Федеральный закон РФ 117-ФЗ от 21.07.1997 «О безопасности гидротехнических сооружений», который закрепляет ответственность уполномоченных лиц и регулирует все вопросы касательно безопасности этих конструкций.
Самой основной предупредительной мерой гидродинамических аварий является постоянное наблюдение за состоянием плотин, а также тесное сотрудничество с метеорологическими службами.
О безопасности смотрите в видео
Предупредительные мероприятия
Если Вы проживаете на прилегающей к гидроузлу территории, уточните, попадает ли она в зону воздействия волны прорыва и возможного катастрофического затопления. Узнайте, расположены ли вблизи места Вашего проживания возвышенности, и каковы кратчайшие пути движения к ним.
Изучите сами и ознакомьте членов семьи с правилами поведения при воздействии волны прорыва и затопления местности, с порядком общей и частной эвакуации. Заранее уточните место сбора эвакуируемых, составьте перечень документов и имущества, вывозимых при эвакуации.
Запомните места нахождения лодок, плотов, других плавсредств и подручных материалов для их изготовления.
Как действовать при угрозе гидродинамической аварии
При получении информации об угрозе затопления и об эвакуации безотлагательно, в установленном порядке выходите (выезжайте) из опасной зоны в назначенный безопасный район или на возвышенные участки местности.
Возьмите с собой документы, ценности, предметы первой необходимости и запас продуктов питания на 2-3 суток. Часть имущества, которое требуется сохранить от затопления, но нельзя взять с собой, перенесите на чердак, верхние этажи здания, деревья и т.д.
Перед уходом из дома выключите электричество и газ, плотно закройте окна, двери, вентиляционные и другие отверстия.
Как действовать в условиях наводнения при гидродинамических авариях
При внезапном затоплении для спасения от удара волны прорыва срочно займите ближайшее возвышенное место, заберитесь на крупное дерево или верхний этаж устойчивого здания. В случае нахождения в воде, при приближении волны прорыва нырните в глубину у основания волны.
Оказавшись в воде, вплавь или с помощью подручных средств выбирайтесь на сухое место, лучше всего на дорогу или дамбу, по которым можно добраться до незатопленной территории.
При подтоплении Вашего дома отключите его электроснабжение, подайте сигнал о нахождении в доме (квартире) людей путем вывешивания из окна днем флага из яркой ткани, а ночью – фонаря. Для получения информации используйте радиоприемник с автономным питанием. Наиболее ценное имущество переместите на верхние этажи и чердаки. Организуйте учет продуктов питания и питьевой воды, их защиту от воздействия прибывающей воды и экономное расходование.
Готовясь к возможной эвакуации по воде, возьмите документы, предметы первой необходимости, одежду и обувь с водоотталкивающими свойствами, подручные спасательные средства (надувные матрасы, подушки).
Не пытайтесь эвакуироваться самостоятельно. Это возможно только при видимости незатопленной территории, угрозе ухудшения обстановки, необходимости получения медицинской помощи, израсходовании продуктов питания и отсутствии перспектив в получении помощи со стороны.
Как действовать после гидродинамической аварии
Перед тем, как войти в здание, убедитесь в отсутствии значительных повреждений перекрытий и стен. Проветрите здание для удаления накопившихся газов. Не используйте источники открытого огня до полного проветривания помещения и проверки исправности системы газоснабжения.
Проверьте исправность электропроводки, труб газоснабжения, водопровода и канализации. Пользоваться ими разрешается только после заключения специалистов об исправности и пригодности к работе. Просушите помещение, открыв все двери и окна. Уберите грязь с пола и стен, откачайте воду из подвалов. Не употребляйте пищевые продукты, которые находились в контакте с водой.
Гидродинамические аварии. Кто виноват и что делать?
17 августа 2019 года — печальная десятая годовщина аварии на Саяно-Шушенской ГЭС.
В результате этого чрезвычайного происшествия 75 семей потеряли своих родных и близких, было разрушено сооружение электростанции и выведено из строя дорогостоящее оборудование, тонны воды обрушились на близлежащие селения и уничтожили жилье, животных, посевы.Турбинное масло попало в воды Енисея, масштабы экологической катастрофы увеличились в разы.
Однако авария на Саяно-Шушенской ГЭС – не единственный пример гидродинамической аварии в истории человечества. О страшной катастрофе на плотине Сент-Франсис в Калифорнии можно узнать в главе 5 «Гидродинамические аварии» учебника ОБЖ, 8 класс под редакцией С. Н. Вангородского.
Казалось бы, если гидроэлектростанции так опасны, почему нельзя запретить их работу? К сожалению, такова цена прогресса.
Электричество стало неотъемлемой частью нашей жизни, принесло в дома тепло и свет, и с каждым днем используется все шире и шире.
Различные электрические приборы облегчают домашний труд. Автомобили легким движением руки ученых и изобретателей превращаются в электромобили, и первые электрические автобусы развозят пассажиров по городу.
Чтобы получить электричество, можно сжигать на ТЭЦ природные ископаемые — нефть или газ, использовать энергию ядерных превращений, как на атомных электростанциях, или переводить энергию воды и ветра в электрическую.
Запасы полезных ископаемых на планете не безграничны, атомная энергия не так безопасна, как казалось на первый взгляд, и сейчас взгляды ученых направлены к возобновляемым природным источникам энергии: воде и ветру. Так, энергия, полученная на российских гидроэлектростанциях, значительно дешевле, чем полученная на ТЭЦ.
Однако гидроэлектростанции — это не только процветание, доступная электроэнергия, рабочие места для людей. Это еще и опасность гидродинамической аварии.
Гидродинамическая авария — это непредвиденная критическая ситуация, связанная со значительным повреждением гидротехнического сооружения или его структурных частей.Основной характеристикой аварии такого типа является неконтролируемое движение колоссальных объемов жидкости, приводящих к разрушениям и затоплению прилегающих территорий.
Возможные причины гидродинамических аварий
Кто виноват и что делать? Пожалуй, эти два вопроса задают чаще всего не только в классической литературе.
На первый вопрос, после тщательного расследования каждой аварии, отвечают компетентные органы: специальные комиссии, следственный комитет и другие.
Причины можно разделить на две части:
Природные обстоятельства — наводнения, ливни, паводки, землетрясения;
Человеческий фактор — неточности в проекте (три миллиметра на чертеже могут превратиться в пару метров на реальной конструкции), дефекты или низкое качество материалов, нарушение техники безопасности и неправильная эксплуатация. А также диверсии и подрывы.
Так, 18 августа 1941 года в ходе ожесточенных боев красной армии с фашистскими захватчиками была взорвана плотина Днепровской ГЭС в Украине.Точное число погибших не установлено по сей день. По неточным подсчетам речь идет примерно о 50 000 жертв.
Однако единой причины чаще всего не существует. В большинстве случаев череда стечений обстоятельств, природных факторов и человеческого разгильдяйства приводит к катастрофе и многочисленным жертвам.
Что влияет на масштабы последствий гидродинамических аварий
Устойчивость и прочность гидротехнического сооружения проектируется на основе максимальных расчетных значений уровня воды водоема, скорости ветра, высоты волны [9].
Причинами разрушения (прорыва) ГТС могут быть природные явления или стихийные бедствия (землетрясения, обвалы, оползни, паводки, размыв грунтов, ураганы и т.п.) и техногенные факторы (разрушение конструкций сооружения, эксплуатационно-технические аварии, конструктивные дефекты или ошибки проектирования, нарушение режима водосбора и др.), а также в ЧС военного времени – современные средства поражения (ССП) и террористические акты [14, 9].
Проран – узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье.
Волна прорыва – волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой.
Следовательно, поражающее действие волны прорыва ГА связано с распространением с большой скоростью воды, создающей угрозу возникновения ЧС.
Поражающий фактор ГА – волна прорыва гидротехнического сооружения. Основными параметрами ее поражающего действия являются скорость, высота и глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва [9].
По своей физической сущности волна прорыва представляет собой неустановившееся движение потока воды, при котором глубина, ширина, уклон поверхности и скорость течения изменяются во времени (рис.1) [7].
Рис.1. Волна прорыва и ее сущность
Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от объема и глубины водохранилища, площади зеркала водного бассейна, размеров прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бъефах, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы. В районе нулевого створа (тела плотины) высота волны прорыва ( Н вп ) определяется по формуле [7]
Высота волны прорыва, как правило, находится в пределах 2-12м и может достигать 10-30м. Скорость распространения волны прорыва составляет 3-25 км/ч, а для горных и предгорных районов – до 100 км/ч [14, 7].
При этом статическое давление потока воды – не менее 20 кПа (0,2 кгс/см 2 ) с продолжительностью действия не менее 0,25ч [7].
Характер воздействия на объект поражающего фактора определяется гидродинамическим давлением потока воды (гидропотоком), высотой, глубиной и скоростью потока воды, уровнем и временем затопления, деформацией речного русла, загрязнением гидросферы, почв, грунтов, размыванием и переносом грунтов.
Основным последствием гидродинамической аварии является катастрофическое затопление местности.
Катастрофическое затопление – это бедствие из-за гидродинамической аварии, являющееся результатом разрушения плотины и заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновении наводнения. Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами [14, 7]:
Катастрофическое затопление распространяется со скоростью волны прорыва и приводит через некоторое время после прорыва плотины к затоплению обширных территорий слоем воды более 0,5-10м. При этом образуются зоны затопления. Так, в РФ при разрушениях или авариях на ГТС (плотины, дамбы, перемычки, шлюзы и т.п.) в зоне затопления окажутся десятки миллионов человек, тысячи населенных пунктов, предприятий, сооружений, сельскохозяйственных земель и др. Возможный ущерб от такой гидродинамической аварии в РФ составит 250 млрд рублей [2, 10, 15].
Зона катастрофического затопления определяется заранее на стадии проектирования ГТС. В границах этой зоны выделяют участок возможного (вероятного) чрезвычайно опасного затопления, т.е. территорию, через которую волна прорыва проходит в течение 1ч после аварии на ГТС. На этой территории возможны наибольшие потери среди населения, сильные разрушения ОЭ и жилых построек. Параметры волны прорыва на данном участке принимаются: высота гребня волны (рис. 1) – более 4м, а скорость движения – свыше 2,5 м/с [7, 9]. Для каждого водохранилища (особенно объемом 50 млн м 3 ), на котором авария приводит к высоте подъема воды более 1м, по результатам прогноза разрабатываются атласы или карты затопления и характеристики волны прорыва [2, 9].
Весьма важным является прогнозирование развития и масштабов возможных последствий гидродинамических аварий на подпорных ГТС. Перечень основных прогнозируемых параметров аварии (волны прорыва) на водоподпорных ГТС, определяющих размеры бедствия и ущерб в зоне возможного затопления, приведен в табл. 6.
Чрезвычайную ситуацию, вызванную гидродинамической аварией, относят к федеральным ЧС [3].
Наиболее предпочтительный способ определения параметров волны прорыва – использование ЭВМ и программного обеспечения “Волна – 2”, разработанного во ВНИИ ГОЧС [3]. Это позволяет спрогнозировать последствия прорыва гидроузлов, сопровождающегося образованием волны прорыва. Последствиями такой гидродинамической аварии станут разрушения зданий, сооружений, дорог, мостов, потенциально опасных объектов (ПОО) и др., находящихся в зоне воздействия этой волны [3]. По результатам анализа и оценки возможной обстановки, используя программу “Волна – 2”, органом управления ГОЧС могут быть представлены предложения по профилактике и предупреждению гидродинамической аварии.
Основными первичными поражающими факторами гидродинамической аварии являются разрушительная волна прорыва, водный поток и спокойные воды, затопляющие территорию суши и объекты.
Аварии на гидротехнических сооружениях вызывают:
Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния ГТС, характера и размеров разрушений, объёма запасов воды в водохранилище, от характеристик волны прорыва, рельефа местности, сезона и времени суток происшествия, а также от наличия защитных гидротехнических сооружений и конкретных мер и уровня подготовки к действиям и организованности в условиях аварии руководящего состава, персонала предприятий и организаций, аварийно-спасательных служб.
Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются разрушительная волна прорыва, водный поток и спокойные воды, затопляющие территорию суши и объекты. Воздействие волны прорыва во многом аналогично действию воздушной ударной волны, образующейся при взрыве.
Из-за крупных динамических аварий гибнут люди, прерывается подача электроэнергии в энергетические системы, прекращается функционирование ирригационных или других водохозяйственных систем, а также объектов прудового рыбного хозяйства. Кроме того, разрушаются или оказываются под водой населённые пункты и промышленные предприятия, выводятся из строя коммуникации и другие элементы инфраструктуры, гибнут посевы и скот, выводятся из хозяйственного оборота сельскохозяйственные угодья, нарушается жизнедеятельность населения и производственно-экономическая деятельность предприятий, утрачиваются материальные, культурные и исторические ценности, наносится большой ущерб природной среде, в том числе в результате изменений ландшафта.
Вторичными последствиями гидродинамических аварий являются загрязнения 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 затопления – наносами, загрязнениями, изменением ландшафта и других элементов природной среды.
В обобщённом виде последствия аварий выражаются с помощью показателей материального ущерба. Потери среди населения оцениваются числом погибших, пострадавших, пропавших без вести.
Материальный ущерб от гидродинамических аварий оценивается числом единиц разрушенных, повреждённых, вышедших из строя объектов и сооружений, а также в денежном выражении.
К прямому ущербу относятся:
К косвенному ущербу относят:
возникновение заболеваний и эпидемий в результате разрушения канализационной системы
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 незата-пливаемые 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.