Что такое прорыв плотины
Перейти к содержимому

Что такое прорыв плотины

  • автор:

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ ПРОРЫВА ПЛОТИН ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЯХ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

низконапорные грунтовые плотины / прорыв плотины / опасность затопления / надёжность / долговечность / авария / волна прорыва / поражающий фактор / low-pressure groundwater dam / dam break / risk of flooding / reliability / durability / accident / wavebreak / damaging factors

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Саидходжаева Дилсорахон, Абдувосиев Аҳмадулло, Хамидов Исломбек

В статье рассмотрены причины и последствия прорыва плотин и проблема влияния весенних паводковых вод на много лет функционирующих гидротехнических сооружений как гидродинамически опасных объектов, вследствие воздействия стихийных и антропогенных факторов, заставляющих гидротехническое сообщество обратить особое внимание на проблему их безопасности и объединение усилий в деле защиты от стихийных и других бедствий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Саидходжаева Дилсорахон, Абдувосиев Аҳмадулло, Хамидов Исломбек

Основные поражающие факторы гидродинамической аварии на малых водозаборах гидротехнических сооружений

Природа возникновения наводнений, затоплений и характеристика их поражающих факторов

Оценка последствий гидродинамической аварии на Склюихинском водохранилище по имитационным параметрам волны прорыва плотины

Безопасность зданий и сооружений в зоне гидродинамических аварий на гидротехнических сооружениях
Гидрологическая безопасность и анализ риска аварий гидроузлов
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MAIN CAUSES AND CONSEQUENCES OF DAM BREAKTHROUGH IN HYDRODYNAMIC ACCIDENTS

The jeopardy of harm and destruction of economic entities, including hydraulic structures ashydrodynamic dangerous objects is discussed. The impact of natural and anthropogenic factors guilts hydraulic community into paying special attention to the problem of security and joint efforts in the protection of natural and other disasters.

Текст научной работы на тему «ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ ПРОРЫВА ПЛОТИН ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЯХ»

Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 4

educational, natural and social sciences О ISSN 2181-1784

Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ ПРОРЫВА ПЛОТИН ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЯХ

Саидходжаева Дилсорахон Андижанский институт сельского хозяйства и агротехнологий,

Абдувосиев Ахмадулло Андижанский институт сельского хозяйства и агротехнологий,

ассистент Хамидов Исломбек Андижанский институт сельского хозяйства и агротехнологий,

Аннотация. В статье рассмотрены причины и последствия прорыва плотин и проблема влияния весенних паводковых вод на много лет функционирующих гидротехнических сооружений как гидродинамически опасных объектов, вследствие воздействия стихийных и антропогенных факторов, заставляющих гидротехническое сообщество обратить особое внимание на проблему их безопасности и объединение усилий в деле защиты от стихийных и других бедствий.

Ключевые слова: низконапорные грунтовые плотины, прорыв плотины, опасность затопления, надёжность, долговечность, авария, волна прорыва, поражающий фактор

Abstract. The jeopardy of harm and destruction of economic entities, including hydraulic structures ashydrodynamic dangerous objects is discussed. The impact of natural and anthropogenic factors guilts hydraulic community into paying special attention to the problem of security and joint efforts in the protection of natural and other disasters.

Keywords: low-pressure groundwater dam, dam break, risk of flooding, reliability, durability, accident, wavebreak, damaging factors

Бум гидротехнического строительства приходится на последние 30 — 40 лет, когда было построено более 85% всех существующих в мире плотин. Водохранилища стали неотъемлемой чертой ландшафта многих стран мира, важным элементом их национальной экономики.

Scientific Journal Impact Factor

Однако создание водохранилищ с площадью водного зеркала более 100 км2 началось ещё с начала 1915 г. и стало возможным в результате изменений в технологии земляных и бетонных работ, позволивших возводить крупные и сравнительно дешевые сооружения. Всего в мире построено более 100 тыс. подпорных гидротехнических сооружений, а общая площадь водохранилищ превосходит акваторию десяти Азовских морей. В настоящее время общий объем водохранилищ на Земле составляет 6500 км3, что в три раза больше объема пресной воды всех рек. Конец нашего столетия характеризуется значительными темпами освоения гидроэнергоресурсов и переходом от строительства преимущественно крупных водохранилищ энергетического значения к средним и даже малым. Сегодня не так уж много рек, на которых не было бы хоть одного водохранилища. В Узбекистане построено и находится в эксплуатации свыше 50 водохранилищ. Подпорные гидротехнические сооружения доказали свою надежность и долговечность — многие из них функционируют десятки и даже сотни лет, к примеру взять плотину Куйган-Яр на реке Кара-Даря, действующую вот уже более 80 лет.

Кабинетом Министров Республики Узбекистан издаются ряд Законов целью которого являются защита водного и земельного ресурсов, регулирование отношений, возникающих при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию, эксплуатации гидротехнических сооружений, их реконструкции, восстановлении, консервации и проведении мероприятий по обеспечению безопасности при различных видах гидродинамических аварий.

А также Законы обеспечивающие безопасность государственных гидротехнических сооружений, безопасность гидротехнических сооружений предприятий республиканских и региональных энергосистем; разрабатывает и реализует государственные программы по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений; организует государственный контроль за безопасностью гидротехнических сооружений; организует международное сотрудничество по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений

Однако материалы мировой статистики и события недавних лет свидетельствуют о том, что аварии на гидроузлах возможны, они могут привести к повреждению и разрушению плотин и примыкающих к ним сооружений. По данным Комитета по авариям и разрушениям Международной

ЛИТЕРАТУРА И МЕТОД

Scientific Journal Impact Factor

комиссии по большим плотинам, ежегодно в мире происходит более 3 тыс. аварий, нередко с большим материальным ущербом и человеческими жертвами.

В последнее столетие в мире произошло более 1 тыс. случаев разрушения гидротехнических сооружений. Причинами были факторы не только природного, но и антропогенного характера. К первым относятся экстремальный сток; ледовые явления; нагоны; опасные метеорологические явления (бури, ураганы, ливни, снегопады, смерчи); изменения климата; землетрясения; цунами; оползни; обвалы; снежные лавины и сели; подвижки ледников; вулканические извержения:

— 9 октября 1963 года произошла авария на плотине Вайонт в Италии. В водохранилище объемом 0,169 куб. км обрушился горный массив объемом 0,24 куб. км, что привело к переливу более 50 млн куб. м воды через плотину. Водяной вал высотой 90 м за 15 минут смыл несколько населенных пунктов, что привело к гибели более 2 тыс. человек. Причиной оползня стало поднятие горизонта грунтовых вод, вызванное строительством плотины.

— 18 августа 2002 года в районе немецкого города Виттенберга не реке Эльбе из-за сильного наводнения произошло разрушение семи защитных дамб. Волна хлынула на город, пришлось срочно эвакуировать 40 тыс. человек. 19 жителей погибло, 26 пропало без вести.

— В ночь на 11 февраля 2005 года в провинции Белуджистан на юго-западе Пакистана из-за мощных ливней произошел прорыв 150-метровой плотины ГЭС у города Пасни. В результате было затоплено несколько деревень, более 135 человек погибли.

— 5 октября 2007 года на реке Чу во вьетнамской провинции Тханьхоа после резкого подъема уровня воды прорвало плотину строящейся ГЭС «Кыадат».

Антропогенный фактор заключается, главным образом, в недостаточном гидрологическом и инженерно-геологическом обосновании проектов. К аварии могут привести занижение возможных экстремальных расходов воды и размеров водосбросов, неправильный выбор места и неверная оценка условий для сооружения оснований плотин. Другие причины:- износ оборудования, организационно — технические неполадки, некомпетентность и даже халатность эксплуатационного персонала.

Достаточно вспомнить следующие аварии:

Scientific Journal Impact Factor

— 9 октября 1963 года произошла авария на плотине Вайонт в Италии. В водохранилище объемом 0,169 куб. км обрушился горный массив объемом 0,24 куб. км, что привело к переливу более 50 млн куб. м воды через плотину. Водяной вал высотой 90 м за 15 минут смыл несколько населенных пунктов, что привело к гибели более 2 тыс. человек. Причиной оползня стало поднятие горизонта грунтовых вод, вызванное строительством плотины.

— 7 августа 1994 года в Белорецком районе Башкирии произошел прорыв плотины Тирлянского водохранилища и нештатный сброс 8,6 млн куб. м воды. После интенсивных дождей из-за изношенности механизмов не удалось открыть все отверстия берегового водосброса (работало только одно) и вода из переполненного водохранилища устремилась через гребень земляной плотины, которую разрушило в течение нескольких часов, семиметровая волна прорыва снесла пос. Тирлян. В зоне затопления оказалось четыре населенных пункта, 85 жилых домов были полностью разрушены, 200 домов — частично. В результате наводнения погибло 29 человек, 786 человек осталось без крова.

Угроза прорыва плотин возросла также из-за ликвидации некоторых органов управления водным хозяйством, передачи ряда гидротехнических объектов различным собственникам. Вспомним прорыв дамбы Сардоба произошедший 1 мая 2020 года. Дамба Сардоба — сооружение «молодое»работы по ее возведению велись в 2009-2017 годах. Строилась на равнине по хорошо известной технологии. Стоимость проекта оценивалась в 404 миллиона долларов. И прорыв дамбы «Сардоба» нанес большой ущерб стране — подтоплены оказались земли в трех районах страны Узбекистан. Пять тысяч зданий пострадали. В приграничных районах подтоплены 14 населенных пунктов, эвакуированы более 30 тысяч человек.

Обследование водохранилищ и прудов накопителей отходов, проведенное совместно с Министерством по чрезвычайным ситуациям в стране, показало, что 12% водохранилищ находятся в аварийном или предаварийном состоянии. Гидротехнические сооружения, как правило, располагаются в черте или выше крупных населенных пунктов и в случае аварии представляют большую опасность для населения и хозяйственных объектов. Между тем сохраняется тенденция застройки нижних бьефов плотин в зонах возможного затопления.

Возросшая опасность повреждения и разрушения хозяйственных объектов, в том числе гидротехнических сооружений, вследствие воздействия стихийных и антропогенных факторов заставила человеческое сообщество обратить особое

Scientific Journal Impact Factor

внимание на проблему их безопасности и объединить усилия в деле защиты от стихийных и других бедствий. Ликвидация последствий повреждения подпорных гидротехнических сооружений требует больших материальных затрат и времени. Но невосполнимы людские потери и опасны морально-психологические травмы. Поэтому усилия должны быть направлены на предвидение, предупреждение и прогноз последствий возможных аварийных ситуаций на гидроузлах [1].

В ходе военных действий гидродинамическими разрушениями пользовались для затопления обширных территорий наносящий большой урон врагу виде затопления местности или устранения преграды (1938 г во время войны японцев с Китаем, что привело к гибели 16 млн.китайцев. В 1944 г уничтожение немцами дамбы в Голландии, ограждавшая сушу от моря. Результат — затопление морскими водами значительнай части территории

В ходе военных действий или террористического акта «искусственное» наводнение может быть вызвано и преднамеренным характером попуска вод. Крупные гидроузлы в стратегических целях разрушались специально. Известна попытка захвата оппозиционными силами Нурекской ГЭС в Таджикистане. Сооружение гидротехнических объектов на реках может воздействовать на изменение направления, скорости течения и привести к изменению береговой линии или фарватера, а также «война дамб» между Китаем и Вьетнамом на пограничной реке Думно, приведшая в 1979 г. к вооруженному конфликту[2].

К основным гидротехническим сооружениям, разрушение которых приводит к гидродинамическим авариям, относятся плотины, водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы). Катастрофическое затопление, являющееся следствием гидродинамической аварии, заключается в стремительном затоплении местности волной прорыва. Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от: параметров и технического состояния гидроузла; характера и степени разрушения плотины; объемов запасов воды в водохранилище; характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения; рельефа местности; сезона и времени суток происшествия и многих других факторов.

Scientific Journal Impact Factor

Особенно большие потери населению и значительный ущерб народному хозяйству может быть причинен при каскадном расположении гидроузлов, так как в результате разрушения вышележащего гидроузла образующаяся волна будет приводить к разрушению плотин гидроузлов, расположенных ниже по течению реки.

Прорыв гидротехнических сооружений может произойти из-за воздействия сил природы (землетрясения, урагана, обвала, оползня и т.п.), конструктивных дефектов, нарушения правил эксплуатации, воздействия паводков, разрушения основания плотины и т.д., а в военное время — как результат воздействия по ним средств поражения. Однако, как правило, такие наводнения возникают из-за несвоевременного опорожнения малых водохранилищ, неготовности водоприемников, захламления русел, особенно у мостовых переходов. Из 300 аварий плотин в различных странах за период с 1902 по 2000 г.г. в 35% случаев причиной аварии было превышение расчетного максимального сбросного расхода, т.е. перелив воды через гребень плотины.

Образующаяся при этом волна имеет большую высоту и скорость движения. Для равнинных районов скорость такой волны колеблется в пределах от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных районов достигает величины порядка 100 км/ч. Этот тип наводнений близок по своему характеру к наводнениям, вызванным выходом рек из своих берегов из-за продолжительных и сильных дождей (паводкам).

Отличия заключаются в большей скорости распространения наводнения, а следовательно более сжатых сроках затопления территорий и внезапности, что влечет за собой разрушение мостов, дорог, зданий, а также гибель людей и скота.

Гидротехнические сооружения напорного фронта являются гидродинамически опасными объектами (ГОО). При прорыве ГОО образуется проран, через который происходит образование волны прорыва. Волна прорыва — основной поражающий фактор этого вида аварий. Воздействие волны прорыва на объекты подобно воздействию воздушной ударной волны взрыва, но отличается от него тем, что действующим телом в этом случае является вода.Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются: волна прорыва (высота волны, скорость движения) и длительность затопления.

Scientific Journal Impact Factor

Волна прорыва — волна, образующаяся во фронте устремляющегося в пролом потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Волна прорыва, с гидравлической точки зрения, является волной перемещения, которая в отличие от ветровых волн, возникающих на поверхностях больших водоемов, обладает способностью переносить в направлении

своего движения значительные массы воды. Поэтому волну прорыва следует рассматривать как определенную массу воды, движущуюся вниз по реке и непрерывно изменяющую свою форму, размеры и скорость.

Сравнение можно сделать по продольному разрезу такой сформировавшейся волны [6].

Она имеет фазы подъема уровня воды и последующего спада уровня. Фаза интенсивного подъема уровня воды называется фронтом волны прорыва.

Фронт волны прорыва может быть крутым при перемещении волны прорыва по участкам русла, близким к разрушенному ГОО, и относительно пологим — на значительном удалении от него. Вслед за фронтом волны прорыва высота ее начинает интенсивно возрастать, достигая через некоторый промежуток времени максимума, называемого гребнем волны прорыва, который движется, как правило, медленнее ее фронта. В результате подъема волны происходит затопление поймы и прибрежных участков местности. Площадь и глубина затопления зависят от параметров волны прорыва и топографических условий местности.

После прекращения подъема наступает более или менее длительный период движения потока, близкий к установившемуся.

Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней воды. Хвост волны (конец волны) двигается еще медленнее, чем ее гребень. Вследствие различия скоростей трех характерных точек (фронта, гребня и хвоста) волна постепенно «распластывается» по длине реки, уменьшая свою высоту и увеличивая длительность прохождения в очередном створе.

Разрушительное действие волны прорыва является результатом резкого изменения уровня воды в нижнем и верхнем бьефах при разрушении напорного фронта и образования потока, перемещающегося с большой скоростью, изменения под его воздействием прочностных характеристик грунта.

Масштабы чрезвычайных ситуаций при аварии на ГОО, сопровождающиеся образованием волны прорыва, зависят от: типа и класса

Scientific Journal Impact Factor

гидротехнического сооружения напорного фронта, вида аварии; параметров водохранилища и плотины (дамбы); характеристик русла в нижнем бьефе, а также от топографических и гидрографических условий местности, подвергаемой затоплению. Поэтому прогнозирование возможного масштаба такой чрезвычайной ситуации должно осуществляться еще на стадии проектирования ГОО.

Чрезвычайные ситуации, возникающие в результате разрушения сооружений напорного фронта и характеризующиеся основным поражающим фактором — волной прорыва и, соответственно, катастрофическим затоплением местности, нередко сопровождаются вторичными поражающими факторами: пожарами — вследствие обрывов и короткого замыкания электрических кабелей и проводов; оползнями, обвалами — вследствие размыва грунта; инфекционными заболеваниями — вследствие загрязнения питьевой воды, продуктов питания и др[8]. Причины аварий, сопровождающихся прорывом гидротехнических сооружений напорного фронта и образованием волны прорыва, могут быть различны, как говорилось выше, но чаще всего такие аварии происходят по причине разрушения основания сооружения и недостаточности водосбросов[9]

Основной причиной прорыва естественных плотин, образованных при образовании запруд в речном русле обрушившимися массами горных пород (при землетрясениях, обвалах, оползнях), либо массами льда (при движении ледников), является их перелив через гребень такой плотины и её размыв.

Ученые все больше внимания в последние годы обращают на последствия паводочных сбросов и сбросов воды через плотины в чрезвычайных ситуациях — не исключена активизация эндогенных процессов. Так, мощные сбросы воды в нижний бьеф могут спровоцировать «местные» землетрясения силой 1-2 балла. Спуск водохранилища вызовет также образование мелководных застойных зон, которые опасны как источники неблагоприятных бактериологических ситуаций. Последствия повреждения плотин для верхних бьефов гидроузлов сходны с последствиями искусственного сброса воды. В этом случае существенными могут быть не прямые, а косвенные потери, связанные с нарушениями водоснабжения и электроснабжения, водных путей, вынужденной переориентацией энергоемких производств. Но главные беды будут связаны с поступлением в нижний бьеф загрязненных вод, с

Scientific Journal Impact Factor

необходимостью очистки ложа водохранилища от различных отложений, содержащих токсичные соединения, тяжелые металлы, пестициды, нефть и другие виды органических веществ, накапливающихся на дне. При этом отложения сорбируют токсические вещества до уровней, намного превышающих содержание их в водной толще. [2].

Основные параметры оценки последствий разрушения гидроузлов в нижнем бьефе.

Наряду с расчетами последствий разрушения плотин, выполненными НИИ «Гидропроект», в лаборатории гидрологии научного института были разработаны основные методические подходы к расчету параметров волны прорыва, ее картографированию и оценке последствий. Благодаря разработанным критериям остроты ситуации установлены зоны различной степени опасности последствий разрушительного воздействия волны прорыва. Они ранжировались следующим образом: катастрофические, значительные, ощутимые и незначительные. Каждая из названных градаций характеризуется конкретными параметрами волны прорыва и, соответственно, разными последствиями. Сочетание значений критериев остроты, определяющих ситуации в нижних бьефах поврежденных гидроузлов, может быть различным и зависит в первую очередь от: уклонов; геоморфологических особенностей долины; величины прорана; времени года (половодье на реке или межень). [6]. Влияние на обстановку в населенных пунктах и повреждения, возникающие в результате воздействия. Обстановка в населенных пунктах существенно зависит от морально-психологического состояния населения, а также инженерной обстановки[10]. На морально-психологическое состояние населения влияют степень и сроки оповещения; уровень заблаговременной подготовки населения к действиям в случае прорыва плотины или наводнения; время года и суток; скорость и высота волны прорыва; скорость подъема воды и другие факторы. Если заблаговременная подготовка не проводилась, то возникает паника, неорганизованное отступление и бегство от стихии, которые приводят к заторам и пробкам на путях эвакуации, дополнительным жертвам даже в результате образовавшейся давки. Усугубляют эту обстановку холодная, ненастная погода и темное время суток. При заблаговременном оповещении и подготовке населения идет оперативная организованная эвакуация населения и материальных ценностей, мобилизуются органы управления и спасательные команды с техникой. Оценка обстановки складывается из оценки параметров

Scientific Journal Impact Factor

волны прорыва или возникающего в результате прорыва плотины наводнения и их влияния на здания, сооружения, почву, систему жизнеобеспечения^].

Воздействие волны прорыва и возникающего в результате этого резкого подъема воды на населенный пункт может быть следующим: гидродинамический удар, воздействующий на здания и сооружения и приводящий ких разрушению; затопление водой жилищ, промышленных и сельскохозяйственных объектов, полей с выращенным урожаем, гибель скота; потеря капитальности зданий и сооружений; повреждение и порча оборудования предприятий; разрушение гидротехнических сооружений и коммуникаций, расположенных ниже разрушенного гидроузла; длительное гидравлическое давление на элементы мостов (опоры и т. п.); затопление и разрушение дорог и др

1. СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений.- М.: Госстрой России,2004.

2. РД. РД 153-34.2-21.342-00.Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений.- М., 2000.-12с.

3. Проектирование оснований гидротехнических сооружений. П 13-83 — Л.: ВНИИГ, 1984.

4. Жарницкий В.Я., Андреев Е.В. Принципы формализации в построении математической модели оценки надежности низконапорных грунтовых плотин / Природо обустройство.-2012.- № 4.-С.39 — 44.

7. Юрченко А.Н.Совершенствование конструкций гасящих устройств и оценка их влияния на кинематическую структуру потока за многопролётной водосбросной плотиной.М. Энергия,2000,224с.

6. Саидходжаева Д. А., Саттиев Ю., Ишонкулов З. APPLICATION OF MODERN INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN THE REGULATION OF WATER CONSUMPTION AND CALCULATION OF SINGLE-WALLED HYDRAULIC STRUCTURES //Актуальные научные исследования в современном мире. -2020. — №. 2-2. — С. 80-85.

7. А.Джуманазарова, Ш.Эгамбердиева, Д.Саидходжаева. Повышение эффективности использования воды. Сельское хозяйство Узбекистана. Ташкент №7, 2016.стр40

8. Саидходжаева Д. А., Ишанкулов З. М., Закиров Р. В. Оценка влияния гасящих устройств на кинематическую структуру потока за многопролётной

Scientific Journal Impact Factor

водосбросной плотиной //Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность-2018. — 2018. — С. 1040-1044.

9. Maxmudov Abdulatif, Abduvasiev Ahmadillo Davlatbek O’G’Li, Xamidov Islombek Shuxratbek O’G’Li, Abdulazizov Maqsudbek Abdulhapiz O’G’Li UCHQO’RG’ON GIDROBO’G’INIDAN FOYDALANISH JARAYONIDA SUV SARFINI ROSTLASH INSHOOTLARDAGI TAQSIMLANISHINI O’ZGARISHLARI // ORIENS. 2021. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/uchqo-rg-on-gidrobo-g-inidan-foydalanish-jarayonida-suv-sarfmi-rostiash-imhootiardagi-taqsimlanishmi-o-zgarishlari (дата обращения: 28.04.2021).

10. Махмудов А., Карабаев А. Н., Абдувосиев А. Влияние изменения условий эксплуатации Учкурганского гидроузла на его безопасность //Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность-2019. — 2019. — С. 1018-1020.

Самый большой прорыв плотины в истории: как это случилось

Плотину на реке Жухэ китайцы возводили на века при активном содействии советских консультантов. Работы начались в 1951 году и делались на совесть. И насчет «на века» — это не просто словесный оборот, а реальный расчет: прочность дамбы просчитывали с многократным запасом на случай наводнений и катаклизмов, которые случаются не чаще чем раз в тысячу лет. Однако после завершения работ в конструкцию дамбы вносились дополнения и изменения, из-за которых местами она пошла трещинами. Снова пришлось звать советских инженеров, чтобы они показали, как все исправить.

А в 1975 году случилось наводнение, равного которому не помнили даже старожилы долины Жухэ. Неудивительно: оно было крупнейшим не за тысячу, а за две тысячи лет! Старожилы столько, кончено, не живут, и никакие инженеры даже не закладывали подобные нагрузки в проекты.

После того как в регион пришел тайфун, был зафиксирован рекорд выпадания осадков — 1631 мм за день. Надо заметить, что система дамб в Баньцяо была частью еще более крупной сети плотин, охватывавшей огромную область Китая. Первой не выдержала напора воды плотина Шиманьтань, авария на ней случилась в полпервого ночи 8 августа. Через полчаса нараставший поток воды достиг сети плотин в Баньцяо, и они не смогли оказать ни малейшего сопротивления стихии. В том числе не справилась с нагрузкой самая современная и массивная дамба Баньцяо. Всего в эту ночь как домино обрушились 62 дамбы.

На города и села пошла волна шириной 10 километров! Высота ее достигала семи метров. Множество провинций оказались затоплены, причем, что особенно печально, погибли не только мирные граждане, но и специалисты тех служб, которые могли оказать им помощь. Только несколько особенно везучих поселений успели эвакуироваться до прихода большой воды.

По оценкам историков, 26 тысяч человек погибли сразу. Но так как несколько недель в регионе не было ни транспорта, ни медикаментов, ни канализации, ни питания, разразились эпидемии и голод, в ходе которых на тот свет отправились еще порядка двухсот тысяч душ. В итоге по разным подсчетам, суммарное число жертв составляет от 171 до 230 тысяч.

Впрочем, жертв и разрушений могло быть куда больше, если бы власти Китая вовремя не сообразили послать самолеты бомбить некоторые уцелевшие дамбы в обозначенных точках, чтобы вода ушла в необходимом направлении и обошла избежавшие печальной участи поселения.

Восстановление разрушений оказалось задачей почти непосильной для коммунистического Китая. Лишь в 1993 году все плотины были отремонтированы, включая пресловутую крупнейшую дамбу Баньцяо, от которой и берет название эта история.

Последствия:

В результате прорыва дамбы была полностью затоплена территория на расстоянии до 55 км от дамбы и шириной до 15 км. Вода двигалась вниз по течению реки Жухэ, по пути разрушив еще 60 дамб, и в итоге всего за несколько часов было прорвано 62 плотины (Баньцяо была самой крупной из них).

Волна разрушила множество населенных пунктов, многие деревни были буквально стерты с лица Земли вместе со всеми жителями. Колоссальный ущерб был нанесен коммуникациям и путям сообщений — это вызвало дезорганизацию и создало серьезные трудности для оказания помощи пострадавшим районом. Отсутствие дорог затрудняло подвоз продовольствия, и во многих затопленных регионах еще через полторы-две недели после катастрофы помощь оказывалась только с самолетов и вертолетов. Крупнейшие железнодорожные и автомобильные магистрали этого региона бездействовали две-три недели после наводнения, а небольшие дороги оставались нерасчищенными на протяжении месяцев.

Из-за наводнения, отсутствия квалифицированной помощи и разрушений складов продовольствия начался голод, а за ним пришли и эпидемии — именно они стали главной причиной гибели людей в последующий после наводнения период.

В течение первого часа после прорыва дамбы вода унесла жизни 26 000 человек — такое количество жертв обусловлено временем катастрофы (в час-два ночи люди мирно спали в своих домах) и тем, что жители из-за обрыва коммуникаций просто не были предупреждены о возможной опасности. Интересно, что многие люди были буквально вымыты из своих деревень и поселков, но остались живы, и в течение последующих дней и недель вернулись в свои дома.

Волна смыла порядка 300 000 голов скота, а также затопила огромные территории сельскохозяйственных земель. Это нанесло колоссальный ущерб экономике региона.

Что такое прорыв плотины

Как системы предупреждения на плотинах помогают защитить человеческие жизни

Как системы предупреждения на плотинах помогают защитить человеческие жизни

Водные плотины выполняют несколько жизненно важных функций. Они генерируют электроэнергию (примерно одну пятую всей энергии в мире) и позволяют регулировать расход воды для целей орошения или водоснабжения. В то же время они предотвращают неконтролируемые оползни и наводнения. Плотины являются относительно крупными гражданскими инженерными сооружениями, поэтому их необходимо строго охранять, так как даже незначительный дефект в конструкции плотины может нанести огромный ущерб жизни и имуществу.

От датчиков до сирен в опасных зонах

Однако даже регулярные осмотры стен плотины, труб и затворов не гарантируют 100% безопасности. Сильные ливневые дожди, оползни или ошибки, вызванные человеком, всегда представляют опасность, которая может привести к повреждению или прорыву плотины. Для наихудших сценариев развития событий существуют современные системы охраны и безопасности, которые помогают гарантировать безопасность населения вблизи водоемов. Они характеризуются несколькими специфическими особенностями, а именно:

Во-первых, такие системы для водохранилищ должны состоять из трех компонентов: мониторинга, предупреждения и оповещения. Наиболее важным элементом является мониторинг, поскольку внезапные наводнения наносят ущерб в очень короткие сроки. Чтобы как можно скорее обнаружить опасность и избежать ложных тревог, необходимо дублировать датчики. При обнаружении потенциальной угрозы из центра управления активируется предупреждающий сигнал. Персонал в центре управления, так и персонал снаружи предупреждены об опасной ситуации и поэтому могут принять соответствующие меры.

Предупреждающий сигнал от электронных сирен активируется автоматически или вручную с помощью программного обеспечения Vektra®. Как правило, в рамках системы оповещения в районах, находящихся под угрозой затопления, устанавливается от 5 до 30 сирен. Находящиеся под угрозой затопления районы рассматриваются как населенные пункты, которые могут быть поражены волновым фронтом разряда в течение 60 минут после возникновения аварийной ситуации на плотине. Благодаря системам оповещения, аварийно-спасательные службы, а так же местные жители оповещены о надвигающейся опасности всего за несколько минут.

Система предупреждения о повреждении датчика

Существует риск разрыва плотины даже в современную технологическую эпоху

Несмотря на значительный прогресс в области конструктивного проектирования и строительных технологий, прорывы плотин и инциденты не остались в прошлом. А роковой инцидент произошел в Лаосе в июле 2018 года, когда проливные дожди повредили и впоследствии привели к внезапному обрушению плотины Ксепиан-Се Нам Ной. Точное число жертв неизвестно (по некоторым оценкам, речь идет о тысячах жертв). Тем не менее этот инцидент затронул жизни 6000 человек из близлежащих деревень.

В январе 2019 года лопнула еще одна плотина гидроэлектростанции, и долина была затоплена рядом с железным рудником недалеко от Брумадиньо, Бразилия. Причиной, вероятно, стало нарушение правил техники безопасности. Катастрофа унесла жизни 270 человек, в основном рабочих горнодобывающей компании, и поставила под угрозу соединенную плотину рядом с городом. Два дня спустя вода в плотине Брумадиньо достигла критического уровня, но система безопасности и сирены были готовы к чрезвычайным ситуациям. В конце концов дальнейшее повреждение плотины было предотвращено, но около 24 000 жителей Брумадиньо были вовремя предупреждены и эвакуированы.

Прорывы плотин

В течение следующего столетия, вода будет оставаться жизненно важным ресурсом для человеческой цивилизации. Адекватное и безопасное водоснабжение является важным для нашего здоровья, окружающей среды, общества и экономики. Два основных фактора повышают значение этого: грядущие изменения климата делают водные ресурсы более нерегулярными, тенденции к засухе требуют большего внимания хранению воды, кроме того рост населения рождает повышение спроса на бытовые, сельскохозяйственные и промышленные водные ресурсы с акцентом на использование орошения для производства продуктов питания. Таким образом, важная роль плотин на протяжении всей человеческой истории будет продолжаться и в течение 21-го века. На протяжении всей истории мира, плотины играли важную роль в хранении и управлении водными ресурсами, необходимыми для поддержания цивилизации. (Плотины и воды мира. Международная комиссия по большим плотинам, 2007).

В то же время, как и любое критическое инженерное сооружение, возведение плотин является потенциальным источником опасности: «разрушение крупных плотин может вызвать огромный ущерб для инфраструктуры, окружающей среды и общества, приведет к отступлению в развитии региона. Таким образом, безопасность плотин — это важнейшая предпосылка для устойчивого развития проектов водохранилищ или для устойчивого функционирования существующих. В самом деле, технология, которая опасна, не имеет будущего, и история строительства плотин, охватывающая более 2000 лет, показывает, что безопасность является основой устойчивого развития. Поддержание безопасность плотин требует надлежащего управления всеми элементами безопасности, в частности, технического обслуживания различных структур, восстановления выявленных недостатков и стареющих компонентов, модернизации и замены приборов, где необходимо, и периодического пересмотра концепции аварийных мер»(Виланд, 2009).

Плотины — это искусственные барьеры, которые могут содержать воду или любую жидкость для хранения или контроля уровня. Плотины известны многие тысячи лет. Они были построены ранними цивилизациями в древнем Китае, Месопотамии, Персии, Египте и Индии. Плотины, а также дайки (длинные насыпи земли), также используются для защиты мест обитания от наводнений, таким образом уменьшая опасность бедствий.

Помимо своей традиционной роли в орошении, дамбы приносят человечеству большую пользу в таких важных областях, как:

i. Водоснабжение для бытового и промышленного использования.

Надежный источник воды необходим как для поддержания существующей цивилизации, так и для ее дальнейшего развития. Плотины существенно способствуют выполнению наших требований к водоснабжению, они помогают учесть изменения в гидрологическом цикле и избежать исчезновения грунтовых вод. Плотины и водохранилища необходимы для хранения воды, а затем обеспечивают более стабильное снабжение во время дефицита воды.

ii. Удовлетворение потребностей сельского хозяйства для орошения и продовольственного снабжения.

«Пища растет там, где течет вода» — это хорошо известная поговорка во многих регионах мира. По оценкам, 80% дополнительного производства продуктов питания к 2025 году потребует орошаемых земель.

iii. Контроль наводнений.

Плотины и водохранилища могут эффективно использоваться для регулирования уровней рек и затопления вниз по течению от плотины, временно сохраняя объем воды и выпуская его позже. Снижение уровня водохранилища до сезона дождей позволяет сохранить большее количество воды и уменьшает риск наводнений.

Вода использовалась с древних времен для привода водяных колес в различных механических процессах, таких как измельчение кукурузы, распиловка древесины или на текстильных фабриках. С середины 19-го века, вода стала использоваться для производства электроэнергии. Поскольку источником энергии является вода, гидроэнергетика является возобновляемым и широко используемым источником электроэнергии. Очень важно, что это чистый источник энергии, поскольку он не включает сжигание топлива, которое может загрязнять окружающую среду.

Отдых, улучшение навигации, рыбоводство.

Плотине необходимы несколько компонент для правильной работы: резервуар (озеро), в котором хранится вода, водосброс (структура через которую поток выгружается из резервуара, чтобы предотвратить переполнение плотины), обводной канал и средства контроля. В нормальных условиях эксплуатации уровень озера управляется средством управления, которое регулирует сбросы в обводной канал, состоящий из туннеля или трубопровода с управляющими воротами. В условиях наводнений уровень воды поддерживается как водосбросом, так и обводным каналом.

Следовательно, чрезвычайной ситуацией, связанной с плотиной, является ситуация, когда основное использование плотины (а именно, сохранение воды) больше не обеспечивается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *