2. Безопасность и надежность при эксплуатации водохозяйственных систем

Обеспечение безопасности и надежности работы водохозяйственных систем - одна из основных задач эксплуатационной службы. Эффективность и техническая, экономическая и экологическая безопасность водохозяйственных систем зависят от качества, точности и надежности выполнения возлагаемых на них функций.

Безопасная эксплуатация, а также надежность и эффективность управления объектов ВХКомплексов определяется следующими факторами:

• нестационарный режим использования водных ресурсов при краткосрочном и перспективном планировании, который зависит от режима водопотребления и водопользования всех участников и субъектов ВХК;

• эксплуатационная пропускная способность гидроузлов и сооружений определяется характером формирования природных условий (водности источника, засухи, объема стока, продолжительности паводка, наличие льда, состояния почвы и подстилающих горизонтов и др.).

Из этого следует, что такая категория как безопасность при эксплуатации гидротехнических сооружений находится как в плоскости правовых отношений субъектов ВХК, так и в плоскости технического и технологического обеспечения функционирования элементов ВХК, а также является составляющей проблем охраны окружающей среды, защиты населения от вредного воздействия вод, эффективного безупречного менеджмента. Не случайно, что вопросы безопасности гидротехнических сооружений нашли отражение в соответствующем Законе.

Федеральный закон “О безопасности гидротехнических сооружений” регулирует отношения, возникающие при осуществлении деятельности по обеспечению безопасности при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию, эксплуатации, реконструкции, восстановлении, консервации и ликвидации гидротехнических сооружений, устанавливает обязанности органов государственной власти, собственников гидротехнических сооружений и эксплуатирующих организаций по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений.

Распределение полномочий в соответствии с действующим законодательством осуществляется по уровням власти и виду собственности:

• Полномочия Правительства Российской Федерации в области обеспечения безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений включают гидротехнических сооружений, находящихся в федеральной собственности, а также безопасности гидротехнических сооружений в составе предприятий, входящих в федеральную энергетическую систему;

• Органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации выполняют требований по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений на соответствующих территориях, за исключением вопросов безопасности гидротехнических сооружений, находящихся в муниципальной и других видах собственности;

• Собственник гидротехнического сооружения и эксплуатирующая организация являются заключительным звеном и на них возлагаются основные функции по обеспечению безопасности.

Собственник гидротехнического сооружения и эксплуатирующая организация в соответствии с действующим законодательством обязаны:

• обеспечивать соблюдение норм и правил безопасности гидротехнических сооружений при их строительстве, вводе в эксплуатацию, эксплуатации, ремонте, реконструкции, консервации, выводе из эксплуатации и ликвидации;

• обеспечивать контроль (мониторинг) за показателями состояния гидротехнического сооружения, природных и техногенных воздействий;

• обеспечивать разработку и своевременное уточнение критериев безопасности гидротехнического сооружения;

• развивать системы контроля состояния гидротехнического сооружения;

• систематически анализировать причины снижения безопасности гидротехнического сооружения и своевременно осуществлять разработку и реализацию мер по обеспечению технически исправного состояния гидротехнического сооружения и его безопасности, а также по предотвращению аварии гидротехнического сооружения;

• создавать финансовые и материальные резервы, предназначенные для ликвидации аварии гидротехнического сооружения;

• поддерживать в постоянной готовности локальные системы оповещения о чрезвычайных ситуациях на гидротехнических сооружениях;

• взаимодействовать с органом управления по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям по вопросам предупреждения аварий гидротехнического сооружения;

• содействовать органу надзора за безопасностью гидротехнических сооружений в реализации его функций;

• совместно с органами местного самоуправления информировать население о вопросах безопасности гидротехнических сооружений.

Согласно букве и духу Закона критерии и параметры безопасности водохозяйственных объектов принимаются в зависимости от назначения системы, геологических, гидрологических, природно-климатических факторов и других классифицирующих признаков. При обеспечении оптимально приемлемого уровня безопасности на ВХС должны быть выполнены следующие мероприятия согласно принятым критериям:

• по обеспечению допустимого уровня риска аварий гидротехнических сооружений за счет высокой надежности технических решений при создании ВХС;

• по организации непрерывного управления и обеспечению заданных параметров и режима при эксплуатации гидротехнических сооружений;

• по обеспечению нормативного межремонтного периода и соблюдению нормативов регламентных работ;

• по реализации плановых разработок по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений и их оснащению средствами стабильного контроля за техническим состоянием;

• по укомплектованию штатной структуры по обслуживанию гидротехнических сооружений работниками необходимой квалификации;

• по проведению превентивных мер по минимизации ущерба и уменьшению риска возникновения чрезвычайных ситуаций на водохозяйственных системах;

• по своевременному и достаточному финансированию эксплуатационных мероприятий, в том числе по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений.

Для обеспечения уровня безопасности, соответствующего классу данного сооружения, а также для по­вышения надежности сооружения и увеличения продолжительности межремонтного периода необходимо выполнение ряда требований. При составлении проектов, строи­тельстве и вводе в эксплуатацию нельзя допускать несоответствие расчетных схем реальным условиям эксплуатации; недо­учитывать геологические, гидрологические, инженерно-геологи­ческие, климатические и технические или технологические характеристики; ослаблять авторский контроль со стороны про­ектировщиков, представителей эксплуатирующей организации и др. При строительстве нельзя необоснованно отступать от проекта, допускать низкое качество строительно-монтажных работ, нарушать технологии, применять без должного обоснования строительные материалы, не предусмотренные проектом. Эксплуатационный персонал должен принимать в эксплуатацию сооружения без недоделок, дефектов, отклонений от проекта, иметь достаточный технический уровень подготовки, обеспечивать уход за сооружениями, систематически анализировать результаты наблюдений, своевременно проводить ремонтно-восстановительные работы, проводить реконструкцию и улучшать техническое оснащение ВХС. Необходимо обеспечить соответствие ВХС совершенным гидротехническим системам.

Удовлетворяя требованиям эксплуатации и обслуживания, совершенные сточки зрения обеспечения безопасности гидротехнические системы должны: обладать надежностью, тем самым выполнять возложенные на них функции в течение установленного срока службы при сохранении параметров в допустимых пределах; быть ремонтопригодными, то есть сооруже­ния и их элементы должны быть приспособлены к выполнению всех видов технического обслуживания и ремонта, как правило, без выключения из работы смежных сооружений; быть организованными и экономичны­ми в период эксплуатации; иметь эстетически архитектурный вид; иметь обоснованные технические резервы.

Таким образом, можно сформулировать основное свойство водохозяйственных систем и гидротехнических сооружений – надежность, как способность сооружений или их отдельных элементов в нормальных эксплуатационных условиях в течение срока службы выполнять свои функции без отказов.

ВХК в целом и их отдельные элементы характеризуются соответствующей системой показателей качества и надежности. Основные показатели эксплуатационной надежности (функ­ции гидротехнических сооружений) подразделяются на следую­щие:

показатели конструктивной надежности - прочность, ус­тойчивость, водонепроницаемость, морозостойкость и др.;

• пока­затели технологической надежности — напор, расход, объем воды в водохранилище, выработка электроэнергии, обеспечение водозабора и водоподачи, пропуск рыбы, судов и т. д.;

• показа­тели архитектурного соответствия — соблюдение архитектурных форм с учетом ландшафта, фактура поверхности, цвет, внешний вид и др.

Параметры надежности гидротехнических сооружений закладываются на стадии проектирования по вышеперечисленными показателями. Степень соответствия реальных параметров проектным определяется ка­чеством выполнения работ при возведении сооружений. В про­цессе эксплуатации надежность гидротехнических сооружений может практически оставаться на том же уровне, повышаться или понижаться. В первые годы эксплуатации, когда происходит период приработки отдельных сооружений или их элементов (5...7 лет), наблюдается большее число отказов, то есть надеж­ность имеет пониженные значения. В последующие годы насту­пает период нормальной работы сооружения, когда число отка­зов уменьшается. Для крупных и средних сооружений такой период может составлять 30...70 лет в зависимости от срока службы сооружений. В дальнейшем надежность сооружений снижается, а число отказов возрастает.

Следует отметить, что отдельные элементы гидротехнических сооружений могут иметь различные закономерности распределе­ния надежности во времени. Например, дренажные системы могут иметь самую высокую надежность в начальный период, а затем она снижается; противофильтрационные конструкции могут в начальный период рабо­тать менее надежно, а после кольматации отдельных элементов их надежность возрастет или, наоборот, уменьшится, если в про­цессе эксплуатации возникнут фильтрационные деформации, разуплотняющие грунт противофильтрационного элемента.

Надежность гидротехнических сооружений определяется также технологическими показателями организованностью, без­отказностью, долговечностью и ремонтопригодностью. Все эти понятия носят вероятностный характер.

Организованность системы, оценивается по формуле информационной энтропии

n

H = — Σ P₁log₂Pi (1)

1

Где- Pi — вероятность поведения системы, n — число возможных исходов.

Чем выше вероятность вы­полнения заданий каждым звеном системы, тем меньше энтропия. Этот показатель может оценивать степень организованности системы при различной надежности (вероятности) работы составляю­щих звеньев. Значения энтропии H в зависимости от надежности работы одного звена системы Pi - при Pi =0,5 H=1; при Pi =0,6 H = 0,97 и т.д. Например, при четырех звеньях системы с надежностью 0,9 каждого звена общая энтропия составит 1,88, а при надежности 0,95—1,08.

Безотказность характе­ризуется вероятностью сооружения сохранять свою работоспо­собность в течение заданного времени в конкретных условиях эксплуатации. Определение вероятности безотказной работы объекта определяется по зависимости (2):

               ,               (2)

где Р*(t) - вероятность безотказной работы объекта за период ч; Рэ - то же элементов, составляющих объект; Кр - кратность резервирования; n - количество объектов, составляющих технологическую линию.

Ремонтпригодностью называется свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

От ремонтопригодности объектов зависит фактическая вероятность отказов и продолжительность восстановления работоспособности элементов объектов. Безотказность резервируемых объектов снижается, если в период восстановления возникнут дополнительные отказы. При проектировании объектов водоснабжения и водоотведения руководствуются правилами, обеспечивающими ремонтопригодность.

Фактическая продолжительность ремонтно-восстановительных работ определяется многими факторами, которые трудно прогнозировать. Поэтому продолжительность выполнения восстановительных работ следует рассматривать как случайную величину, вероятность которой в ряде случаев подчиняется показательному закону распределения.

Ремонтопригодность сочетает в себе совокупность времени и стоимости, необходимых для устранения повреждений или отказов. Она устанавливается технико-экономическими обоснованиями.  

Долговечность - это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния, при установленной системе технического обслуживания и ремонта .

Предельным состоянием называется состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Предельное состояние возникает в результате физического или морального износа.

 Суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновление после ремонта до перехода в предельное состояние называется ресурсом.

Потеря сооружениями или их элементами требуемых экс­плуатационных качеств называется старением или износом. Это понятие является обратным долговечности. Различают физиче­ское старение, когда сооружение теряет свои первоначальные физико-технические свойства (прочность, устойчивость, обеспе­чение гашения избыточной энергии потока, водонепроницаемость, морозостойкость и т. д.), и моральное старение, когда наблюда­ется технологическое несоответствие современным требованиям и современному уровню научно-технического прогресса. В гидро­техническом строительстве чаще имеет место фактор физиче­ского старения и возникает необходимость проведения ремонтно-восстановительных работ или реконструкции сооружений.

Подводя итог вышеизложенному, можно сделать вывод о том, что к актуальным задачам обеспечения техноэкологической безопасности объектов и сооружений водного хозяйства следует отнести: разработку методов оценки риска как научной основы предотвращения аварий при создании и эксплуатации технических систем; составление для отдельных узлов и особо опасных объектов "карт риска" от различных видов катастроф; установление нормативов жесткой и функциональной защиты от аварий при строительстве и эксплуатации объектов специальной техники; подготовка специалистов, обучение населения действиям в чрезвычайных ситуациях. Существенные резервы повышения безопасности кроются в реализации организационных мер (соблюдение уже разработанных нормативов водопользования, обеспечение соответствия показателей надежности оптимальным критериям, формирования водоохранных зон и т.п.), позволяющих повысить уровень безопасности, пусть ненамного, зато быстро и без больших затрат. Для того, чтобы иметь достоверную картину состояния объектов системы необходимо проводить их мониторинг.

Список используемой литературы

1. Полад-заде П.А. и др. Мелиорация и водное хозяйство. Т.4. Сооружения: Справочник – М.Агропромиздат,1987.-464с.

2. Даишев Т.Д. и др. Справочник по эксплуатации мелиоративных систем Нечерноземной зоны РСФСР. –Л.: Агропромиздат. Ленингр.отделение,1987 г.- 263 с.

3. Духовный В.А. Водохозяйственный комплекс в зоне орошения. Формирование, развитие.- М.:Колос, 1984.-255 с

4. Кавешников Н.Т. Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений.-М.: Агропромиздат , 1989.-272 с.

5. Натальчук М.Ф., Ахмедов Х.А., Ольгаренко В.И. Эксплуатация гидромелиоративных систем.- М.:Колос, 1983.-279 с.

6. Натальчук М.Ф., Ольгаренко В.И., Сурин В.А. Эксплуатация гидромелиоративных систем: Учебники и учебные пособия для вузов.- М.:Колос, 1995.-320 с.

7. Недрига В.П. и др. Гидротехнические сооружения. Справочник проектировщика:- М.:Стройиздат,1983.-543 с.

8. Федеральный закон от 21.07.97 N 117-ФЗ “О безопасности гидротехнических сооружений” (Принят Государственной Думой 23.06.97.)

3.	Мониторинг водоисточника и технического состояния водохозяйственных (природоохранных) сооружений.
	Оглавление	Страница	Кол-во знаков	Слов	Лит
3.1.	Функции государственных органов в области мониторинга гидротехнических сооружений и окружающей среды.	45	10907	1100	10
3.2.	Инженерный мониторинг и организация системы контроля состояния гидротехнических сооружений и окружающей среды. Эксплуатационная обстановка.	49	12403	1400	11
3.3.	Организация гидрометеорологических наблюдений. Методы обработки данных и информационное обеспечение.	53	11505	1300	7
3.4.	Эксплуатационная гидрометрия. Организация системы учета водных ресурсов и гидрометрической службы	57	12107	1400	7
3.5.	Гидрогеологические и почвенно-мелиоративные изыскания на системах. Мониторинг мелиоративного состояния земель.	61(65)	12773	1500	8
		Ср	11939	1340