Мониторинг безопасности конспект лекций

Решение:

1.Время подхода волны прорыва (попуска) на заданное расстояние

(до объекта) R = 25 км: tпр = R/V = 25·103/5·3600 = 1,4 (ч).

2.Высота волны прорыва (попуска). По табл. 10.4 при R = 25 км

находим коэффициент m = 0,2 и тогда

h= m·H и h = 0,2·H = 0,2·50 = 10 (м).

3.Время опорожнения водохранилища

T = W/3600NBз.

Находимзначение N потабл. 10.5 при H = 50 м: N = 350 м3/с на 1 м.

Тогда T = 70·106/ 350·100·3600 = 0,55 (ч).

4. Продолжительность прохождения волны прорыва (попуска) t до объекта на расстоянии R и время опорожнения водохранилища T. По табл. 10.4 при R = 25 км определим коэффициент m1 = 1,7:

t = m1·T и t = 1,7·T = 1,7· 0,55 = 1 (ч).

Ответ: h = 10 м; tпр = 1,4 ч; T = 0,55 ч; t = 1 ч.

Метод 2. Расчет волны прорыва и зоны наводнения (затопления) при разрушении ГТС на малых и больших реках.

Данная упрощенная методика используется в расчетах на ЭВМ применительно к ГТС (плотина, дамба, запруда и т.п.) на малых и больших реках, а также к грунтовым напорным сооружениям. В этом случае при разрушении ГТС и при недостаточном водосбросе (перелив воды через гребень плотины) также образуется волна прорыва (см. рис. 10.4), характеризуемая параметрами – высотой и скоростью.

Исходные данные для расчетов:

•высота плотины или высота уровня воды в верхнем бьефе плотины (уровень воды в водохранилище) Н0, м;

•параметрпроранавбезразмерномвиде(l – длинаплотины) В= Bз/l;

•гидравлический уклон реки i;

•удаленность створа объекта от ГТС L, км;

•высота месторасположения объекта hм, м.

Последовательность расчетов:

1. Определяется высота волны прорыва h, м:

261

где А1 и В1 – коэффициенты, зависящие от H0, B и i, значения которых находятся по табл. 6 приложения 8.

2. Находится скорость волны прорыва (V, м/с):

где А2 и В2 – коэффициенты, зависящие от H0, B и i, значения которых находятся по табл. 6 приложения 8.

Время подхода гребня волны tгр и фронта волны tфр прорыва определяются по табл. 7 приложения 8 при известных L, H0, i.

4. Продолжительность затопления территории объекта (tзат, ч) рассчитывается по формуле

tзат = β(tгр – tф)(1 – hм / h),

где β – коэффициент, зависящий от высоты плотины (Н0) и отношения iL/H0, находится по табл. 10.6.

5. Степень разрушения элементов объекта экономики (здания, оборудования, сети КЭС и т. п.) в зависимости от скорости и высоты волны прорыва (см. рис. 10.4) находится по табл. 5 приложения 8.

Пример. В результате весеннего половодья произошел подъем уровня воды в реке Ижорка, через которую наведен металлический мост. Близ реки расположен пос. Коптяевка, недалеко от которого имеется водохранилище с плотиной. После переполнения водохранилища

ипрорыва плотины через проран в ней с параметром в безразмерном виде – В = 0,5 началось резкое увеличение уровня воды в р. Ижорке,

игидропоток воды устремился к пос. Коптяевка. Известны высота

уровня воды в верхнем бьефе плотины Н0 = 80 м, удаление створа объекта от плотины L = 5 км, гидравлический уклон водной поверхности реки i = 1·10–3, а также высота месторасположения объекта hм = 2 м,

262

максимальная высота затопления участка местности (поселка) по створу объекта hзат = 8 м и высота прямоугольника, эквивалентного по площади смоченному периметру в створе объекта, hср = 5 м. Объект экономики: здания – каркасные панельные; склады – кирпичные; оборудование – сети КЭС: кабель подземный. В поселке 57 одноэтажных кирпичных домов, их подвалы – каменные. В каждом доме проведены трубы газоснабжения. В поселке проходит дорога с асфальтобетонным покрытием. Определить параметры волны прорыва: высоту, скорость и степень возможных разрушений на объекте и в поселке.

Решение:

1. Высота волны прорыва (см. рис. 10.4)

Из табл. 6 приложения 8 для В = 0,5, Н0 = 80 м, i = 1·10–3 находим

А1 = 320, В1 = 166. Тогдаh = 4,45 (м). 2. Скорость волны прорыва

Из табл. 6 приложения 8 для В = 0,5, Н0 = 80 м, i = 1·10–3 находим

А2 = 61, В2 = 52. Тогда V = 0,858 (м/с).

3. Время прихода гребня (tгр) и фронта (tфр) волны прорыва. Определяем по табл. 7 приложения 8 при Н0 = 80 м, L = 5 км, i = 1·10–3, что

tгр = 0,2 ч = 12 мин и tфр = 0,1 ч = 6 мин.

4. Время (продолжительность) затопления территории объекта:

tзат = β(tгр – tфр)(1 – hм / h).

Коэффициент β находим по табл. 10.6 при Н0/h0 = 80/8 = 10, т.е. при H0 = 10 h0 и отношении iL/H0 = 10–3·5000/80 = 0,0625. Следовательно, при iL/H0 = 0,0625 и H0 = 10 h0 по табл. 10.6 коэффициент β найдем методом интерполяции:

β= 14 + (15,5 – 14)(0,0625 – 0,05) / (0,1 – 0,05) =

=14 + 1,5·0,0125/0,05 = 14,375.

Тогда tзат = 14,375·(0,2 – 0,1)(1 – 2 / 4,45) = 0,79 (ч) = 47,4 (мин).

5. Возможные разрушения волны прорыва находят также по табл. 7 приложения 8 при h = 4,45 и V = 0,858 м/с.

Ответ: а) на объекте: здания получат слабые разрушения, склады – сильные разрушения; б) в поселке: дома, мост, дорога – сильные разрушения.

263

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Как называются аварии на гидротехнических сооружениях при разрушении (прорыве), несущие разрушения и затопления обширных территорий?

2.Какие объекты относятся к промышленным гидротехническим сооружениям?

3.Приведите пример водоподпорного ГТС.

4.Что относится к объектам мониторинга безопасности ГТС?

5.Какой из инстанций устанавливается класс ГТС?

6.Для какого класса ГТС должна должна быть организована группа натурных наблюдений (служба мониторинга)?

7.Перечислите основные составляющие системы мониторинга безопасности накопителей жидких отходов для штатногорежимаработы.

8.С какой периодичностью производится контроль уровня и качества воды в скважинах наблюдательной сети для накопителей, в которые поступает поверхностный сток?

9.В каком документе задаются физико-механические показатели намываемого грунта, подлежащие определению в соответствии с классом сооружения?

10.Как должны быть размещены створы ведения контрольных наблюдений и замеров при намыве на накопителе?

11.Зачем должны вестись наблюдения на водоподпорных ГТС (плотинах)?

12.Как часто должны проводиться осмотры водоподпорных гидротехнических сооружений и их оборудования?

13.Какие водоподпорные ГТС относятся к основным потенциально опасным гидротехническим сооружениям?

14.Перечислите, в результате каких воздействий происходит разрушение (прорыв) гидротехнических сооружений?

15.Какая инстанция осуществляет прогнозирование возможных последствий гидродинамических аварий на водоподпорных ГТС?

16.Приведите пример гидродинамической аварии на водоподпорном ГТС.

17.Какие явления относятся к последствиям гидродинамических

аварий?

264

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ

1.СНиП 33-01–2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения.

2.О безопасности гидротехнических сооружений: Федер. закон

от 21.07.1997 № 117-ФЗ.

3.ГОСТ Р 22.1.11–2002. Мониторинг состояния водоподпорных гидротехнических сооружений (плотин) и прогнозирование возможных последствий гидродинамических аварий на них. Общие требования.

4.ПБ 03-438–02. Правила безопасности гидротехнических сооружений накопителей жидких промышленных отходов: утв. Постановлением Гостехнадзора России от 28.01.2002 № 6.

5.Об организации государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений: Постановление Правительства РФ от 16.10.1997 № 1320 // Собр. законодательства Рос. Федерации. – 1997. –

№42, ст. 4794.

6.Порядок определения размера вреда, который может быть причинен жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических

июридических лиц в результате аварии гидротехнического сооружения: утв. приказом М-ва РФ по делам гражд. обороны, чрезв. ситуациям

иликвидации последствий стихийных бедствий, М-ва энергетики РФ, М-ва природ. ресурсов РФ, М-ва транспорта РФ и Федерального горн.

ипром. надзора России от 18.05.2002 № 243/150/270/68/89, зарегистрированным в М-ве юстиции РФ 03.06.2002, № ГР 3493.

7. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: утв. приказом М-ва энергетики РФ от 19.06.2003 № 229, зарегистрированным в Министерстве юстиции Российской Федерации 20.06.2003 № ГР 4799.

8.СТП ВНИИГ 210.02.НТ–04. Методические указания по проведению анализариска аварийгидротехнических сооружений. – СПб., 2005.

9.Защита населения в чрезвычайных ситуациях: метод. разработка для студ. всех спец. днев. формы обучения / Нижегород. гос. техн. ун-т; сост.: В.Б. Чернецов, В.А. Горишний, Л.Н. Борисенко, А.Л. Стешин. – Н. Новгород, 2010.

10. Оценка инженерной обстановки в условиях ЧС: метод. разработка / Нижегород. гос. техн. ун-т; сост.: В.А. Горишний, В.Б. Чернецов, В.В. Волков, Л.Н. Борисенко. – Н. Новгород, 2005.

265

Тема 11. МОНИТОРИНГ БЕЗОПАСНОСТИ СИСТЕМ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Безопасность питьевого водоснабжения является одной из главных составляющих безопасности населения. Главной целью при обеспечении населения России питьевой водой является бесперебойное, гарантированное удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в необходимом количестве с качеством, соответствующим нормативам физиологических, санитарно-гигиенических и хозяйственно-питьевыхнужд.

Решение вопросов надежного и устойчивого качественного обеспечения населения питьевой водой было и остается на протяжении многих десятилетий серьезной проблемой. При оценке существующего состояния систем питьевого водоснабжения и водоотведения (по данным МПР РФ и Госстроя РФ) прежде всего отмечаются проблемы, связанные с несоответствием требованиям к нормативному качеству воды.

По данным НИИ «ВОДГЕО», в настоящее время в России насчитывается 1097 городов, около 2 тыс. поселков городского типа и более 24 тыс. сельских администраций. Водопроводы с водозабором из поверхностных водных объектов обеспечивают подачу 68 % всей водопроводной воды городскому населению, главным образом крупных городов. Из подземных источников обеспечивается подача 32 % водопроводной воды коммунальных и ведомственных водопроводов.

Во многих городах России эксплуатируются системы централизованного водоснабжения с охватом ими таких потребителей, для которых не требуется вода питьевого качества. Установленный Строительными нормами и правилами норматив водопотребления 220–230 л/чел. в сутки повсеместно значительно превзойден и с учетом потерь воды его фактическая величина в жиломфонде составляет 380–420 л/чел. в сутки.

Водоснабжение сельских населенных пунктов базируется, в основном, на использовании подземных вод 7,5 млн м3/сут – 88 % от общего объема водопотребления, из поверхностных источников забирается до

1,3 млн м3 /сут – 12 %.

На большинстве эксплуатируемых централизованных водопроводов вода не соответствует требованиям СанПиН. Требуется совершенствование реагентной обработки воды, необходима реконструкция станций очистки воды и насосных станций перекачек, отработавших свой амортизационный срок. Свыше 70 % водоводов и разводящих сетей находятся в ветхом состоянии.

266

Системы централизованного водоснабжения (всего 93 тыс.) в сельской местности представлены, в основном, локальными водопроводами. Внутренним водопроводом оборудованы 40 % жилого фонда сельских населенных пунктов, канализацией – 30 %. Водопользование из водозаборных колонок осуществляют 35 % сельских жителей, 25 % сельского населения пользуется водой из шахтных и мелкотрубчатых колодцев, открытых водоемов и родников. В отдельных районах используется привозная вода в объеме 130 тыс. м3/сут. Всего в сельской местности пользуются водой, не соответствующей стандартам качества, 29,5 млн чел., из них 9,0 млн чел. получают воду непитьевого качества из децентрализованных источников и 20,5 млн чел. – из централизованных систем водоснабжения. Потребление воды, не соответствующей гигиеническим нормативам качества, определяет неблагополучное санитарно-эпидемиологическое состояние многих сельских населенных пунктовРоссии.

Доля проб воды из источников питьевого водоснабжения, не отвечающей гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, в целом по стране составляет 28,4 % (в том числе поверхностных – 27 %); по микробиологическим показателям – 9,1 (21,6 %). Наиболее распространенным показателем низкого качества питьевой воды является повышенное содержание солей, железа, марганца, фтора, йода, селена, стронция. До 30 % населения использует индивидуальные фильтры или бутилированную воду либо привозит воду для питьевых целей из имеющихся нецентрализованных источников (родники, колодцы ит.д.).

В современных условиях появляются новые факторы, определяющие необходимость дополнительных мер по обеспечению безопасности разных категорий водопользователей. К этим факторам можно отнести изменение ответственности за водоснабжение между регионами и федеральным центром, появление частных операторов на рынке водоснабжения; расширяющееся использование альтернативных технологий питьевого водоснабжения, в частности бутилирование воды; увеличение доли коттеджной застройки вблизи крупных городов и др.

Методы и средства снабжения населения питьевой водой разрабатываются применительно к региональным особенностям и экономически финансовым возможностям региона. Различают следующие виды водоснабжения:

1)по типу источников водоснабжения: поверхностное, подзем-

ное, смешанное;

2)по типу системы водоснабжения: централизованное, децен-

трализованное, смешанное;

267

3)по запасам воды в источниках: достаточное для развития города; достаточное для существования города; недостаточное;

4)по типу собственности систем: государственная, частная,

смешанная.

Целью мониторинга безопасности систем питьевого водоснабжения является обеспечение населения питьевой водой в достаточном количестве и качестве, в соответствии с ГОСТ Р 51232–98 «Питьевая вода. Общие требования к организации и методам контроля качества»;

СанПиН 2.1.4.1074–01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.

Контроль качества» и др. Под нормативным качеством питьевой воды

понимают благоприятные органолептические свойства, безопасность в эпидемиологическом и радиационном отношении и безвредность по химическому составу.

11.1. Организация мониторинга качества питьевой воды

вштатном режиме работы систем водоснабжения

11.1.1.Пространственная, временная и параметрическая структура контроля безопасности питьевого водоснабжения

Организациями, координирующими и осуществляющими мониторинг безопасности питьевой воды на территориальном уровне, являются организации, эксплуатирующие систему водоснабжения, и Центр гигиены и эпидемиологии (ЦГиЭ) Роспотребнадзора, осуществляющий санитарно-эпидемиологический надзор и социально-гигиенический мониторинг.

Санитарно-эпидемиологический надзор – деятельность по контро-

лю, соблюдению нормативных требований в процессе проектирования, строительства, эксплуатации инженерных сооружений, обеспечивающих нормативное качество питьевой воды.

Социально-гигиенический мониторинг – деятельность структуры по получению информации о качестве среды обитания человека и его здоровья.

Различают централизованную, нецентрализованную и автономную системы питьевого водоснабжения.

Централизованная система питьевого водоснабжения – комплекс инженерных сооружений, включающий в себя водозабор, водоподготовку, хранение, ее подачу в распределительную сеть.

268

Нецентрализованная система – устройства и сооружения (коло-

дец, скважина, водоочистная установка и др.) для забора и подготовки питьевой воды, без подачи ее к местам расходования и открытые для общего пользования гражданами и(или) юридическими лицами;

Автономная система – комплекс сооружений для забора и получения питьевой воды с подачей (без подачи) ее к месту расходования, находящиеся в индивидуальном пользовании (для отдельного дома, фермерского хозяйства, дачного участка или иногоотдельногообъекта).

Пространственная сеть наблюдения за качеством питьевой воды:

1.ЦГиЭ организует пункты наблюдений (отбора проб воды) в местах водосбора, перед поступлением воды в распределительную сеть, в распределительной сети (контроль из различных водозаборных устройств), в точках водозабора.

2.Организация, эксплуатирующая систему водоснабжения, контролирует источники водоснабжения в местах водозабора, осуществляет технологический контроль на всех этапах водоподготовки и перед поступлением в распределительную сеть, в том числе в местах подъема второго уровня (насосные станции для отдаленных участков).

Периодичность наблюдений зависит от расположения контрольных точек, типа источника водоснабжения, количества жителей и группы показателей, характеризующих нормативное качество питьевой во-

ды (табл. 11.1).

Таблица 1 1 . 1

Периодичность наблюдений в контрольной точке в местах водосбора

Виды определяемых показателей и количество исследуемых проб питьевой воды перед ее поступлением в распределительную сеть устанавливаются с учетом требований, указанных в табл. 11.2.

269

Таблица 1 1 . 2

Определяемые показатели и количество исследуемых проб (в течение одного года, не менее) питьевой воды перед ее поступлением в распределительную сеть

Примечания. Принимается следующая периодичность отбора проб воды:

(1) – еженедельно, (2) – три раза в неделю, (3) – ежедневно, (4) – один раз в сезон года, (5) – один раз вдвамесяца, (6) – ежемесячно, (7) – два разавмесяц.

270