Опасности техногенного характера и защита от них. Учебное пособие

Гидротехническим сооружением называется инженерное сооружение, построенное для решения тех или других водохозяйственных задач.

Все гидротехнические сооружения (ГТС) делятся на две категории: общие, применяемые в двух или нескольких различных отраслях водного хозяйства и специальные, используемые только в одной отрасли водного хозяйства.

Наиболее важным типом общего гидросооружения является плотина с водопропускными и другими устройствами, создаваемыми при ней.

Плотины устраиваются с целью:

1.Поднятия уровня воды в реке и регулирования этого уровня (водоподъемник).

2.Создания хранилища для воды (водохранилища).

В некоторых случаях одну и ту же плотину устраивают и для поднятия уровней воды в реке, и для образования водохранилища. Такая плотина будет и водоподъемной, и водохранилищной.

Очень часто некоторые перечисленные выше гидросооружения приходится группировать в соответствующие комплексы, называемые гидроузлами. Особенно сложными бывают речные гидроузлы на равнинных реках: в них обычно входят плотина, здание ГЭС, судоходный шлюз, тот или другой водозабор (например, для орошения земель) и т. д.

2. Определения и термины

Нарушения целостности конструкций неизбежно приводят к различного рода авариям.

Гидродинамическая авария – это ситуация, связанная с вы-

ходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его частей с последующим неуправляемым перемещением больших масс воды.

В мире построено свыше 100 тыс. подпорных гидротехнических сооружений, в том числе около 35 тыс. больших и малых плотин. Многие крупные подпорные сооружения эксплуатируются длительное время (30–50 лет и более), а согласно статистическим данным, именно после этого периода возрастает вероятность аварии и разрушения плотины. Увеличение числа и размеров гидротехнических сооружений обуславливает возрастающее значение проблемы безопас-

81

ности населения, проживающего ниже напорных фронтов и дамб, и предотвращения крупных экологических катастроф.

Практика показывает, что невозможно со стопроцентной вероятностью гарантировать безаварийную эксплуатацию напорных гидротехнических объектов.

Прежде, чем говорить о причинах аварий, необходимо познакомиться с некоторыми специальными терминами.

Проран – узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели в дельте реки или спрямленный участок реки, возникший в результате размыва лучины в половодье.

Прорыв плотины – начальная фаза гидродинамической аварии, т.е. процесса образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа, устремляющегося через проран в нижний бьеф.

Бьеф – участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами.

Верхний бьеф – часть реки выше подпорного сооружения (плотины, шлюза).

Нижний бьеф – часть реки ниже подпорного сооружения. Рисберма – укрепленный участок русла реки в нижнем бьефе

водосбросного гидротехнического сооружения. Защищает русло от размыва, выравнивает скорость потока и т. д.

3. Причины и виды гидродинамических аварий

На территории России эксплуатируется более 30 000 водохранилищ и несколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Более 50 лет гидротехнические сооружения на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без реконструкций, некоторые находятся в аварийном состоянии. По мнению специалистов, общее число гидродинамических опасных объектов составляет 815, численность населения, проживающего в зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью при возможных авариях на этих объектах, превышает 7 млн. человек.

На ГТС постоянно воздействует водный поток, колебания температур, льды, наносы, статистические и гидродинамические нагрузки, происходят стирания поверхности, коррозия металлов, выщелачивание бетона, гниение деревянных конструкций.

Разрушение (прорыв) гидротехнических сооружений происходит по следующим причинам:

82

-в результате действия сил природы (землетрясений, ураганов, размывов плотин);

-износа и старения оборудования;

-конструкторских ошибок;

-некачественного выполнения строительных работ;

-нарушения правил эксплуатации;

-воздействий человека (военные действия).

Разрушения ГТС можно классифицировать по ряду следующих факторов:

-Разрушения конструкций, находящихся в верхнем бьефе, проходящим потоком воды и ледоходом.

-Размыв земляных плотин переливающимся потоком.

-Размыв откосов русла реки и поймы в результате перепада воды, вызванного стеснением сечения поймы.

-Разрушение конструкций и местный размыв в русле реки потоком, сбрасываемым через водосброс.

-Повреждение деревянных сооружений фильтрующимся потоком.

-Разрушение земляных сооружений и склонов берегов в результате изменения геологических условий.

--Недостаточность водосбросов.

-Разрушения материала гидротехнических сооружений.

(прорывы) в различных странах за 175 лет в 35 % случаев причиной аварий было превышение расчетного максимального сбросного расхода, т. е. перелив воды через гребень плотины.

Земляные и каменно-земляные плотины разрушаются, как правило, не полностью. Чаще всего возникает проран шириной 0,20–0,35 м от длины плотины. Ширина прорана зависит также от типа реки.

Поражающие факторы гидродинамических аварий: Основными поражающими факторами катастрофического за-

топления являются:

-разрушительная волна прорыва;

-водный поток;

-спокойные воды, затопляющие территорию суши и объекты. Воздействие волны прорыва во многом аналогично воздей-

ствию воздушной ударной волны, образующейся при взрыве, но отличающейся от нее тем, что действующим телом в этом случае является вода.

83

Волна прорыва в своем движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры. Она имеет фазы подъема уровня воды и последующего спада уровня. Фаза интенсивного подъема уровня воды является фронтом волны прорыва. Фронт волны прорыва может быть крутым при перемещении волны прорыва на участках русла, близких к разрушенному ГОО (гидродинамически опасный объект), 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. 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. Этот период тем длительнее, чем больше объем водохранилища. Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней воды.

После прохождения волны прорыва русло реки обычно сильно деформируется вследствие большой скорости течения воды в волне прорыва.

Волной прорыва может быть разрушено большое количество зданий и сооружений, находящихся в зоне ее действия. Степень их разрушения зависит от высоты подъема уровня воды и скорости течения, а также от характеристик самого здания (сооружения) и его основания.

Последствия гидродинамических аварий:

Первичные последствия гидродинамических аварий:

-гибель людей;

-прекращение подачи электроэнергии;

-разрушение или затопление населенных пунктов;

-выведение из строя коммуникаций и других элементов инфраструктуры;

-нарушение жизнедеятельности населения и производствен- но-экономической деятельности предприятий;

-большой ущерб природной среде, в том числе в результате изменений ландшафта.

84

Вторичными последствиями гидродинамических аварий являются загрязнения воды и местности веществами из разрушенных(затопленных) хранилищ, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, массовые заболевания людей и животных. Вторичными последствиями также могут быть пожары – вследствие обрывов и короткого замыкания электрических кабелей и проводов; оползни, обвалы вследствие размыва грунта и т. д.

Долговременные последствия гидродинамических аварий связаны с остаточными факторами затопления – наносами, загрязнениями, изменением ландшафта и других элементов природной среды.

Последствия аварий выражаются с помощью показателей материального ущерба. Материальный ущерб оценивается числом единиц разрушенных, поврежденных, вышедших из строя объектов и сооружений, а также в денежном выражении.

К прямому ущербу относят:

-повреждение и разрушение ГТС, жилых, производственных зданий, железных и автомобильных дорог, ЛЭП и связи, мелиоративных систем;

-гибель скота сельскохозяйственных культур;

-уничтожение и порча сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений;

-затраты на временную эвакуацию населения и перевозку материальных ценностей в незатапливаемые места;

-смыв плодородного слоя почвы и занесение почвы песком, глиной и камнями.

К косвенному ущербу относят:

-затраты на приобретение и доставку в пострадавшие районы продуктов питания, одежды, медикаментов, строительных материалов и техники, кормов для скота;

-сокращение выработки промышленной и сельскохозяйственной продукции, – замедление темпов развития народного хозяйства;

-ухудшение условий жизни местного населения;

-невозможность рационального использования территории, находящейся в зоне возможного затопления.

Меры по защите от гидродинамических аварий:

Важными предупреждающими мерами по защите от гидродинамических аварий являются:

85

-уменьшение максимального расхода воды путем перераспределения стока во времени;

-регулирование паводковых стоков с помощью водохранилищ; укрепление и своевременный ремонт ГТС, ограждающих дамб (валов);

-проведение берегоукрепительных и дноуглубительных работ, подсыпка низких мест.

К оперативным предупредительным мерам относятся:

-оповещение населения об угрозе аварии;

-заблаговременная эвакуация населения, сельскохозяйственных животных, материальных и культурных ценностей из потенциально затапливаемых зон;

-частичное ограничение или прекращение функционирования предприятий, учреждений, расположенных в зонах возможного затопления, защита материальных ценностей.

Защита населения. Все жители затапливаемых зон, прилегающих к аварийным ГТС, должны хорошо знать возможные опасности, быть обучены и подготовлены к действиям при угрозе и во время затопления.

После получения прогноза или сигнала тревоги население оповещается через сеть радио- и телевизионного вещания. После чего население должно эвакуироваться немедленно. Необходимо взять с собой документы, ценности, вещи первой необходимости, запас питьевой воды и продукты питания на двое-трое суток.

Перед тем как покинуть дом, квартиру, необходимо выключить электричество и газ, плотно закрыть окна, двери, вентиляционные и другие отверстия в здании.

При внезапном наступлении катастрофического затопления для спасения от удара волны прорыва необходимо взобраться на ближайшее возвышенное место: ствол крупного дерева, верхние ярусы прочных сооружений и т. д.

Если поблизости нет подходящих строений, нужно спрятаться за любую преграду, которая может защитить от движущейся воды: дорожная насыпь, большие камни, деревья (лучше наиболее отдаленные и крепко укоренившиеся). Необходимо держаться за преграду, иначе воздушная волна и потоки воды могут протащить по камням, другим твердым предметам, ударить о них.

В случае нахождения в воде при приближении волны прорыва – нырнуть в глубину у основания волны. Оказавшись в воде, вплавь

86

или с помощью подручных плавающих средств постарайтесь выбраться на сухое место, лучше всего на насыпь дороги или дамбу, по которым можно добраться до незатопленной территории.

После спада воды можно вернуться в свое жилье. При этом следует помнить о мерах предосторожности.

Следует остерегаться порванных или провисших электрических проводов. О повреждениях, а также о разрушении водопроводных, газовых и канализационных магистралей надо немедленно сообщить в соответствующие службы и организации. Попавшие в воду продукты категорически запрещается применять в пищу.

Питьевая вода перед употреблением должна быть проверена, а имеющиеся колодцы с питьевой водой – осушены путем выкачивания из них загрязненной воды.

Перед входом в дом после наводнения следует убедиться, что его конструкция не претерпела явных разрушений и не представляет опасности для людей. Помещение необходимо в течение нескольких минут проветрить, открыв входные двери или окна. Не рекомендуется применять спички или свечи в качестве источника света из-за возможного присутствия газа в воздухе. Для этих целей лучше всего использовать электрические фонари. До проверки специалистами состояния электрической сети нельзя пользоваться источниками электроэнергии.

Выполнение указанных правил поведения и действий позволяет существенно снизить возможный материальный ущерб и сохранить жизнь людей, проживающих в опасных районах и подверженных воздействию водной стихии.

Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» регулирует отношения, возникающие при осуществлении деятельности по обеспечению безопасности при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию, восстановлении, консервации и ликвидации гидротехнических сооружений, и эксплуатирующих организаций по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений.

Безопасность гидротехнических сооружений – это свойства гидротехнических сооружений, позволяющие обеспечить защиту жизни, здоровья, и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов.

87

Безопасность обеспечивается на основании следующих требований:

1)соблюдение допустимого уровня риска аварий гидротехнических сооружений;

2)составление декларации безопасности – документа, в котором определяются меры по обеспечению безопасности с учётом класса гидротехнических сооружений;

3)разрешительный порядок осуществления проектирования, строительства и эксплуатации;

4)непрерывность эксплуатации;

5)становление критериев безопасности, оснащение техническим средствами контроля за состоянием гидротехнических сооружений, достаточная квалификация обслуживающего персонала;

6)своевременное проведение комплекса мероприятий, максимально уменьшающих риск возникновения чрезвычайных ситуаций;

7)ответственность за действия (бездействия), в результате которых безопасность гидротехнических сооружений опускается ниже допустимого уровня.

Выводы

Все жители затапливаемых зон, прилегающих к аварийным ГТС, должны хорошо знать возможные опасности, быть обучены и подготовлены к действиям при угрозе и во время затопления.

Безопасность гидротехнических сооружений – это свойства гидротехнических сооружений, позволяющие обеспечить защиту жизни, здоровья, и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов.

Контрольные вопросы

1.Потенциально опасные гидротехнические объекты г. Став-

рополя.

2.Потенциально опасные гидротехнические объекты Ставропольского края.

3.Какие градостроительные особенности необходимо выделять с точки зрения эвакуации при авариях на ГТС?

88

10. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ И ОПАСНЫЕ СИТУАЦИИ НА ТРАНСПОРТЕ

План

1.Дорожно-транспортные аварии

2.Аварии на железнодорожном транспорте

3.Аварии на авиационном транспорте

4.Аварии на речном и морском транспорте

1. Дорожно-транспортные аварии

Современный транспорт – зона повышенной опасности. Особенностью его является большая насыщенность энергетикой. Самым опасным признан автотранспорт (на один миллиард пассажирокилометров на железно-дорожный транспорт приходится 2 погибших, на воздушный – 6, на автомобильный – 20 человек – по статистике на месте происшествия погибает 65 % человек, причём 2/3 погибают внутри транспортных средств).

Все люди независимо от возраста и положения, пользуются транспортными средствами. Наиболее многочисленный – городской автотранспорт, который прочно вошёл в категорию наиболее опасных. За последние несколько десятилетий в мире каждую неделю происходят катастрофы с участием пассажирского автобуса, а иной раз и сразу нескольких автомобилей. Большинство этих происшествий случилось в «рискованных» районах, среди которых традиционно держатся: Китай, Индия, страны Латинской Америки…, однако, не стали исключением Великобритания, Франция, Испания, Италия, США и Россия.

Ежедневно в нашей стране происходит более 500 дорожнотранспортных происшествий (ДТП), в которых погибают свыше 100 человек и получают ранения около 600. На автодорогах теряют свою жизнь и здоровье гораздо больше людей, чем в авариях на всех других видах транспорта. Ежегодно на дорогах России гибнут 30 тыс. человек.

Водитель – автомобиль – дорога. При движении автомобиля создаётся сложное взаимодействие элементов системы «водитель – автомобиль – дорога». С учётом этого изучаются все аспекты как транспортного процесса, так и ДТП.

Современный автомобиль, как и все иные виды транспорта, представляет собой сложный комплекс различных механизмов и

89

устройств, от согласованной работы которых зависят его эксплуатационные качества и, в частности, устойчивость, управляемость, маневренность и динамические свойства. Взаимодействие автомобиля с дорогой обусловлено законами механики. Поведение водителя за рулём, применением им различных приёмов управления, определяется не только уровнем его профессиональной подготовки, но и психофизиологическими факторами, зависящими от многих условий, например, микроклимата, степени шума, вибраций, удобства управления и др.

Звенья системы «водитель – автомобиль – дорога» качественно разнородны. Автомобиль и дорога характеризуются совокупностью технических данных. Характеристику работы водителя можно составить с помощью психологических и физиологических методов. Несмотря на качественное различие звеньев в системе, они имеют общую цель – перевезти грузы или пассажиров по заранее намеченному маршруту и в запланированное время с обеспечением их безопасности и сохранности. ДТП можно охарактеризовать как несогласованное взаимодействие звеньев системы «водитель – автомобиль – дорога». Как, правило, происшествия быстротечны: события развиваются за несколько секунд, а иногда и за доли секунды.

Виды ДТП:

Наезды на людей и другие подвижные объекты, находящиеся в полосе движения автомобиля.

Наезды на неподвижные объекты (в том числе на стоящие на дороге транспортные средства).

Столкновение автомобилей друг с другом и другими транспортными средствами.

Опрокидывание автомобилей в результате их столкновения.

Опрокидывание транспортных средств в результате их заноса, неблагоприятных дорожных условий, применением водителем неправильных приёмов управления или потери управления.

Наибольший удельный от общего количества ДТП составляют наезды на пешеходов – 78 %.

ДТП по вине пешеходов. Анализ несчастных случаев на дорогах мира показал, что каждый третий погибший в результате ДТП – пешеход. Пешеход является активным и самым незащищённым участником дорожного движения. Количество погибших пешеходов в различных странах неодинаково. Причины здесь разные: нарушение пе-

90