Чрезвычайные ситуации. Часть III. Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Учебное пособие

в результате землетрясений, обвалов и оползней образуются естественные плотины (запруды), которые почти всегда представляют опасность для нижерасположенных населѐнных пунктов, объектов промышленности и сельского хозяйства.

Часть водотока, примыкающая к водонапорному сооружению с верховой стороны, получила название верхнего бьефа, часть водотока с низовой стороны водонапорного сооружения – нижнего бьефа.

При разрушении плотин вода с большой высоты и с огромной скоростью устремляется в нижний бьеф, заливая всѐ на своѐм пути. В таких случаях действуют два фактора: волна прорыва и зона затопления.

Гидротехнические сооружения напорного типа в зависимости от вероятных последствий при разрушении подразделяются на классы, представленные в таблице 7.

Класс основных постоянных гидротехнических сооружений напорного типа зависит также и от важности объектов, расположенных в нижнем бьефе, и от максимального расчѐтного напора. Кроме того, класс зависит от высоты сооружений и типа грунтов основания.

Таблица 7 – Классы гидротехнических сооружений

Причинами прорыва гидродинамически опасных объектов могут быть:

-воздействие сил природы (землетрясения, ураганы, обвалы, оползни);

-конструктивные дефекты сооружения;

-нарушения правил эксплуатации;

-воздействие паводков;

-разрушения основания;

-недостаточность водосбросов.

Начальной фазой гидродинамической аварии (ГА) является прорыв плотины, который представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа через проран в нижний бьеф. Во фронте устремляющегося в проран потока воды образуется

волна прорыва.

41

Волна прорыва – волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой.

Проран – возникшая в результате аварии брешь (отверстие) в теле плотины, через которую проходит непроектный излив воды из водохранилища. От его размеров зависят объѐм, скорость падения воды и параметры волны прорыва.

Основным поражающим фактором ГА является волна прорыва гидротехнического сооружения. Основными параметрами ее поражающего действия являются скорость, высота и глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва.

Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от объема

иглубины водохранилища, площади зеркала водного бассейна, размеров прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бьефах, гидрологических

итопографических условий русла реки и ее поймы.

Волна прорыва образуется при одновременном наложении двух процессов: падения воды из водохранилища в нижний бьеф, порождающего волну, и резкого увеличения объѐма воды в месте падения, что вызывает подъѐм и переток в низинные места.

Действие волны прорыва на объекты подобно ударной волне воздушного ядерного взрыва, но отличается от него в первую очередь тем, что главным воздействующим фактором здесь является вода.

Волна прорыва в своѐм движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры. Поэтому она имеет зоны подъѐма и зоны спада. Передняя часть движущейся массы воды называется фронтом волны прорыва. Она может быть очень крутой (вблизи прорана) и относительно пологой - на значительном удалении от него.

Вслед за фронтом волны прорыва высота воды начинает интенсивно увеличиваться, достигая через некоторый промежуток времени максимума, превышающего высоту берегов реки, в результате чего начинается катастрофическое затопление местности.

Катастрофическое затопление местности является основным последствием гидродинамической аварии.

Катастрофическое затопление - территория, на которой затопление имеет глубину 1,5 м и более и может повлечь за собой разрушения зданий и сооружений, гибель людей, вывод из строя оборудования предприятий.

Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:

-максимально возможными высотой и скоростью волны прорыва;

-расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва в соответствующий створ (местность);

-максимальной глубиной затопления участка местности;

-длительностью затопления территории;

-границами зоны возможного затопления.

Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и

42

топографических условий реки. Например, для равнинных районов скорость волны прорыва колеблется от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных местностей имеет величину порядка 100 км/ч. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.

Катастрофическое затопление распространяется со скоростью волны прорыва и приводит через некоторое время после прорыва плотины к затоплению обширных территорий слоем воды более 1,5 м, при этом образуются зоны затопления.

В зависимости от последствий воздействия потока воды из-за разрушения ГТС на территории возможного затопления выделяют зону катастрофического затопления. Это часть зоны затопления, в пределах которой распространяется волна прорыва, вызывающая массовые потери людей, разрушения зданий и сооружений, уничтожение других материальных

ценностей. Зона катастрофического затопления определяется заранее на стадии

проектирования ГТС, исходя из того, что в границах этой зоны волна прорыва имеет высоту не менее 1,5 м, а скорость движения составляет 2,5 м/с [24].

Размеры этой зоны определяются обязательным сочетанием двух следующих факторов: зона располагается в пределах одного часа добегания волны до створа, глубина затопления должна быть более 3 метров [25].

После прекращения подъема уровней по всей ширине потока наступает более или менее длительный период движения, близкий к установившемуся. Он будет тем длительнее, чем больше объѐм водохранилища - пока оттуда вся вода вытечет. Последней фазой образования зоны затопления является спад уровней.

Время, в течение которого затопленные территории могут находиться под водой, колеблется от 4 часов до нескольких суток. Параметры зоны затопления зависят от размеров водохранилища, напора воды и других характеристик конкретного гидроузла, а также от гидрологических и топографических особенностей местности.

Разрушительное действие волны прорыва заключается главным образом в движении больших масс воды с высокой скоростью и таранного действия всего того, что перемещается вместе с водой (камни, брѐвна, различные конструкции).

Мировая статистика причин возникновения аварий на крупных гидротехнических сооружениях показывает, что основной причиной таких аварий является разрушение основания. Процентное соотношение различных причин приведено в таблице 8.

Таблица 8 - Процентное соотношение различных причин аварий на гидротехнических сооружениях

43

В соответствии с [23] к ГТС относятся также сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных организаций, производств, объектов.

Хранилище - искусственная или естественная емкость, включающая в себя комплекс сооружений, обустроенных и эксплуатируемых в соответствии с проектами и предназначенных для размещения хвостов обогащения полезных ископаемых, осадков сточных вод, шламов, шлаков, зол, сточных вод, вод производственного назначения и других жидких, пастообразных или твердых отходов [26].

То есть, речь идет о гидротехнических сооружениях накопителей, технологически связанных с процессом добычи и переработки полезных ископаемых, а также с накоплением, безопасным хранением и утилизацией промышленных отходов горных, металлургических, химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятий.

На указанных ГТС возможны следующие виды аварий [27]:

а) Полное разрушение или местный прорыв напорного фронта ограждающих сооружений с вытеканием воды и части хвостов (отходов) за пределы накопителя, повлекшее за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, нарушение жизнедеятельности людей или разрушение зданий и сооружений, имеющих народнохозяйственное значение (мосты, железные дороги, ЛЭП и т.д.).

б) Разрушение водозаборных или водосбросных сооружений накопителя, которое привело к переполнению емкости, переливу воды и пульпы через гребень дамбы или необходимости сброса загрязненной воды из накопителя по аварийному водосбросу в поверхностные водоемы, водотоки хозяйственнопитьевого и рыбохозяйственного назначения или на рельеф.

в) Разрушение туннелей отвода рек вокруг накопителя или обрушение облицовки туннеля, повлекшее прекращение пропуска расхода реки и наводнение.

г) Выход из строя или проектного режима эксплуатации элемента сооружений (экрана, дренажа и т.д.), в результате которого произошло затопление и загрязнение территории или природных водоемов токсичными или вредными для здоровья людей и животных веществами выше предельно допустимых концентраций.

д) Потопление плавучих насосных станций и землесосных снарядов,

44

вызвавшее человеческие жертвы или последствия, указанные в п. б).

е) Оползни низовых откосов и деформации дамб, возможные последствия которых представляют потенциальную опасность для людей, народнохозяйственных объектов (автомобильных и железных дорог, высоковольтных ЛЭП и т.п.) или окружающей среды.

Хранилища жидких отходов подразделяют на различные типы, в том числе, по максимальному объему и составу жидких отходов.

Выделяются мелкие с объемом до 100 тыс. м 3; средние с объемом от 100

тыс. м 3 до 1 млн м 3; крупные хранилища жидких отходов с объемом более 1 млн м 3.

Выделяются хранилища, предназначенные для размещения опасных жидких отходов с загрязняющими веществами, и объекты, предназначенные для аккумуляции природных вод, например, в целях организации производственного водоснабжения и т.п.

Врезультате гидродинамической аварии на мелких по объему хранилищах жидких отходов наносится вред здоровью людей, происходит загрязнение таких компонентов природной среды, как: почв, грунтовых вод (подземных вод первого водоносного горизонта от поверхности земли), поверхностных водоемов.

Врезультате гидродинамической аварии на средних по объему хранилищах жидких отходов наносится вред здоровью людей; происходит разрушение производственных зданий и сооружений, хозяйственных построек, дорог, расположенных в непосредственной близости от хранилища; наносится ущерб сельскому хозяйству, происходит загрязнение компонентов природной среды; выход из строя водозаборных сооружений.

Гидродинамические аварии на крупных по объему хранилищах жидких отходов связаны с возможными человеческими жертвами, ущербом здоровью людей, разрушением производственных зданий и сооружений, жилых построек, дорог и других объектов, ущербом сельскому хозяйству, загрязнением компонентов природной среды; выходом из строя водозаборных сооружений.

Гидродинамические аварии на крупных хранилищах (как правило, с объемом несколько миллионов кубических метров), предназначенных для аккумуляции природных вод, связаны с возможными человеческими жертвами, ущербом здоровью людей, с разрушением производственных зданий, жилых построек, дорог и других объектов, с ущербом сельскому и лесному хозяйству; выходом из строя водозаборных сооружений, в том числе, производственного назначения.

Наряду с гидродинамическими авариями, в зависимости от состава гидротехнических сооружений и особенностей их работы на них могут возникать другие виды аварий, также приводящие к возникновению техногенных ЧС

Перечень возможных аварий и предаварийных ситуаций на судоходных гидротехнических сооружениях и типичные поражающие факторы аварий приведены в таблице 9 [ 25].

45

Таблица 9 - Перечень возможных аварий и типичные поражающие факторы

Продолжение таблицы 9

46

Окончание таблицы 9

47

7 ТРАНСПОРТНЫЕ АВАРИИ (КАТАСТРОФЫ)

Транспортная авария - это авария на транспорте, повлекшая за собой гибель людей, причинение пострадавшим тяжелых телесных повреждений, уничтожение и повреждение транспортных сооружений и средств или ущерб окружающей природной среде [2].

Транспортные аварии (катастрофы) включают в себя:

-крушения и аварии товарных поездов;

-крушения и аварии пассажирских поездов и поездов метрополитена;

-аварии грузовых судов;

-аварии (катастрофы) пассажирских судов;

-авиационные катастрофы в аэропортах и населенных пунктах;

-авиационные катастрофы вне аэропортов и населенных пунктов;

-аварии (катастрофы) на автомобильных дорогах;

-аварии транспорта на мостах, в тоннелях и на железнодорожных переездах;

-аварии на магистральных трубопроводах.

7.1 Аварии на железнодорожном транспорте

Характерными особенностями железнодорожного транспорта являются:

- большая масса подвижного состава (общая масса грузового поезда составляет 3 - 4 тыс. тонн, масса пассажирского состава - около 1 тыс. тонн, масса одной цистерны - 80 - 100 тонн);

48

-высокая скорость передвижения состава (до 200 км/час), а экстренный тормозной путь составляет несколько сотен метров;

-наличие на пути следования опасных участков дорог (мосты, тоннели, спуски, подъемы, переезды, сортировочные горки);

-наличие электрического тока высокого напряжения (до 30 кВ);

-важность человеческого фактора на причины аварии (управление локомотивом, комплектование состава, диспетчерское обслуживание);

-многообразие поражающих факторов и возможность их комбинированных сочетаний.

Основными причинами аварий и катастроф на железнодорожном транспорте являются неисправности пути, подвижного состава, средств сигнализации, централизации и блокировки, ошибки диспетчеров, невнимательность и халатность машинистов.

Чаще всего происходит сход подвижного состава с рельсов, столкновения, наезды на препятствия на переездах, пожары и взрывы непосредственно в вагонах. Не исключаются размывы железнодорожных путей, обвалы, оползни, наводнения. При перевозке опасных грузов, таких как газы, легковоспламеняющиеся, взрывоопасные, ядовитые, радиоактивные вещества, происходят взрывы и пожары, что может привести к химическому и биологическому заражению, радиоактивному загрязнению. Характерной особенностью этих чрезвычайных ситуаций являются значительные размеры и высокая скорость формирования очага.

Аварийные и опасные ситyации на станциях, в тоннелях, вагонах метрополитена возникают в результате столкновения и схода с рельсов поездов, пожаров и взрывов, разрушения несущих конструкций эскалаторов, обнаружения в вагонах и на станциях посторонних предметов, которые могут быть отнесены к категории взрывоопасных, самовозгорающихся и токсичных веществ, а также падения пассажиров и их вещей на станционные пути.

7.2 Аварии на воздушном транспорте

В соответствии c [29] установлено понятие Авиационное происшествие, под которым понимается событие, связанное с использованием воздушного судна, в ходе которого какое-либо лицо получает телесное повреждение со смертельным исходом в результате нахождения в данном воздушном судне; воздушное судно получает повреждение или происходит разрушение его конструкции, в результате чего нарушается прочность конструкции, ухудшаются технические или летные характеристики воздушного судна, требуется крупный ремонт или замена поврежденного элемента; воздушное судно пропадает без вести или оказывается в таком месте, где доступ к нему абсолютно невозможен.

Авиационные происшествия в зависимости от их последствий подразделяются на:

-авиационные происшествия с человеческими жертвами (катастрофы);

-авиационные происшествия без человеческих жертв (аварии).

49