tsivilny_zakhist

Обвал – це відокремлення великого блоку від масиву гірських порід на стрімкому, обривистому схилі, який виникає внаслідок втрати стійкості під впливом різних чинників і спричиняє обвалювання та скатування глибово-щебеневої маси. Це результат послаблення зв'язаності гірських порід унаслідок процесів вивітрювання, підмиву, розчинення та дії сили тяжіння.

Карстом називають всі поверхневі і підземні форми рельєфу, що утворилися внаслідок розчинення і вилуговування поверхневими і підземними водами вапняків, доломітів, крейди, мергелей, гіпсу, кам'яної солі. При цьому на поверхні землі утворюються воронки, провали та інші форми рельєфу, а в товщі гірських порід – різноманітні пустоти, канали, печери.

Наявність карсту в тому чи іншому районі завжди вказує на можливе порушення монолітності і стійкості порід. Тому проектування і будівництво різноманітних споруд у карстових районах і господарське засвоєння територій завжди повинні грунтуватися на результатах детальніших інженерногеологічних досліджень. У матеріалах досліджень зі ступенем детальності, що відповідає стадії інженерних вишукувань і проектування, повинні отримати характеристику і оцінку такі питання:

∙глибина залягання розчинних гірських порід від поверхні землі, рельєф їх поверхні, потужність, склад і властивості покривних відкладів;

∙потужність розчинних порід, ступінь їх закарстованості, вплив на стійкість території;

∙активна зона споруд, що проектуються, величина поширення її в межі закарстованих порід;

∙водопроникність і водонасиченість закарстованих порід, глибина залягання рівня карстових вод, їх напір при проектуванні споруд глибокого закладання;

∙інтенсивність розвитку карсту, види, форми і частота його проявлення, причини і умови, що сприяють його розвитку;

∙принципи і методи, що застосовуються під час будівництва споруд для забезпечення їх стійкості на основі узагальнення досвіду будівництва і експлуатації споруд.

Оцінка ступеня закарстованості гірських порід – це ступінь порушеності їх монолітності в результаті утворення різноманітних пустот і порожнин при вилуговуванні і розчиненні. Кількісно закарстованість порід можна оцінювати відносним об'ємом карстових пустот і порожнин у досліджуваному об'ємі гірських порід, тобто за формулою (1):

181

де 3 – показник закарстованості порід, частки одиниці або %; v – об'єм пустот у об'ємі порід, що вивчається; V – об'єм порід, в межах якого виміряно об'єм карстових пустот.

Карст є особливо небезпечним процесом через те, що його раптова активізація може призводити до виникнення миттєвих провалів чи осідання земної поверхні. Активація карсту на глибинах від 100 до 800 м викликана розробленням родовищ корисних копалин шахтним способом, що супроводжується ростом потужності зони інтенсивного водообміну та зниження базису ерозії. У гірських районах Карпат і Криму карстовий процес поширюється на великі глибини: сотні та тисячі метрів, що пов’язано з переміщенням базисів карстування в процесі неотектонічних і сейсмічних рухів.

За даними спостережень, поширення підземних і поверхневих карстопроявів спостерігається на всій території України. Їх кількість становить понад 24 тисячі. Найбільше впливає на карстовий процес техногенна діяльність (будівництво та експлуатація зрошувальних систем, каналів, розроблення родовищ корисних копалин тощо), що підтверджується щільністю поверхневих карстопроявів.

Особливого розвитку карст набув у районах видобутку солей (Солотвинське, Калуське, Стебницьке, Ново-Карфагенське родовища), що розташовані у Закарпатській, Івано-Франківській, Львівській та Донецькій областях та сірки (Немирівське, Язівське, Роздольське, Гуменецьке та Тлумачівське родовища) у Львівській, Івано-Франківській та Тернопільській областях.

Селями називають повені, що відбуваються на гірських річках і тимчасових водотоках, які несуть багато уламкового матеріалу (глиб, щебеню, валунів, гальки, піску) і глинистого дрібнозему. Вони належать до гравітаційних процесів. Селі несподівані і короткочасні, відбуваються з великими і порівняно великими швидкостями, проходять за 3–5 годин. Залежно від переважного складу твердого матеріалу селі можуть бути водокам'яними, грязекам'яними і грязьовими.

На території України понад 30 міст, сіл та сільських населених пунктів у Криму, Закарпатській, Івано-Франківській, Чернівецькій і Львівській областях піддаються впливу селевих потоків. У Карпатах виявлено понад 290 селевих водозаборів. Найбільшою активністю характеризуються басейни річок Дністра, Тиси, Пруту.

Абразія – це геологічний процес руйнування берегів морів і озер під дією хвиль, прибою. З часом виробляється більш-менш полога широка тераса, на якій гаситься енергія хвиль, і подальший розвиток тераси зупиняється. У міру формування абразійної тераси встановлюється положення берегової смуги. Продукти руйнування відкладаються диференційовано. Абразія поширена май-

182

же на всіх ділянках узбережжя Азовського та Чорного морів. Посилення темпів абразії останніми десятиріччями пов'язується з інтенсивною господарською діяльністю (зарегулювання річкового стоку, нераціональне освоєння пляжної смуги, безконтрольне надмірне видобування піску з підводних кар’єрів, порушення природного режиму міграції наносів). Довжина абразійних берегів у межах України становить 914 км на Чорному морі та 253 км – на Азовському.

Абразія берегів штучних водосховищ як на рівнинах, так і в горах проходить зі швидкостями, які на 2–3 порядки перевищують швидкість абразії морських берегів, складених корінними породами. В техногенних умовах багато ділянок берегів морів і озер захищаються від руйнівної дії хвиль. У районах портів встановлюють захисні споруди – моли, пірси та ін.

Суфозія – вилуговування розчинних солей ґрунту, порушення мікроагрегатної структури грунтів і вимивання в глибину з низхідними потоками води тоненьких частинок гірської породи, які в подальшому також виносяться підземними водами. Це викликає осідання всієї вищезалягаючої товщі з утворенням на поверхні понижень.

Підтоплення є одним з найпоширеніших сучасних геологічних процесів, що розвивається в природних умовах та під впливом техногенних чинників, особливо внаслідок проведення водогосподарських заходів (наявність іригаційних систем, водосховищ, каналів тощо).

Упродовж останніх років найбільші площі підтоплення фіксуються в південних областях: у Херсонській, Миколаївській, Одеській, Дніпропетровській, Донецькій, Запорізькій та південно-східних: Полтавській, Харківській областях та АРК, де процес розвивається не тільки в межах заплав та надзаплавних терас річкових долин та днищах великих балок, а й на вододілах.

У західних областях України найбільші площі підтоплення збігаються з площею гірничих робіт у Львівсько-Волинському басейні. У межах Червоноградського гірничопромислового району підтоплення територій фіксується на площі майже 62 км2. Загальна площа підтоплення в межах Львівської області становить 0,25 тис. км2.

1.2.Оцінювання інженерного стану

Зметою визначення масштабів руйнування, обсягів, термінів і черговості,

атакож сил і засобів для проведення рятувальних та невідкладних робіт оцінюють інженерний стан.

Насамперед необхідно визначити ступінь руйнування населеного пункту і об'єктів господарювання. Знаючи ступінь руйнування, можна визначити величину збитків, обсяги рятувальних і невідкладних робіт.

Ступені руйнування характеризуються такими критеріями.

183

Повні руйнування – це руйнування всіх елементів будівель, зокрема підвальних приміщень, та ураження людей, що знаходяться в них. Збитки становлять понад 70 % вартості основних виробничих фондів (балансової вартості). Подальше їх використання неможливе.

Сильні руйнування – це руйнування частини стін і перекриття поверхів, їх деформація, виникнення тріщин у стінах та ураження значної кількості людей, що знаходяться в них. Збитки ставлять від 30 до 70 % вартості основних виробничих фондів (балансової вартості). Можливе обмежене використання будівель, що збереглися. Відновлення можливе після капітального ремонту.

Середні руйнування – це руйнування переважно другорядних елементів будівель і споруд (покрівлі, вікон, дверей і перегородок), виникнення тріщин у стінах. Підвальні приміщення зберігаються, перекриття залишаються. Люди уражаються частіше уламками конструкцій. Збитки становлять 10–30 % вартості основних виробничих фондів (балансової вартості будівель). При середньому ремонті відновлюються техніка, транспорт та промислове обладнання. Будівлям необхідний капітальний ремонт.

Слабкі руйнування – це руйнування вікон, дверей та перегородок. Ураження людей можливе уламками конструкцій. Підвали і нижні поверхи не пошкоджуються. Вони придатні для використання після поточного ремонту будівель. Збитки становлять до 10 % вартості основних виробничих фондів (будівель). Відновлення можливе після середнього або поточного ремонту.

Після виникнення надзвичайної ситуації для оцінювання матеріальних збитків і втрат населення в населених пунктах узагальненим критерієм є ступінь ураження населеного пункту, який можна визначити за формулою

(2):

де Ср – ступінь руйнування населеного пункту (об'єкта); Пр – площа руйнувань; Пнп – загальна площа населеного пункту (об'єкта).

Вплив масштабів руйнування населеного пункту на ступінь руйнування об'єктів подано в табл. 2.

Таблиця 2

Вплив масштабу руйнування населеного пункту на ступінь руйнування об'єктів

184

Виходячи зі ступенів руйнування населеного пункту орієнтовно можна визначити втрати незахищеного населення (табл. 3).

Таблиця 3

Втрати незахищеного населення залежно від ступенів руйнувань населеного пункту

Близько 80 % потерпілого населення потребуватиме надання першої медичної допомоги. Таку допомогу можуть надавати санітарні дружини. Потреби в санітарних дружинах можна визначати за формулою:

де Псан.др – кількість санітарних дружин; У – кількість уражених; Асан.др – можливості сандружин за годину; t – час роботи (годин).

Спеціалізована медична допомога надається в обсязі 50 % від санітарних втрат.

Кількість сил і техніки, необхідних для проведення невідкладних і рятувальних робіт, визначають за допомогою табл. 4.

Таблиця 4

Кількість осіб рятувальних загонів і техніки, необхідних для невідкладних і аварійних робіт

Прогнозовану оцінку пошкоджень інженерних мереж і комунікацій населеного пункту можна визначити за матеріалами додатка.

185

2. Гідродинамічні аварії. Методика оцінювання інженерного cтану при них і заходи захисту населення та території

Гідротехнічна споруда – об'єкт господарювання, який знаходиться поблизу водної поверхні і призначений: для використання кінетичної енергії води, що рухається, з метою перетворення її на інші види енергії; охолодження відпрацьованої пари ТЕС і АЕС; захисту прибережної території від води; забору води для зрошення і водозабезпечення; осушення; рибозахисту; регулювання рівнів води; забезпечення діяльності річкових і морських портів, суднобудівних і судноремонтних підприємств, судноплавства; підводного видобування, зберігання і транспортування корисних копалин (нафти та газу).

До основних гідротехнічних споруд належать: греблі, водозабірні і водоскидні споруди (шлюзи), загати, дамби.

Гребля – гідротехнічна споруда або природні утворення, які обмежують стік води, створюють водосховища і різницю рівнів води уздовж русла річки.

Гідродинамічні аварії – це події, пов’язані з виходом із ладу (руйнуванням) гідротехнічної споруди або її частини та некерованим переміщенням великих мас води, що спричиняють руйнування та затоплення значних територій.

Гідродинамічно небезпечний об'єкт – штучна споруда або природні утворення, які створюють різницю рівнів води до і після нього.

Чинниками гідродинамічної небезпеки (порушення стану гідротехнічних споруд) можуть бути як техногенні (наприклад, руйнування дамб через зменшення їх міцності), так і гідрометеорологічні чинники (сильні зливи, паводки). Руйнування (прорив) гідротехнічної споруди виникає внаслідок дії сил природи (землетрус, буревій, розмив дамби, греблі) або діяльності людини, а також через конструктивні дефекти або помилки проектування. Основним чинником гідродинамічної небезпеки останніх років залишається стан гідротехнічних споруд: гребель, дамб, шлюзів, тобто інженерних споруд, за допомогою яких створені та утримуються певні об'єми води.

Основним наслідком прориву греблі при гідродинамічних аваріях є катастрофічне затоплення місцевості.

Катастрофічне затоплення характеризується:

–максимально можливими висотою та швидкістю хвилі прориву;

–розрахунковим часом приходу гребеня і фронту хвилі прориву у відповідний створ;

–кордонами зони можливого затоплення;

186

–максимальною глибиною затоплення конкретної ділянки місцевості;

–тривалістю затоплення території.

Катастрофічне затоплення поширюється зі швидкістю хвилі прориву від 3,0 до 25 км/год та призводить до затоплення великих територій шаром води від 0,5 до 10 м і більше. Утворюються зони затоплення.

Зоною можливого затоплення при руйнуванні гідротехнічних споруд називається частина прилеглої до річки (озера, водоймища) місцевості, затоплена водою.

Зона катастрофічного затоплення – частина зони можливого затоплення, у межах якої поширюється хвиля прориву, яка викликає масові втрати людей, руйнування будинків і споруд, знищення матеріальних цінностей.

Час, протягом якого затоплені території можуть знаходитися під водою, коливається від 4 годин до декількох діб. Параметри зони затоплення залежать від розмірів водоймища, напору води й інших характеристик гідровузла, а також від гідрологічних і топографічних особливостей місцевості.

Зони можливих, зокрема катастрофічних, затоплень і характеристики хвилі прориву відображаються на картах і в спеціальних атласах, які складаються заздалегідь на стадії проектування гідротехнічного об'єкта.

2.1. Основні чинники гідродинамічної небезпеки в Україні

В Україні налічується 63119 річок, зокрема великих (площа водозабору понад 50 тис. км2) – 9; середніх (від 2 до 50 тис. км2) – 81 і малих (менше, як 2 тис. км2) – 63029. Загальна довжина річок становить 206,4 тис. км, 90 % припадає на малі річки.

Територіальну і часову нерівномірність розподілу стоку водозабезпечення на території України усувають за допомогою 1160 водосховищ (загальним об'ємом майже 55 км3), понад 28 тис. ставків, 7 великих каналів (загальною довжиною 1021 км та пропускною здатністю 1000 м3/с), 10 великих водоводів, якими вода подається у маловодні райони.

Найбільшу потенційну гідродинамічну небезпеку для населення і навколишнього середовища може становити каскад Дніпровських водосховищ (Київське, Канівське, Кременчуцьке, Дніпродзержинське, Дніпровське, Каховське водосховища), параметри якого подані у табл. 5, Дністровський та Південно-Бузький каскади гідроспоруд, а також хвостосховища та шламонакопичувачі великих підприємств.

187

Таблиця 5

Параметри водосховищ Дніпровського каскаду ГЕС і зон можливого катастрофічного затоплення

Малі ГЕС в Україні переважно будували наприкінці 40-х, а також у 50-х роках. По завершенні цього періоду кількість ГЕС сягала близько 900 одиниць. Проте поступово більшість малих ГЕС припинила свою роботу. Нині загальна кількість працюючих ГЕС в Україні становить близько 50 одиниць.

У комплексі водозахисних споруд країни налічується 3,5 тис. км дамб, 1,2 тис. км берегоукріплення, понад 600 насосних та компресорних станцій для перекачування надлишків води. Через певний брак коштів на їх експлуатацію та ремонт вони нерідко втрачають надійність, що посилює загрозу виникнення надзвичайних ситуацій.

188

Катастрофічні затоплення на території країни можуть виникати у результаті руйнування гребель, дамб, водопропускних споруд на 12 гідровузлах та 16 водосховищах річок Дніпро, Дністер, Південний Буг, Сіверський Донець. Їх загальна площа може сягати 8294 км2, до якої потрапляють 536 населених пунктів та 470 промислових об'єктів різноманітного призначення. В Україні побудовано близько 1 тис. водосховищ об'ємом понад 1 млн. м3 і площею водного дзеркала близько 1 млн. га та 24 тис. ставків. Більшість гребель земляні (з місцевих матеріалів або намивні). Характерним для катастрофічного затоплення при руйнуванні гідроспоруд є значна швидкість поширення (3–25 км/год.), висота (10–20 м) та ударна сила (5–10 т/м2) хвилі прориву, а також швидкість затоплення всієї території. Катастрофічне затоплення місцевості може виникнути внаслідок руйнування значних гідротехнічних споруд. Наприклад, у разі руйнування гребель на всіх гідроспорудах Дніпровського каскаду територія катастрофічного затоплення становить близько 700 тис. га з населенням майже 1,5 млн. осіб. Може бути виведено з ладу 270 промислових підприємств, 14 електростанцій, 2000 км ліній електропередач, численні мережі та споруди газового та водного постачання багатьох міст.

2.2. Прогнозування параметрів прориву греблі гідротехнічних споруд

Прогнозування часу прориву природних гідротехнічних споруд ґрунтується на прогнозі підйому рівнів води до 80–85 % висоти перемички водосховища з урахуванням прогнозу найближчої метеостанції.

З метою завчасного планування проведення рятувальних та інших невідкладних робіт в зонах катастрофічного затоплення внаслідок можливого прориву гребель (штучних і природних) виконується завчасне прогнозування можливих хвиль прориву та розмірів катастрофічного затоплення.

Вихідними даними для проведення необхідних розрахунків є:

–відстань створу, який розглядається, від греблі (L, км);

–приведений розмір прориву (В = 1; 0,5; 0,25);

–схил водної поверхні (і);

–висота ділянки (hм, м);

–максимальна висота затоплення ділянки місцевості за створом (hз, м);

–висота прямокутника, еквівалентного за площею змоченому периметру

встворі при максимальній глибині затоплення (hср, м);

–висота греблі (Н, м).

Максимальну висоту хвилі прориву, максимальну швидкість потоку, середню швидкість потоку води в точці створу та тривалість затоплення території розраховують за допомогою формул і таблиць.

189

У результаті розрахунку визначають: максимальну висоту хвилі прориву (h); максимальну швидкість потоку (V); середню швидкість потоку води у створі, який розглядається (Vср); тривалість затоплення території (tзат); час приходу гребеня хвилі прориву (tгр); час приходу фронту хвилі прориву (tфр).

Послідовність розрахунку:

1. Визначення висоти і швидкості хвилі прориву:

, м , м/с (4)

де А1, B1, A2, B2 – коефіцієнти апроксимації, які залежать від висоти греблі (Н) – гідравлічного схилу водної поверхні (i) і розмірів очікуваного прориву (В) – значення коефіцієнтів наведені у табл. 6.

Таблиця 6

Коефіцієнти апроксимації

де hм – висота ділянки місцевості від рівня моря у річці в межень, м; β – коефіцієнт, який залежить від висоти греблі, гідравлічного схилу і інших параметрів. Значення коефіцієнта β визначається за допомогою табл. 7.

190