Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Книги / 1bryzgalov_v_i_gordon_l_a_gidroelektrostantsii

.pdf
Скачиваний:
592
Добавлен:
06.11.2017
Размер:
40.8 Mб
Скачать

3

)

I

 

 

^

-

.

^

 

 

лссальизя

C

crevz

 

~

шснирсдаиия

 

 

 

 

 

 

 

Единая

 

 

i

 

 

 

о5щеэнер8етачес

ая система

 

 

 

 

 

 

*

Единая бодошяйстден*

чая системаh

Единая

элентоэнергетическая система

Единая

топлиЗосяаоткаинцая система

Энергоснабжениенергои ..

и

Садаснабжение

 

гарпдаВ

 

Л

 

3

3

<3

 

1

Г7

|

 

Газоснабжение

I

I

 

Нефтеснабженйе|

 

~

[

|Углеснабжение

> 1>

|>

Энергоснабжение

водоснабжение

сельски

районов

*

 

Ч|>

-Г-

^

 

->

 

Энергоснабжение промышленности

 

j

 

Энергоснабжение

транспорта

 

t

 

 

и

Вода.

 

Отработавшее тепло при преобразовании внергии

 

 

 

Опреснение

 

 

 

 

ЧйёС\

 

 

 

 

нергвтт

кадки

 

 

.

(

 

Земли

 

 

 

 

 

 

Испарение

\

(образование облаков)

 

Конденсация (

дождь)

>

Погода

 

JJ

 

<

Микроклимат

 

Климат

i

 

 

/ Энергетический

 

 

баланс В атмосфере

С

02

, частички твердых

 

 

Рис. 10.2

а) структурная схема

систем

как составных частей

энергетических и энергоснабжающих

глобальной хозяйственной системы

общества

;

б

)

схема

связей

энергетики

с

биосферой

Исходя

из

приведенных

схем

,

необходимо

особенно

тщательно

прогно

¬

зировать

последствия

развития

энергетики

при

перспективном

проектировании

составных частей

энергетических

экологического влияния в период

систем. Примером учета неблагоприятного

составления прогноза может служить отказ

от

концентрированного

размещения

нескольких

ТЭС

на

сравнительно

небольшой

площади

Канско

-

Ачинского

угольного

бассейна

,

что

могло

привести к

пределами,

загрязнению обширной территории не только

т.е. при оценке современных энергетических

в России, но и за ее

систем необходимо

понимать,

что

они

имеют

исключительно

важное

значение

в

обеспечении

нормальной

жизни

общества

.

Аварии

в

энергетических

системах

,

как

правило,

влекут

тяжелые

и

социальные

последствия

.

Поэтому

к

надежности

энергосистем

предъявляются

чрезвычайно

высокие

требования

.

478

 

Весьма

значимое место в энергетических

системах

 

с точки

зрения и

 

 

 

 

 

 

 

,

и надежности, как

 

мы

уже

 

видели

ранее

занимают

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

эффективности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

имеют

тот

или

иной

тип

гидротехнических

 

 

 

 

 

 

, которые

всегда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гидростанции

 

 

 

 

 

 

 

в

окружающую среду,

активно

влияют и

 

 

 

 

,

 

 

 

, встраиваясь

сооружений

и

которые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

общества в

целом

 

 

 

 

,

 

 

социально-экономическое

состояние

 

 

 

 

.

 

 

 

 

на нее

и на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наименьшее

 

Из генерирующих

источников

в

энергосистемах

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

режиме). В мире

 

 

 

 

 

атмосферы

оказывают ГЭС

 

и

АЭС

 

 

 

 

 

 

 

загрязнение

 

в штатном

 

 

 

 

 

20%. Ранее

 

мощности

ГЭС в

энергосистемах

составляет

 

около

соотношение

 

 

 

сопровождается

 

 

 

 

ГЭС

 

 

 

 

, что наряду

с этим

 

сооружение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уже указывалось

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, повышением

давления

на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, переносом населенных

пунктов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

затоплением земель

 

 

 

 

, изменением

экологического

равновесия

сушу от

веса

 

 

 

 

 

 

 

воды в водохранилище

 

 

 

гидростанций

необходимо

особенно

в водоемах.

Поэтому

при

сооружении

 

 

 

 

 

 

связанных

с

и

учитывать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тщательно

 

исследовать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

комплекс проблем

 

 

 

 

хозяйства

изменением

экологической среды и влиянием на различные

отрасли

 

 

 

 

 

 

образом,

чтобы оно ограничивалось социально-приемлемым

страны

таким

 

 

 

 

 

 

. Особое место

при проектировании и

возведении ГЭС

допустимым

 

 

уровнем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

так

 

называемых

занимает вопрос о надежности их

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотин, в частности

 

 

 

международной

«больших

плотин» (плотины высотой

 

более

 

15

м по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

).Больших

 

 

 

 

 

 

,

по

данным на 1998

 

год,

построено

44

 

 

 

 

 

 

 

плотин в мире

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

классификации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, зарегистрированных

тысячи.

Из

25

410 гидроузлов с большими

 

 

 

 

 

плотинами

 

 

 

 

 

25%

имеют в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по

Большим

 

 

 

 

 

, 6440 или

Международной

комиссией

Плотинам

 

25410

плотин

только

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

своем

составе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, что из

 

 

 

 

 

 

 

 

в

гидростанции (примечательно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сделано к

Китае

насчитывается

16

000

плотин

- это примечание лишний раз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

).

В

таблице

10.3

вопросу

о понимании

социальной важности

гидроэнергетики

 

 

 

 

 

данные о целях использования больших плотин

в мире.

 

 

 

 

приведены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

10.3

.

Основные

цели использования

больших

 

год

по состоянию на 1998

плотин

в

мире

 

 

 

 

Многоцелевое

Исключительно

 

Всего

видов

 

 

Назначение плотин

целевое

j

 

 

 

 

 

использования

 

 

использование

 

 

использование

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

12173

 

Орошение

 

8620

3553

 

 

 

 

 

 

 

2.

Выработка

 

3759

2681

 

6440

 

 

электроэнергии

 

 

 

 

 

 

 

3.

2644

2654

 

5298

 

Водоснабжение

 

 

 

4388

 

2866

 

I

4.

Регулирование

стока

1522

 

 

 

1792

 

2577

 

5.

Отдых и туризм

785

 

 

 

448

 

6.

Обеспечение навигации

62

386

 

 

7.

Рыборазведение

24

389

 

413

 

266

 

857

 

 

 

 

8.

Неизвестное

 

591

 

 

 

14587

 

32594

 

 

18007

 

 

 

Всего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

634 Эта

Установленная

мощность

всех гидростанций мира составляет

 

 

2 460 млрд. кВт-ч электроэнергии в год.

,

которые

вырабатывают

млн. кВт

 

 

 

 

электроэнергия составляет 18,5 % от общей выработки и одновременно

479

составляет всего

выработки в мире

(

27,6

табл.

% от

10.4

)

 

.

экономически

целесообразного

потенциала

Таблица

10.4

.

Мировой

потенциал

выработки

гидроэлектроэнергии

1.

Полный

потенциал

40

000

млрд. кВт

год

 

 

ч /

2.

Технически возможный для использования

14

000

млрд. кВт

ч /год

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Экономически целесообразный

8 905

млрд. кВт

ч /год

 

хля использования

 

 

 

 

 

 

4.

Фактически используемый

2

460

. кВт

ч /год

млрд

 

 

Большие

плотины

,

как

уже

отмечалось

ранее

,

являются

сложными

сооружениями, и

каждая из

них

сооружения, большие размеры

,

, как правило, уникальна. Сложность

огромные нагрузки на него создают

определенную

опасность

для жизни людей, поэтому во избежание

экологических

катастроф надежности плотин при их создании

уделяется

особое внимание. Несмотря

на это, в мире за последние 200 лет произошел ряд

крупных

катастроф

(

табл

.

10.5

)

.

Таблица

10.5

.

Последствия

некоторых

крупных

катастроф

 

Плотина

1.

Байлесс (США)

 

2.

Бузей ( Франция )

 

3.

Вайонт (Италия

 

 

)

 

4.

Вега де Терра ( Испания)

5.

Глено (Италия

 

6.

)

 

Зербино ( Италия

 

 

)

 

7.

Койна (Индия)

 

8.

Макчу II ( Индия )

 

9.

Мальпасе (Франция)

10.

Пуэнтес ( Испания

11.

Саут Форк ( США

)

)

12.

Сен Френсис (США)

13.

Тетон (США)

 

14.

Тигра (Индия)

 

15.

Шеффильд (Великобритания)

16.

Эль Абра (Алжир)

|

Год

 

ката

¬

 

строфы

1911

1895

1963

1959

1923

1935

1967

1979

1959

1802

1889

1928

1976

1917

1864

1927

Тип плотины

Г'1

Г (К) А К К Г Г 3 А Г (К)

Г (К) г

3 Г (К) 3 г (К)

Высота, м

15,2 20 261,5 34 49 16,5 103 26 60,5 52,4 22 62,5 93 24 29 43

Объем водохра¬

нилища,

106 м3 1 7 168 8 5 18 2780 100 47 52 18,5 46 308 126 3 30

Число жертв

75 85 1900 144 500 130 216 2000 420 680 2250 428 И 1000 240 209

*) каменной

Обозначения типов плотин: Г -

кладки, К - контрфорсная; А -

гравитационная

Г (К)

;

 

арочная. 3

-

грунтовая

 

 

- гравитационная

(земляная).

из

Разрушение плотины является

крупным

поэтому вопросы безопасности

гидросооружений

при их проектировании и возведении.

 

экологическим

 

бедствием,

должны стоять во главе

угла

 

480

Говоря о

 

безопасности и

надежности любого сооружения, необходимо

прежде всего конкретизировать

тот смысл, который вкладывается в

эти

понятия,

 

 

 

, которые

должны

быть использованы для их оценки. От

и те критерии

 

строгого употребления этих терминов

для

слишком частого и не всегда

характеристики

прочности,

устойчивости, безаварийности и

долговечности

 

 

 

 

для

понятия безопасности и надежности приобрели весьма широкий смысл и

их оценки часто используются

те

или иные

частные критерии,

отражающие

лишь одну из сторон этих многогранных понятий

(см. гл.9

)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свойство

Надежность, как уже указывалось ранее, - это техническое

объекта, характеризующее его способность выполнять определенные

 

функции

 

такими

в определенных

условиях

эксплуатации.

Она

характеризуется

 

 

и

 

 

долговечность, ремонтопригодность

качествами, как

безотказность,

сохраняемость

. Для конкретных

объектов

и условий их

 

эксплуатации

эти

свойства

могут

иметь различную относительную значимость

.

 

 

 

 

 

 

 

 

используется

Иногда вместо надежности

или физической

безопасности

понятие

вероятности разрушения, т.е. вероятности того,

что произойдет

 

 

 

 

 

 

 

 

разрушению сооружения

 

 

 

 

,

которое

приведет к аварии или

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

событие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не

Надежность заменяет.

является

составной

частью

безопасности,

но

отнюдь

ее

Понятие безопасности сооружения имеет более широкий

философский

 

 

 

и

смысл, так

как помимо технических аспектов включает экономические

социальные, а также психологические аспекты,

связанные

с чувствами

живущего в непосредственной близости от сооружения населения, а также с

моральным

ущербом, в том числе и международным, который может нанести

разрушение или

повреждение сооружения

той

стране,

организации

и

 

 

 

, строили

и

эксплуатировали

сооружения.

инженерам, которые проектировали

характеристика

не создавать

Безопасность сооружения - это его

опасности

для жизни и здоровья людей,

а также для экономической

инфраструктуры

и окружающей среды как в

период

строительства

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

,

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в период его эксплуатации

 

 

 

 

 

 

 

сооружения так

 

 

США» следующим

образом

Так,

например, «Бюро мелиорации

которая

определяет

безопасность плотин: «Безопасная плотина -

это

та,

своим присутствием не подвергает население

недопустимому

риску».

подразумевает не только

Таким образом,

это определение безопасности

необходимость оценки риска, но и выяснение его «допустимости», т.е. оценки,

как уже отмечалось выше, социально-приемлемого уровня ущерба.

 

 

оценке так и с

К сожалению, в настоящее время не существует единого подхода к

«допустимого» риска как с точки зрения потери человеческих жизней,

точки зрения ущерба для инфраструктуры и окружающей природной

среды

.

Возвращаясь к понятию надежности, т.е. к оценке технического

риска

разрушения или повреждения самого сооружения, следует отметить, что ни

481

одно сооружение,

каким бы совершенным

оно ни

было, не

может

рассматриваться

как «абсолютно

надежное».

Всегда

существует

риск

 

разрушения сооружения,

который

связан

как

с

повреждения

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, который

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непредвиденными

природными явлениями, так и с самим человеком

 

 

 

 

 

, построил и эксплуатирует

сооружение.

 

 

 

 

 

 

 

запроектировал

 

 

 

 

надежности является

то, что

она

Отличительным

признаком

(надежность) характеризуется

вероятностными

процессами, так как все

участ

¬

вующие в рассмотрении

параметры прочности

устойчивости и

долговечности

так же, как и

силовые

воздействия, сами по себе имеют

стохастическую

(случайную

)

природу.

 

В инженерной практике всегда приходится оперировать

с системами, о

которых

что-то

неизвестно.

Особенно очевидно это проявляется

при

. В

проектировании

и строительстве сооружений на естественных

основаниях

этом

случае степень

нашего

незнания

определяется

естественной

неоднородностью массивов,

вызывающей

непостоянство их физических

 

 

 

 

,

 

 

 

, и точностью определения

этих

 

 

 

 

а, следовательно

 

 

 

параметров, так и сложностью

 

 

 

 

 

 

 

параметров в натурных условиях.

 

 

на

скальных

 

При проектировании

и

строительстве сооружений

массивах

, являющихся трещиноватыми и анизотропными средами, большое

значение

приобретают следующие факторы

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

характеристики

прочности и деформируемости

оснований

определяются

 

 

 

 

 

затем эти

на локальных участках в поле или на образцах в лаборатории и

характеристики распространяются на все основание, причем степень

достоверности

 

такого переноса определяется, в

свою

 

очередь

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

),

выдержанностью

характеристик по объему массива (его

однородностью

а также числом

и

точностью экспериментальных

определений

;

 

 

 

 

 

 

 

 

-

геометрические параметры трещин в скальном

основании

(азимуты

 

углы падения, длина, густота и т.п.) имеют вероятностную природу;

и

-

нагрузки, воспринимаемые

сооружением

ледовые), а также возможные в процессе

могут носить случайный характер;

, гидравлические,

(сейсмические

также

эксплуатации перегрузки

 

-

расчетная

математическая модель неизбежно аппроксимирует

реальный

массив с определенной степенью приближения, что

в полной

мере

относится

и к выбранным методам расчета, учитывающим лишь группу

 

.

 

 

 

«наиболее важных» с точки зрения инженера, факторов

 

 

 

 

 

 

 

или

В общепринятой сегодня

инженерной

практике оценка устойчивости

прочности

конструкции

 

осуществляется

методом

вычисления

коэффициента

запаса, который практически представляет собою

отношение

максимальной

нагрузки,

которую может

выдержать

сооружение, к

 

 

позволяет

. Такое

определение

коэффициента запаса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эксплуатационной

 

 

 

возможной

 

перегрузки,

так и

для оценки

использовать

его как для

оценки

 

потери прочности в рассматриваемом

сечении

.

 

 

возможности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

482

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, как

Однако использование таких детерминистических

коэффициентов

 

 

 

 

 

судить

о

 

 

 

 

 

 

,

не позволяет

коэффициенты запаса, устойчивости, перегрузки и др.

 

 

 

вероятности отказа элемента или конструкции, а, следовательно

 

не позволяет

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

Чем

в полной мере судить об имеющемся риске или о надежности сооружения.

сложнее система, чем более сложным является механизм взаимодействия ее

,

чем меньше мы знаем о ее работе

и чем менее достоверна

параметров, а также

 

 

 

 

 

 

этапе проектирования

наша информация, тем более эффективным на любом

является использование

вероятностных

подходов. Вероятность разрушения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сооружения с одним и тем же коэффициентом запаса, равным 1,5, может

варьироваться от 10

до 10

 

при увеличении числа исследований

механических

'2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

характеристик

от

5

до

20.

Зачастую малая

достоверность

исходных данных, неточности

расчетной

 

 

модели и, как следствие этого, погрешности в окончательных результатах могут

зародить сомнение в полезности расчетов надежности. Поэтому крайне

важно

понять,

когда

и

для

чего

нужны

расчеты

надежности

.

Вероятностная

оценка надежности сооружения на стадии технического

проектирования позволит проверить корректность принятых решений,

выявить

слабые места

проекта и

 

выработать

определенные

рекомендации

по

 

как

с помощью конструктивных

повышению надежности

сооружения

поправок, так

и за

 

счет

уточнения

исходной информации, которая

 

 

 

 

 

 

определяющим

образом влияет на уровень надежности сооружения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

Это гораздо более

правильный

подход, нежели численная

оценка

надежности единственным

коэффициентом

запаса (иногда с точностью

до

 

 

 

 

 

сотых), который пытается учесть все неопределенности исходной информации

с помощью множества

вспомогательных

коэффициентов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для оценки надежности сооружения или его основания, как

используются критерии прочности, устойчивости или деформации.

правило,

, понятие

надежности связано с

возможностью

 

Как уже говорилось

 

сооружения

и поэтому оно

нарушения работы или разрушением самого

 

является составной частью безопасности. Однако для суждения о безопасности

следует рассмотреть те последствия, к которым может привести авария

сооружения

:

- -

- -

опасность для

жизни людей;

 

 

 

самого сооружения и потери,

экономический ущерб

(включая стоимость

связанные с прекращением его нормальной

эксплуатации

);

 

и

психическим

социальный

ущерб,

связанный

с

физическим

травматизмом;

 

 

среде

.

 

 

 

ущерб, причиненный окружающей

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно, что не все

из

количественно, не говоря уже о

перечисленных травматизме и

факторов могут

гибели

людей.

 

быть

оценены

В таблице

различного типа и

10.6 числа

приведены объявленных

данные жертв в

по количеству

период 1800-1983

разрушений гг.

483

Таблица 10.6. Количество разрушений плотин (П) и число объявленных

жертв (Ж) е период 1800-1983 гг.

 

 

|

Земляные

 

 

Бетонные

 

 

 

Вспомо¬

Обрушение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гатель¬

 

 

 

Плотины

 

 

 

 

 

 

 

 

!

и каменно¬

 

 

 

плотины

 

 

 

 

 

ные

 

 

массивов

 

 

 

 

Всего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неизвест

 

 

 

 

Страна

 

набросные

 

 

и плотины

 

 

!

соору¬

 

в водохра¬

 

 

 

¬

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ного типа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотины

 

 

из кладки

 

 

 

жения

 

 

нилище

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( затворы)

 

 

 

ж

 

 

 

 

ж

 

 

 

 

ж

;

 

 

 

П

 

 

П

 

Ж

 

 

 

!

П

 

ж

 

П

 

!

 

 

П

 

П

 

 

 

 

 

 

Ж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индия

 

3

 

 

3100

 

 

1

 

 

1000

 

 

.

 

-

 

-

 

-

 

! .

 

-

 

4

 

 

4100

 

 

Италия

 

-

;

 

 

 

 

2

 

 

700

 

 

 

 

 

. -

 

1 1

 

!

2600

 

 

-

 

-

 

3

 

 

3300

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

США

 

17

 

 

2573

 

 

5

 

 

541

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

3

 

14

1

25

 

 

3128

 

 

Германия

 

1

 

 

1

 

 

2

 

 

1268

'

 

:

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

[

3

 

 

1269

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Япония

 

-

 

 

-

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

1

;

1

 

-

 

 

 

 

;

1

 

: 1200

!

2

 

 

1201

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Бразилия

 

1

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

1

 

 

1000

;

 

Испания

 

1

 

 

40

 

 

2

 

 

752

 

 

 

 

1

 

30

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

 

4

 

 

822

 

 

Франция

 

1

 

 

4

 

 

2

 

 

521

 

 

 

 

 

!

 

 

-

 

 

-

 

1 .

 

 

 

3

 

 

525

1

 

Великобритания

 

1

 

 

238

 

 

1

 

 

! 16

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

,

254

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алжир

 

-

 

 

 

 

1

2

 

 

219

 

 

1

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

!

219

 

 

Индонезия

 

1

 

 

200

 

 

-

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

!

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СССР

 

1

 

 

145

 

 

-

 

 

-

 

 

i

 

г""

...

 

 

-

 

 

-

 

 

 

1

 

 

145

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Корея

!

1

 

 

120

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

120

 

 

Чили

 

1

 

 

100

 

 

-

 

 

-

 

 

 

 

-

 

-

 

-

 

 

-

 

 

 

 

-

 

1

 

 

100

1

 

Колумбия

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

-

 

 

 

 

1

 

80

 

-

 

 

-

 

 

-

 

-

 

I

 

 

80

 

 

Филиппины

 

1

 

j

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

80

 

'

Чехословакия

 

1

 

65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

65

 

 

Аргентина

 

1

!

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

25

 

 

Канада

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1214

 

1

!

1

 

 

ВСЕГО

 

33

!

7692

 

 

17

 

 

5017

 

 

 

 

3

 

111

 

1

 

 

2600

 

 

4

 

 

58

16634

 

 

Разрушения

 

39

0

 

 

8

 

 

0

 

 

 

 

0

 

0

 

0

 

 

0

 

 

0

 

0

 

47

,

 

0

;

 

плотин без

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жертв

 

72

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

37

 

 

 

 

2600

 

 

4

!

300

 

105

 

 

158

 

 

Общее число

 

 

 

107

!

 

25

 

 

 

 

 

 

3

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разрушений и

 

 

I

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

число жертв на

 

 

!

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разрушение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечания: (*) включая 2187 жертв на >иотине Саут Форк, когда паводком

была разрушена плотина;

(**) - в результате бомбардировок.

Существуют различные подходы к оценке уровней надежности и

безопасности, так как до настоящего времени не выработано единого критерия,

исходя из большого разнообразия инженерных сооружений, их многоцелевого

назначения и индивидуальных особенностей строительства.

Для оценки допустимого уровня надежности сооружения можно

использовать различные методы:

1. Статистический анализ аварий, происшедших на уже построенных

сооружениях.

Такой анализ на базе различных имеющихся источников (ICOLD, 1973;

Ingles, 1983; Londe, 1984, 1988: Safety, 1983; Зотеев, 1982) дает следующие

484

приближенные

вероятности разрушения в

год

для различных

сооружений

 

-

для плотин вероятность разрушения

 

 

 

'4

 

составляет -10 ;

 

-

для зданий эта вероятность

 

 

 

 

 

'2

'4

 

составляет от - 710

до 10

;

-

для крупных мостов

3-10

3

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

для откосов карьеров

- от 5

 

'2

до 13

 

'2

.

 

 

10

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

При всей кажущейся простоте и очевидности определения «

существую

¬

щего» уровня надежности, этот метод страдает множеством недостатков,

связанных с

различием

типов

сооружения и его основания, годом его

по

¬

стройки, уровнем знаний в период

его

проектирования

, причиной аварии и

т.п.

, на протяжении

 

последних 90

лет

 

 

 

 

 

 

 

 

Например, как показывает

статистика

порядка 10

 

 

 

в

год. При

этом

вероятность

 

разрушения плотин составляет

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

набросных плотин

в 5

раз превышает

 

 

 

 

 

 

 

частота разрушений земляных и каменно-

 

 

 

2,1

против

 

0,4

частоту разрушений бетонных

плотин: в

среднем

 

 

 

 

 

 

 

 

,

что аварии и

 

разрушения

чаще

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Кроме того, следует отметить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соответственно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и в первые

5

лет

всего происходят при первом заполнении водохранилища

 

эксплуатации

плотины.

Затем,

в

течение довольно долгого

 

периода плотины

работают без аварий, но

по истечении

нескольких

десятилетий

аварии на

пло

¬

 

 

тинах ( но не

разрушения) учащаются

за счет старения плотин.

 

 

 

 

 

 

типа

В таблице 10.7

приведена

за

 

с

двадцатилетний период

 

статистика разрушения

плотин

1964

по 1983

год

(

 

, 1985

 

Lebreton

различного ).

\ !

i

Таблица 10.7.

Тип плотины

Статистика

разрушения плотин различного типа

в

период с

1964

-

1983

 

 

Число разрушений

 

 

 

Все

Н < 15 м

Н> 15

м

плотины

 

 

 

 

 

гг.

_

 

 

 

 

Примерное

 

число плотин

 

 

высотою

|

 

более 15 м

 

(Н> 15 м

 

 

)

I |

1

Частота

 

Н > 15

м

)

(

 

(Относи

 

 

¬

тельное число

разрушений

в год)

 

Земляные плотины

52

26

26

 

8

500

 

4

Каменно-набросные

11

1

 

ю"

 

2, МО

 

Гравитационные

3

2'

2

)

 

 

 

 

 

-104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

200

0,4

Контрфорсные и

 

 

(

4)

(5)

 

многоарочные

2

1

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

-

 

4

 

 

 

 

 

 

Авария затворов

 

j

12 700

 

-

 

42

 

Всего

72

30

 

1,7*10

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! !

Примечания:

 

 

 

 

 

в результате

аварии

(1) - две плотины затоплены паводком и

одна разрушена

вышерасположенной

по течению плотины; (2) - одна

плотина

затоплена

 

 

 

 

 

, образовавшейся

 

 

 

 

 

 

паводком, и вторая разрушена в результате воронки размыва

результате

 

; (3)

-

разрушение

плотины в

в нижнем бьефе при пропуске паводка

 

 

контрфорса

; (5) - разрушение в

опрокидывания; (4) - разрушение одного

.

 

 

 

 

 

 

 

 

основании

 

 

 

 

 

 

 

 

485

Большое значение

знаний инженеров

в

тот

имеет период

также год постройки плотины и уровень

. Профессор Бала Перти из Дельфтского

Университета Голландии в своем докладе на состоявшихся в Трондхейме

(Норвегия) заседаниях «Гидроэнергия-97» продемонстрировал, что из всех

построенных до 1900 года больших плотин были разрушены 4%, в то время как

для плотин, построенных после 1950 2,2 %, а для плотин, построенных

всего 0,5%.

года, процент разрушенных

в период 1950-1986 годов,

составил уже

он составил

2

.

Оценка

уровня

безопасности

на

основе

мнений

экспертов

Этот химической

метод получил широкое распространение в

ядерной

промышленности, при оценке риска землетрясений

энергетике,

(Fell, 1994).

в В

качестве

примера

можно

привести

шкалу

допустимого

риска

,

разработанную

экспертами

в

Австралии

(

Ingles

,

1983

)

:

Таблица 10.8. Допустимый риск в год (Австралия

Риск для жизни человека

510

5

 

 

 

Персональный материальный ущерб

2

-

10

3

 

Персональный травматизм

1

-

10

'

 

 

 

 

"

 

 

Социальный материальный ущерб

2 1 0 2

 

 

 

 

Травматизм третьих лиц

4

-10

2

 

Потеря репутации

4

 

102

)

Рассматривая

эту

таблицу

можно

отметить

достаточно

высокие

значения

допустимого риска. Это происходит довольно часто. Люди, как

значительно более высокий риск идут добровольно, чем в случае,

правило, на

когда этому

риску

их

подвергают

без

их

согласия

.

Так,

например,

люди

спокойно

строят

свои

жилища и сооружения на это добровольный риск.

искусственной насыпи,

 

"2

,

естественных склонах с вероятностью обрушения 10

В то же время при строительстве вблизи их жилища

жители требуют надежности не менее 10

. Это

'5

 

 

свидетельствует

о

том,

что

добровольно

люди

могут

принять

риск

в

1000

раз

превышающий

риск

принудительный.

На

рисунке

10.3

приведена

диаграмма

критериев

допустимого

риска

плотин, предложенных различными государственными и профессиональными

организациями (Salmon and Hartford, 1995; Hartford, 1995)

 

Данная таблица свидетельствует

об отсутствии единого взгляда на

проблему количественной оценки допустимого риска. Действительно, если

принять вероятность разрушения 10

4

,

то в Великобритании

предельно

допустимым по законодательству риском

будет считаться риск, если жертвой

станут

1000

человек

,

а

в

Голландии

-

если

10

человек

.

486

5 L

К i 3 >

n re a

J

0

z

g 1 CQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч\

i

 

 

 

d .

 

НЕДОПУ:

тимый

 

 

\

\

 

 

ч.

 

 

 

РИск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

'

\

Ч

 

)

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

ч

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

N

 

ч

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч *

 

 

 

 

 

 

 

\

\

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

ч

 

 

 

 

ч

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

ч

\

 

 

Ч

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

N

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

&

 

Ч

 

Ч

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чч

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ч

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

У

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОПУСК мый

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

\

 

 

'

-

 

х

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

РИС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

'

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

1000

 

 

 

10000

 

Законодательство

Великобритании

 

 

 

 

 

 

1

-

предельно допустимое

значение

2

-

выше необходимо

обоснование

3

-

риск незначителен

 

 

 

 

 

 

Законодательство

 

 

 

Голландии

4

-

предельно допустимое

значение

 

 

-

для уже существующих плотин

5

предельно допустимое

значение

 

 

 

для новых плотин

 

 

 

 

 

 

Предложение

 

 

 

"В.С.Hydro" (Canada)

 

6

- граница допустимого

 

 

 

 

 

социального риска

 

 

 

 

 

Предложение

 

 

 

Австралийского Комитета

 

 

 

по Большим плотинам

 

7

- верхний допустимый

предел

 

8

- выше необходимо обоснование

Потенциальное число

жертв

 

Рис

.

10.3

Предложенные

критерии

 

социального

определения риска

допустимого

В

условиях отсутствия

количественных

методов оценки возможного

в некоторых странах широко

используются

ущерба,

в настоящее время

 

 

 

 

Эти

качественные оценки

возможных

последствий

разрушения сооружения.

 

 

возможного

риска.

 

состоят из трех категорий

классификации, как правило,

 

 

 

 

 

 

ния

Один

из примеров такой

классификации риска возможности

разруше

плотин

или обрушения естественных склонов

и

откосов

с соот

ветствующими

рекомендациями

приведен в таблице Ю.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬ ¬

Таблица

10.9

.

Классификация

уровня

риска

разрушения

плотин

*

)

Уровень риска

А. Высокий

риск

потенциальный

Б. Значительный

потенциальный

 

риск

 

В. Малый

 

потенциальный

 

риск

 

Возможные

последствия разрушения

К этой

категории относятся

 

, разрушение которых

плотины

 

 

 

 

 

может быть сопряжено с

жертвами или серьезными

 

 

и

последствиями

для здоровья людей, окружающей среды

инфраструктуры.

 

 

 

 

 

 

экономической

, расположенные

 

К этой

категории относятся

 

 

плотины

 

 

 

 

 

преимущественно

в удалении

от крупных населенных

 

 

,

разрушение

которых

может привести

к серьезному

пунктов

. Угроза для

жизни

людей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

материальному ущербу

 

 

 

 

 

 

 

 

маловероятна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

Плотина расположена в сельском

 

 

 

 

 

или малообжитом районе

где возможная

авария может в крайнем случае

повлечь

 

повреждение сельских построек и дорог. Это плотины

с

 

 

 

 

 

 

 

, быстрое опорожнение

 

 

небольшими водохранилищами

для жизни

людей

.

 

 

которых

не представляет

опасности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*) Категория

изменении ситуации

риска разрушения ниже по течению.

плотины

должна

быть

пересмотрена

при

487