Тактика спасательных работ и ликвидации последствий при прорыве плотины водохранилища

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кафедра безопасности жизнедеятельности

Тактика спасательных работ и ликвидации последствий при прорыве плотины водохранилища

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к выпускной квалификационной работе

Уфа 2006

Аннотация

Пояснительная записка к дипломной работе по дисциплине «Тактика спасательных работ и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций» (СД.03) специальности «Защита в чрезвычайных ситуациях» на тему «Тактика спасательных работ и ликвидации последствий при прорыве плотины водохранилища».

ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ, ПЛОТИНА, ВОЛНА ПРОРЫВА, АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНЫЕ И ДРУГИЕ НЕОТЛОЖНЫЕ РАБОТЫ, ЗАТОПЛЕНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ, ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ, ЗОНА БЕДСТВИЯ.

В дипломной работе приведено описание и расчет чрезвычайной ситуации на гидротехнических сооружениях (прорыв плотины с последующим прохождением волны прорыва и затоплением). На основании исходных данных и результатов прогнозирования показано инженерное обеспечение предупреждения и ликвидации данной чрезвычайной ситуации, его особенности и управление, приведены способы борьбы с факторами, приводящими к ЧС. Кроме того, проведено планирование аварийно-спасательных и других неотложных работ в зоне ЧС (перечень АСДНР, технология спасательных работ, подготовка документов, обеспечение безопасности), показана организация взаимодействия работы спасательных, аварийно-восстановительных формирований РСЧС с силами Министерства обороны, Министерства внутренних дел и Федеральной службы безопасности Российской Федерации.

В заключение работы приведены предложения по повышению устойчивости функционирования объекта.

Пояснительная записка на стр. 59, табл. 11, использованных источников - 15.

Содержание

Аннотация

Введение

1. Аварии на гидротехнических сооружениях (прорывы плотин)

1.1.Описание рассматриваемой чрезвычайной ситуации

1.2.Основные принципы и требования к организации аварийно-спасательных и других неотложных работ в рассматриваемой зоне поражения

1.3.Основные понятия, термины и определения

1.4.Природа возникновения и классификация факторов чрезвычайной ситуации

1.5.Анализ рассматриваемой чрезвычайной ситуации в сравнении с реально происшедшими авариями в истории

2. Исходные данные для проектирования

2.1.Характеристика чрезвычайной ситуации

2.2.Характеристика населенного пункта, состояние дорожной сети

2.3.Прогнозирвоание чрезвычайной ситуации

2.3.1.Прогнозирование развития факторов чрезвычайной ситуации

2.3.2.Прогнозирование последствий воздействия факторов чрезвычайной ситуации

3. Организация инженерного обеспечения предупреждения и ликвидации чрезвычайной ситуации

3.1. Цели и задачи инженерного обеспечения, его организационные, правовые и экономические нормы

3.2. Особенности организации и управления инженерным обеспечением

4. Способы борьбы с факторами, приводящими к чрезвычайной ситуации

5. Планирование аварийно-спасательных и других неотложных работ в зоне чрезычайной ситуации

5.1.Перечень аварийно-спасательных и других неотложных работ, необходимых для ликвидации чрезвычайной ситуации

5.2.Основные мероприятия по защите населения при катастрофических затоплениях, выбор оптимального варианта

5.3.Расчет необходимых сил и средств формирований

5.4.Подбор спасательной техники для выполнения работ в зоне чрезвычайной ситуации и их выдвижение на место

5.5.Планирование необходимых аварийно-восстановительных в зоне чрезвычайной ситуации (восстановление дорог, мостов)

5.6.Меры безопасности при выполнении аварийно-восстановительных и других неотложных работ

6. Организация взаимодействия работы спасательных и аварийно-восстановительных формирований с силами Министерства обороны, Министерства внутренних дел и Федеральной службы безопасности РФ

7. Предложения по повышению устойчивости функционирования объекта и населенного пункта

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Створы реки Уфа с параметрами волны прорыва и затопления

Приложение 2. Иллюстрации

Приложение 3. Расчет убежища гражданской обороны, размещенного в зонах возможного затопления

Введение

В древних цивилизациях жизненно важным фактором было управление водными ресурсами с целью обеспечения орошения и водоснабжения. Древний Египет можно назвать родиной первых гидротехнических сооружений, где до наших дней сохранились остатки одного из самых ранних ГТС – плотины Сад Эль-Кафар, построенной приблизительно между 2950 и 2750 гг. до н. э. Но бум гидротехнического строительства пришелся на последние 30-40 лет, когда было построено более 85% всех существующих в мире плотин. Водохранилища стали неотъемлемой чертой ландшафта многих стран мира, важным элементом их национальной экономики, в т.ч. и России [1].

Сегодня в Российской Федерации не так уж много рек, на которых не было бы хоть одного водохранилища. На территории России на данном этапе проблема обеспече­ния безопасности гидротехнических сооружений является достаточно острой, т.к. сохраняется опасность гидроди­намических аварий. В стране эксплуатируется более 30 тыс. водохранилищ и не­сколько сотен накопителей промышленных стоков и отходов. Имеется около 60 крупных водохранилищ емкостью более 1 млрд. м³. Гидротехнические сооруже­ния на 200 водохранилищах и 56 накопителях отходов эксплуатируются без рекон­струкции более 50 лет и находятся в аварийном состоянии. Например, особенно остро стоят проблемы состояния бетона первых столбов плотины Саяно-Шушенской ГЭС, ремонта плотины и берегоукрепления Боткинского водохранилища в Пермской области, реконструкции берегозащитной дамбы в г. Юрьевце Ивановской облас­ти, замены затворов шлюзов и укрепления ограждающих дамб на Волго-Донском судоходном канале, укрепления стен камер и замены ворот шлюзов на водных путях Волжского и Камского бассейнов.

При проведении приватизации крупных промышленных предприятий часто не учитывалось, что в их состав входят водохранилища. Это привело к появлению около тысячи потенциально опасных водоемов, не имеющих официальных вла­дельцев. Такие и другие водохранилища промышленных объектов чреваты высо­кой гидродинамической опасностью. В аварийном и предаварийном состоянии находится ряд гидроузлов в Челябинс­кой области, в нижних бьефах которых проживает свыше 65 тыс. человек. Не луч­шее положение дел на гидротехнических сооружениях еще 14 водохранилищ.

Находясь, как правило, в черте крупных населенных пунктов или выше их и являясь объектами повышенного риска, гидротехнические сооружения, главным образом плотины, при разрушении могут привести к образованию волн прорыва, катастрофическому затоплению обширных территорий, населенных пунктов, объек­тов экономики, гибели людей, длительному прекращению судоходства, сельско­хозяйственного и рыбопромыслового производства. Гидродинамические аварии с прорывами плотин на Киселевском и Тирлянском водохранилищах показали, ка­кие тяжелые последствия могут иметь подобные происшествия.

Подобная ситуация сложилась и в Республике Башкортостан. Уникальность ее территории по разнообразию природно-климатических и геологических условий, значительному промышленному потенциалу со сложной транспортной инфраструктурой и, как следствие, наличие большего количества источников повышенной опасности позволяют отнести её к территориям, к которым должны предъявляться особые требования с позиции безопасности. В том числе гидродинамической, ведь в Башкортостане эксплуатируется 444 гидротехнических сооружения, а возможные зоны затопления при прорывах только водохранилищ могут иметь площадь 2,7 тыс. кв. км, что соответствует 1,9% территории республики [2].

В общем же подпорные гидротехнические сооружения доказали свою надежность и долговечность – многие из них функционируют десятки и даже сотни лет. Особенно надежны в эксплуатации современные гидросооружения. В то же время материалы мировой статистики и события недавних лет свидетельствуют о том, что аварии на гидроузлах возможны, они могут привести к повреждению и разрушению плотин и примыкающих к ним сооружениям. По данным Комитета по авариям и разрушениям Международной Комиссии по большим плотинам (СИГБ), ежегодно в мире происходит более 3 тысяч аварий, нередко с большим материальным ущербом и человеческими жертвами [1].

По сведениям, приведенным в [1] общая площадь затоплений в случае прорыва в республике составляет 1273,9 км², численность населения, проживающего в зонах возможного затопления – 271,1 тыс. человек. И хотя данные приведены только для гидротехнических сооружений, имеющих расчет волны прорыва плотин при возможных авариях на них, цифры велики. Поэтому в случае чрезвычайной ситуации только умелые действия по спасению людей, оказанию им необходимой помощи и приведению аварийно-спасательных работ в очагах поражений при чрезвычайной ситуации позволят сократить количество погибших, сохранить здоровье пострадавшим, сократить материальные потери.

Все это означает, что необходимо рассмотреть сценарии возможных аварий, предусмотреть оценку и составление карт последствий разрушения ГТС, разработать рекомендации по оповещению и спасению людей, заранее планировать аварийно-спасательный и другие неотложные работы, организацию обеспечения населения и формирований, а также координацию взаимодействия работы Министерства по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий РФ с другими ведомствами.

Целью данной дипломной работы является организация спасательных, аварийно-восстановительных и других неотложных работ при ликвидации последствий прорыва плотины гидроузла, а объектом исследования явились гидротехнические сооружения ГЭС и два поселка городского типа, расположенных ниже створа плотины, с населением 3,9 и 3,1 тыс. человек.

1. Аварии на гидротехнических сооружениях (прорывы плотин)

Серьезную опасность для населения, техносферы и природной среды пред­ставляют аварии на гидротехнических сооружениях. В соответствии с Федеральным законом «О безопасности гидротехнических сооружений» [5] такими сооружениями являются: плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводне­ний и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохо­зяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвра­щения вредного воздействия вод и жидких отходов.

1.1. Описание рассматриваемой чрезвычайной ситуации

Аварии на гидротехнических сооружениях многообразны. Наиболее опасные из них — гидродинамические аварии. Гидродинамическая авария — это авария на гидротехническом сооружении связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации (ГОСТ Р22.05-94). К основным гидротехническим сооружениям, разруше­ние (прорыв) которых приводит к гидродинамическим авариям, относятся пло­тины и шлюзы.

Плотины — это гидротехнические сооружения (искусственные плотины) или природные образования (естественные плотины), создающие разницу уровней по руслу реки. Искусственные плотины представляют собой гидротехнические соору­жения, созданные человеком для своих нужд и включающие плотины гидроэлек­тростанций, водозаборов в ирригационные системы, дамбы, перемычки, запруды и др. Естественные плотины возникают в результате действия сил природы, например, в результате оползней, селей, лавин, обвалов, землетрясений. Перед пло­тиной вверх по водотоку накапливается вода и образуется искусственное или есте­ственное водохранилище.

Участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами называется бьефом. Верхним бьефом плотины является часть реки выше подпорного сооружения (плотины, шлюза), а часть реки ниже подпор­ного сооружения называется нижним бьефом.

Водохранилища могут быть долговременными или кратковременными. Долго­временным искусственным водохранилищем является, например, водохранили­ще верхнего бьефа плотины гидроэлектростанции, оросительной системы. Долго­временное естественное водохранилище может образоваться в результате пере­крытия реки после обвала твердых скальных пород. Кратковременные искусствен­ные плотины создаются для временного изменения направления течения реки при строительстве гидроэлектростанций (ГЭС) или других гидротехнических сооружений. Кратковремен­ные естественные плотины возникают в результате перекрытия реки рыхлым грун­том, снегом или льдом.

Прорыв плотины является начальной фазой гидродинамической аварии и представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа через проран в нижний бьеф. Проран — узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье.

В результате прорыва плотины возникает волна прорыва, образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеющая, как правило, значительные высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушитель­ной силой. Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от раз­мера прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бьефе, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы. Скорость продвижения волны прорыва колеблется в пределах от 3 до 25 км/ч (для горных и предгорных районов — порядка 100 км/ч). Высота волны прорыва находится в диапазоне от 2 до 12 м, а иногда и более.

Основным следствием прорыва плотины при гидродинамических авариях является катастрофическое затопление местности.

Катастрофическое затопление — это гидродинамическое бедствие, являюще­еся результатом разрушения искусственной или естественной плотины и заключа­ющееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной мест­ности и возникновении наводнения. Потенциальное катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:

-           максимально возможными высотой и скоростью волны прорыва;

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

-           границами зоны возможного затопления;

-           максимальной глубиной затопления конкретного участка местности;

-           длительностью затопления территории.

Затопление, вызванное прорывом плотины, распространяется вначале со скоростью волны прорыва и приводит через некоторое время после него к затопле­нию обширных территорий слоем воды от 0,5 до 10 м и более. Образуются зоны затопления. Зоной возможного затопления при разрушении гидротехнических сооружений называется часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затопляемой в этом случае водой. В зависимости от последствий воздействия гидропотока, образующегося при разрушении гидротехнических сооружений, на территории возможного затопления следует выделить зону вероятного катастро­фического затопления. Этой зоной является зона вероятного затопления, на которой ожидается или возможна гибель людей, сельскохозяйственных животных или растений, повреждение или уничтожение материальных ценностей, а также ущерб окружающей природной среде (ГОСТ Р22.0.03-95). Зоны вероятного катастрофи­ческого затопления определяются заранее на стадии проектирования гидротехни­ческого сооружения. Параметры зоны зависят от размеров водохранилища, напора воды и других характеристик конкретного гидроузла, а также от гидрологических и топографических особенностей местности. Зоны вероятных, в том числе катаст­рофических, затоплений и характеристики волны прорыва отражаются на картах или в специальных атласах, составляемых для гидроузлов и крупных плотин.

К катастрофическим затоплениям местности могут привести и прорывы есте­ственных плотин, например прорывы озер, подпруженных ледником, прорывы моренных озер.

Основными поражающими факторами катастрофического затопления явля­ются динамическое воздействие волны прорыва и водного потока, а также воз­действие спокойных вод, затопивших территорию и объекты. Воздействие волны прорыва во многом аналогично действию воздушной ударной волны, образую­щейся при взрыве. Существенными отличиями этих поражающих факторов явля­ются гораздо меньшая скорость и более высокая плотность вещества у волны прорыва.

В результате крупных гидродинамических аварий могут прерываться подача электроэнергии, прекращаться функционирование ирригационных или других водохозяйственных систем, а также объектов прудового рыбного хозяйства, раз­рушаться или оказываться под водой населенные пункты и промышленные пред­приятия, выводиться из строя коммуникации и другие элементы инфраструкту­ры, гибнуть посевы и скот, выводиться из хозяйственного оборота сельскохозяй­ственные угодья, нарушаться жизнедеятельность населения и производственно-экономическая деятельность предприятий, утрачиваться материальные, культур­ные и исторические ценности, наноситься ущерб природной среде, в том числе в результате изменений ландшафта, гибнуть люди.

Вторичными последствиями гидродинамических аварий являются загрязнения воды и местности веществами из разрушенных (затопленных) хранилищ про­мышленных и сельскохозяйственных предприятий, массовые заболевания людей несельскохозяйственных животных, аварии на транспортных магистралях, ополз­ни, обвалы.

Долговременные последствия гидродинамических аварии связаны с остаточ­ными факторами затопления — наносами, загрязнениями, изменением элементов природной среды [2].

 

Согласно международной классификации различается по последствиям пять типов аварий на плотинах.

Тип разрушения	Характер разрушения и его последствий
Разрушение Р-1	Значительное разрушение катастрофического характера, в результате которого восстановление сооружения невозможно
Разрушение Р-2	Разрушение, после которого можно восстановить и эксплуатировать плотину.
Повреждение П-1	Плотина не разрушилась благодаря своевременно принятым мерам.
Повреждение П-2	Авария при первом наполнении водохранилища, не сопровождающаяся разрушением плотины благодаря сработке водохранилища и другим своевременно принятым мерам.
Повреждение П-3	Повреждение плотины во время ее строительства, не помешавшее заполнению водохранилища после принятых мер при завершении строительства.

Примечание: