Что такое гидродинамическая авария и виды гидродинамических аварий
Гидродинамические аварии. Кто виноват и что делать?
17 августа 2019 года — печальная десятая годовщина аварии на Саяно-Шушенской ГЭС.
В результате этого чрезвычайного происшествия 75 семей потеряли своих родных и близких, было разрушено сооружение электростанции и выведено из строя дорогостоящее оборудование, тонны воды обрушились на близлежащие селения и уничтожили жилье, животных, посевы.Турбинное масло попало в воды Енисея, масштабы экологической катастрофы увеличились в разы.
Однако авария на Саяно-Шушенской ГЭС – не единственный пример гидродинамической аварии в истории человечества. О страшной катастрофе на плотине Сент-Франсис в Калифорнии можно узнать в главе 5 «Гидродинамические аварии» учебника ОБЖ, 8 класс под редакцией С. Н. Вангородского.
Казалось бы, если гидроэлектростанции так опасны, почему нельзя запретить их работу? К сожалению, такова цена прогресса.
Электричество стало неотъемлемой частью нашей жизни, принесло в дома тепло и свет, и с каждым днем используется все шире и шире.
Различные электрические приборы облегчают домашний труд. Автомобили легким движением руки ученых и изобретателей превращаются в электромобили, и первые электрические автобусы развозят пассажиров по городу.
Чтобы получить электричество, можно сжигать на ТЭЦ природные ископаемые — нефть или газ, использовать энергию ядерных превращений, как на атомных электростанциях, или переводить энергию воды и ветра в электрическую.
Запасы полезных ископаемых на планете не безграничны, атомная энергия не так безопасна, как казалось на первый взгляд, и сейчас взгляды ученых направлены к возобновляемым природным источникам энергии: воде и ветру. Так, энергия, полученная на российских гидроэлектростанциях, значительно дешевле, чем полученная на ТЭЦ.
Однако гидроэлектростанции — это не только процветание, доступная электроэнергия, рабочие места для людей. Это еще и опасность гидродинамической аварии.
Гидродинамическая авария — это непредвиденная критическая ситуация, связанная со значительным повреждением гидротехнического сооружения или его структурных частей.Основной характеристикой аварии такого типа является неконтролируемое движение колоссальных объемов жидкости, приводящих к разрушениям и затоплению прилегающих территорий.
Возможные причины гидродинамических аварий
Кто виноват и что делать? Пожалуй, эти два вопроса задают чаще всего не только в классической литературе.
На первый вопрос, после тщательного расследования каждой аварии, отвечают компетентные органы: специальные комиссии, следственный комитет и другие.
Причины можно разделить на две части:
Природные обстоятельства — наводнения, ливни, паводки, землетрясения;
Человеческий фактор — неточности в проекте (три миллиметра на чертеже могут превратиться в пару метров на реальной конструкции), дефекты или низкое качество материалов, нарушение техники безопасности и неправильная эксплуатация. А также диверсии и подрывы.
Так, 18 августа 1941 года в ходе ожесточенных боев красной армии с фашистскими захватчиками была взорвана плотина Днепровской ГЭС в Украине.Точное число погибших не установлено по сей день. По неточным подсчетам речь идет примерно о 50 000 жертв.
Однако единой причины чаще всего не существует. В большинстве случаев череда стечений обстоятельств, природных факторов и человеческого разгильдяйства приводит к катастрофе и многочисленным жертвам.
Гидродинамические аварии: причины и последствия
Гидродинамическая авария – это чрезвычайное событие, связанное с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его части, и неуправляемым перемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопления обширных территорий. К основным потенциально опасным гидротехническим сооружениям относятся плотины, водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы).
Последствиями гидродинамических аварий являются:
Вода относится к наиболее опасным и непредсказуемым природным явлениям. Людям, чтобы обезопасить свои поселения и при этом иметь необходимый запас воды, приходится строить специальные гидротехнические сооружения. Они создают разницу в гидроуровнях. До сооружения располагается верхний бьеф (высокий уровень воды), а после – нижний.
Плотины и дамбы относятся к наиболее распространенным гидротехническим объектам. Можно встретить также запруды и водозаборные сооружения. Все они являются потенциально опасными и требуют постоянного контроля со стороны соответствующих организаций.
В результате их разрушения или поломки происходит большой неконтролируемый выброс воды, в результате чего возникает чрезвычайная ситуация сопряженная с гибелью людей, животных и многочисленными разрушениями. Это называется гидродинамической аварией (определение и презентация в энциклопедии Fireman.club).
Что делать в такой ситуации, к каким последствиям нужно быть готовым и можно ли ее предупредить, рассмотрим в данной статье.
Причины возникновения
Разрушение плотины или дамбы может происходить по естественным причинам или из-за деятельности человека. К природным силам, способным вызвать прорыв гидротехнического объекта относятся: землетрясения, паводки, сильные и продолжительные ливни, ураганы, оползни. Естественная коррозия бетонных конструкций также способна привести к аварии, но сейчас чаще всего распространены грунтовые плотины.
Различные неточности в проектировании, ошибки при сооружении объектов, дефекты материала или его низкое качество, взрывы, диверсии, военные действия вблизи гидродинамических сооружений относятся к причинам, которые связаны с человеческой деятельностью.
При обнаружении хоть малейшего риска прорыва плотины производят действия по ее укреплению и предотвращению прорыва. Во время весенних паводков осуществляется регулярный сброс воды из объекта.
В зависимости от объема и силы выброшенной воды различаются следующие виды гидродинамических аварий:
Последствия и поражающие факторы
В результате гидродинамической аварии происходит затопление местности, часто сравнимое с катастрофой. Образовавшаяся волна стремительно обрушивается на местность, расположенную в низине.
К главным поражающим факторам в таких ситуациях относят:
Силу волны при прорыве сооружения можно сравнить с ударной воздушной волной от взрыва. Однако не каждое затопление становится катастрофичным. Для получения статуса чрезвычайной ситуации учитывается его длительность, глубина, границы зоны возможного подтопления, а также высота волны и скорость потока должна быть максимальной.
К первичным последствиям гидродинамических аварий относятся:
Последующими, вторичными последствиями можно назвать:
В зоне катастрофы могут возникать частые пожары из-за обрыва и повреждения линий электропередачи. Обвалы и оползни также становятся последствием аварии в результате сильного размыва грунтового слоя.
Существуют и остаточные явления прорыва гидротехнического сооружения долговременного характера. Это изменение ландшафта, экологии, снижение плодородия почвы.
Как себя вести в зоне ЧС
В местностях с риском прорыва дамб заранее предусматривается система предварительного оповещения, а также создается план эвакуации с указанием пунктов сбора. Для оповещения используются сирены, гудки, громкоговорители, а также средства массовой информации (радио, телевидение).
Жителям, проживающим внизу нижнего бьефа, следует заранее ознакомиться с наиболее удобным эвакуационным маршрутом. Чаще всего они прокладываются к ближайшим возвышенным точкам на данной местности. В каждом доме на такой экстренный случай должен быть приготовлен рюкзак с необходимым минимальным набором вещей, у людей в погонах такой комплект называется “тревожный чемоданчик” о составе тревожного чемоданчика Вы можете прочитать в нашей статье.
Как следует себя вести, если вы услышали оповещение о прорыве плотины и приближении потока воды?
Необходимо придерживаться следующих рекомендаций четко и без паники:
В случае, если катастрофа застала вас врасплох, то попробуйте укрыться от надвигающейся волны. Для этого вполне подойдет любое место на возвышенности (дерево, верхний этаж здания, крыша дома).
Сигнал Угроза катастрофического затопления
Четко контролируйте свои запасы питьевой воды и пищи. Помните, что помощь к вам может прийти только спустя 1-2 дня. Не употребляйте продукты, которые были подтоплены. Они могут вызвать отравление.
Действия после аварии
Вернувшись домой, следует быть предельно осторожными и внимательными. Прежде чем войти в жилище, снаружи осмотрите стены и крышу на предмет сильных повреждений или разрушений. Откройте двери и окна, чтобы проветрить помещение.
В первую очередь проверьте газовое оборудование на исправность. Не прибегайте к использованию открытого огня, пока не убедитесь в отсутствии утечки газа, о действиях при утечке газа Вы можете прочитать в нашей статье. Все коммунальные системы (электропроводка, водопровод, канализация) также следует подвергнуть тщательному осмотру. Лучше, если это сделает специалист.
Воду следует откачивать постепенно. Не забудьте про подвал и колодец. Перед тем, как начать уборку, жилище следует просушить.
Для того чтобы подобные аварии происходили как можно реже следует при строительстве водоудерживающих объектов обеспечить их высокое качество и надежность. С этой целью в 1997 году был принят Федеральный закон РФ 117-ФЗ от 21.07.1997 «О безопасности гидротехнических сооружений», который закрепляет ответственность уполномоченных лиц и регулирует все вопросы касательно безопасности этих конструкций.
Самой основной предупредительной мерой гидродинамических аварий является постоянное наблюдение за состоянием плотин, а также тесное сотрудничество с метеорологическими службами.
О безопасности смотрите в видео
Предупредительные мероприятия
Если Вы проживаете на прилегающей к гидроузлу территории, уточните, попадает ли она в зону воздействия волны прорыва и возможного катастрофического затопления. Узнайте, расположены ли вблизи места Вашего проживания возвышенности, и каковы кратчайшие пути движения к ним.
Изучите сами и ознакомьте членов семьи с правилами поведения при воздействии волны прорыва и затопления местности, с порядком общей и частной эвакуации. Заранее уточните место сбора эвакуируемых, составьте перечень документов и имущества, вывозимых при эвакуации.
Запомните места нахождения лодок, плотов, других плавсредств и подручных материалов для их изготовления.
Как действовать при угрозе гидродинамической аварии
При получении информации об угрозе затопления и об эвакуации безотлагательно, в установленном порядке выходите (выезжайте) из опасной зоны в назначенный безопасный район или на возвышенные участки местности.
Возьмите с собой документы, ценности, предметы первой необходимости и запас продуктов питания на 2-3 суток. Часть имущества, которое требуется сохранить от затопления, но нельзя взять с собой, перенесите на чердак, верхние этажи здания, деревья и т.д.
Перед уходом из дома выключите электричество и газ, плотно закройте окна, двери, вентиляционные и другие отверстия.
Как действовать в условиях наводнения при гидродинамических авариях
При внезапном затоплении для спасения от удара волны прорыва срочно займите ближайшее возвышенное место, заберитесь на крупное дерево или верхний этаж устойчивого здания. В случае нахождения в воде, при приближении волны прорыва нырните в глубину у основания волны.
Оказавшись в воде, вплавь или с помощью подручных средств выбирайтесь на сухое место, лучше всего на дорогу или дамбу, по которым можно добраться до незатопленной территории.
При подтоплении Вашего дома отключите его электроснабжение, подайте сигнал о нахождении в доме (квартире) людей путем вывешивания из окна днем флага из яркой ткани, а ночью – фонаря. Для получения информации используйте радиоприемник с автономным питанием. Наиболее ценное имущество переместите на верхние этажи и чердаки. Организуйте учет продуктов питания и питьевой воды, их защиту от воздействия прибывающей воды и экономное расходование.
Готовясь к возможной эвакуации по воде, возьмите документы, предметы первой необходимости, одежду и обувь с водоотталкивающими свойствами, подручные спасательные средства (надувные матрасы, подушки).
Не пытайтесь эвакуироваться самостоятельно. Это возможно только при видимости незатопленной территории, угрозе ухудшения обстановки, необходимости получения медицинской помощи, израсходовании продуктов питания и отсутствии перспектив в получении помощи со стороны.
Как действовать после гидродинамической аварии
Перед тем, как войти в здание, убедитесь в отсутствии значительных повреждений перекрытий и стен. Проветрите здание для удаления накопившихся газов. Не используйте источники открытого огня до полного проветривания помещения и проверки исправности системы газоснабжения.
Проверьте исправность электропроводки, труб газоснабжения, водопровода и канализации. Пользоваться ими разрешается только после заключения специалистов об исправности и пригодности к работе. Просушите помещение, открыв все двери и окна. Уберите грязь с пола и стен, откачайте воду из подвалов. Не употребляйте пищевые продукты, которые находились в контакте с водой.
Гидродинамические аварии. Гидродинамические аварии их причины
Гидродинамическая авария — происшествие, связанное с выходом из строя (разрушением) гидротехнического сооружения или его частей и последующим неуправляемым перемещением больших масс воды.
На ГТС постоянно воздействуют водный поток, колебание температуры, льды, наносы, статические и гидродинамические нагрузки, происходит истирание поверхности, коррозия металлов, выщелачивание бетона, гниение древесных конструкций (или их истачивание живыми организмами). Поэтому со временем растет вероятность разрушения того или иного сооружения и затопления водой прилегающей территории. Причем опасны не только прорывы плотин на больших водохранилищах — опасен прорыв задвижки в сельском пруду, разрыв водотока на территории города, предприятия.
Причинами гидродинамических аварий являются:
• результаты действия сил природы (землетрясения, ураганы, наводнения);
• износ и старение оборудования;
• воздействие человека (терроризм, нанесение ударов ядерным или обычным оружием по ГТС, крупным естественным плотинам);
• некачественное выполнение строительных работ.
• размывы и перемещения больших масс грунта;
• перемещения с большими скоростями обломков разрушенных зданий и сооружений (таранное воздействие).
Прорыв плотины — начальная фаза гидродинамической аварии, то есть процесса образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа, устремляющегося через проран в нижний бьеф. Основным последствием прорыва плотины является затопление местности. В зависимости от его масштабов и последствий различают:
• затопление, повлекшее смыв плодородной почвы или отложение наносов на обширных территориях.
Проран — узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки или определенный участок реки, возникший в результате разлива излучины в половодье. В проран устремляется волна прорыва.
Волна прорыва — волна, образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеющая, как правило, значительную высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой таранного действия (с водой перемещаются также камни, доски, бревна, различные конструкции и проч.).
Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки. Например, в равнинных районах скорость волны прорыва колеблется от 3 до 25 км/ч, в горных и предгорных местах она может достигать 100 км/ч. Высота волны прорыва изменяется от 2 до 12 м. Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны.
За последние 70 лет произошло более тысячи аварий на крупных гидротехнических сооружениях, в основном — из-за разрушения основания плотин (40%). Другими распространенными причинами аварий являются превышение расчетного сбросового расхода, т. е.
перелив воды через гребень плотины (23%), слабость конструкции (12%) и неравномерные осадки (10%).
Катастрофическое затопление (возникновение наводнения) — гидродинамическое бедствие, являющееся результатом разрушения искусственной или естественной плотины и заключающееся в стремительном затоплении ниже расположенной местности.
Катастрофическое затопление характеризуется следующими параметрами:
• высотой и скоростью волны прорыва;
• расчетным временем прихода гребня и фронта волны прорыва в определенное
• границами зоны затопления;
• максимальной глубиной затопления;
Катастрофическое затопление распространяется со скоростью волны прорыва и приводит к затоплению обширных территорий слоем воды от 0,5 до 10,0 м и более всего за 1530 мин. Образуются зоны затопления. При прорывном паводке и некатастрофическом затоплении эти параметры значительно меньше.
Зоной возможного затопления при разрушении ГТС называют часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затапливаемой водой.
Прогнозирование времени прорыва естественных плотин базируется на прогнозе подъема уровня воды до 80-85% высоты перемычки водохранилища (с учетом данных прогноза ближайшей метеостанции).
Все зоны возможных, в т. ч. катастрофических, затоплений и характеристики волны прорыва наносятся на карты или специальные планы, составляемые для гидроузлов и крупных плотин. Держателями этих документов являются органы управления ГО и ЧС, министерства, ведомства и их службы на местах, возводящие и эксплуатирующие гидротехнические сооружения. По действующему законодательству, местные жители должны постоянно информироваться о грозящих им опасностях.
Основными поражающими факторами гидродинамической аварии являются:
• разрушительная волна прорыва;
• водный поток и спокойные воды, затопляющие территорию и ближайшие объекты. Воздействие волны прорыва во многом аналогично действию воздушной ударной
Гидродинамическая авария
Гидродинамическая авария – это авария на гидротехническом сооружении, приводящая к образованию и распространению с большой скоростью потока воды, создающего угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации. Такие гидротехнические сооружения, разрушение (прорыв) которых приводит к гидродинамической аварии, являются гидродинамически опасными объектами. Прорыв плотины является начальной фазой гидродинамической аварии и представляет собой процесс образования прорана (узкого протока в теле насыпи плотины, косы, отмели или спрямленного участка реки, образовавшегося в результате размыва излучины в половодье) и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа через проран в нижний бьеф. Волна прорыва, образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеет значительные высоту гребня (в диапазоне от 2 до 12 м, а иногда и более) и скорость движения (от 3 до 25 км/ч, а для горных и предгорных районов — порядка 100 км/ч) и обладает большой разрушительной силой. Высота волны и скорость ее движения зависят от размера прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бьефе, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы.
Основным следствием прорыва является катастрофическое затопление местности (гидродинамическое бедствие). 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 распространяется вначале со скоростью волны прорыва, а через некоторое время приводит к образованию зон затопления — обширных частей местности, прилегающей к реке (озеру, водохранилищу), покрытых слоем воды от 0,5 м до 10 м и более. В зависимости от последствий на территории возможного затопления выделяют зону вероятного катастрофического затопления, на которой ожидается или возможна гибель людей, сельскохозяйственных животных или растений, повреждение или уничтожение материальных ценностей, а также ущерб окружающей среде. Зоны вероятного катастрофического затопления определяются заранее на стадии проектирования гидротехнического сооружения. Параметры зоны зависят от размеров водохранилища, напора воды и др. характеристик конкретного сооружения, 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, или 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.
Возможные негативные последствия крупных гидродинамических аварий:
Вторичные последствия:
Основу анализа гидродинамической аварии составляет расчет прохождения волны прорыва при повреждении сооружения и оценка возникающих последствий, в том числе построение карты затопления населенных пунктов и территории. По скорости движения волны прорыва и ее высоте выделяются зоны опасности и основные неблагоприятные последствия. Оценивается опасность активизации экзогенных и эндогенных процессов, образование селевых потоков, формирование застойных зон с неблагоприятным бактериологическим режимом и подъем по ложу водохранилища донных отложений, содержащих токсические вещества и др. вредные примеси.
Долговременные последствия гидродинамических аварий связаны с остаточными факторами затопления — наносами, загрязнениями, изменением элементов природной среды. Для предупреждения гидродинамических аварий необходимы: соблюдение норм и правил проектирования, создания и эксплуатации гидротехнических сооружений, разработка предупредительных и профилактических мер для их нормального функционирования. В связи с ростом рисков террористической инициации гидродинамической аварии одним из важнейших мероприятий становится организация соответствующей охраны и непрерывного мониторинга состояния гидротехнических сооружений.
Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том I (А–И); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: Московская типография № 2, 2006.
Дополнительный материал в статье: Гидродинамические аварии
