Оценка последствий катастрофического затопления на производственном объекте (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Сибирский государственный технологический университет

, ,

БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ

КАТАСТРОФИЧЕСКОГО ЗАТОПЛЕНИЯ

НА ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОБЪЕКТЕ

Учебное пособие

Красноярск

2006

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………4

Принятые в тексте условные сокращения….…………….………………6

1  ФАКТОРЫ РИСКА ПОВРЕЖДЕНИЯ ПЛОТИН И ВОДОХРАНИЛИЩ ГЭС………. ………………………………….…………………............................7

1.1  Экзогенные и криогенные процессы…………….....……………………………7

1.2  Наводнения………………………………………………….……..…………….10

1.3  Землетрясения……………………………………………………………………13

1.4  Недостаточное гидрологическое и инженерно-геологическое обоснование проектов ……………………...………………………………...….......................13

1.5  Войны и политические конфликты...……………….………….………..14

2  ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА ГИДРОСООРУЖЕНИЯХ………………………. ……………………………………21

2.1  Мониторинг гидротехнических сооружений…………….………….......21

2.2  Прогнозирование потерь и ущерба……………………….…….……......28

3 ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ КАТАСТРОФИЧЕСКОГО ЗАТОПЛЕНИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОБЪЕКТЕ………………………………………………

3.1 Поражающие факторы …………………………………………….....

3.2 Расчёт параметров волны прорыва

3.3 Построение графика движения волны прорыва………………………...

3.4 Оценка последствий в зонах затопления………………………………

4 РАЗРАБОТКА ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ОБЪЕКТЕ ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ АВАРИИ … .31

4.1 Проведение аварийно – спасательных и других неотложных работ.. 31

4.2 Организация медицинской помощи……………………………………

4.3 Эвакуация персонала предприятия…...………………………………..53

Контрольные вопросы для самоподготовки………………………… ……..62

Ключевые слова………..……………………………………………… ……64

Список использованных источников………………………...……… …….66

ПРИЛОЖЕНИЯ ………….…………………………………………………..69

вВЕДЕНИЕ

Конец XX и начало XXI века характеризуется в истории раз­вития человеческого общества опасным ростом количества и масштабов аварий и катастроф, неблагоприятных проявлений стихийных природных процессов, риска повреждений экологически опасных сооружений, обострением политических кризисов и социальных конфликтов. Все эти события дестабилизируют экономику стран, приводят к приумножению пострадавших от различных бедствий людей, прямых и косвенных ущербов.

В России чрезвычайные ситуации (ЧС) в значительной степени связаны с антропогенными, социальными факторами.

В большинстве возникающих экстремальных ситуаций (аварии на производствах и объектах энергетики, авиа - и морские катастрофы, автодорожные аварии и др.) повинен человек. К этому фактору добавляются причины, характерные для современного состояния экономики страны разрыв хозяйственных связей, износ оборудования и техники, падение технологической дисциплины, снижение квалификации кадров, проявление стрессовой нагрузки на население из-за снижения жизненного уровня и политической и экономической нестабильности и т. д. (Фалеев, 1999).[1].

Экономические потери от аварий и катастроф достигли в Российской Федерации 6-7% валового внутреннего продукта и есть тенденция их увеличения. Одновременно расширяется география возникновения ЧС и число хозяйственных объектов, подвергающихся неблагоприятному воздействию природных и техногенных факторов (Рогозин, 2000)[2]. Ежегодно количество погибших по данным МЧС возрастает в среднем на 4%, а материальный ущерб на 10%.

Между тем значительная часть населения Российской Федерации проживает на территориях, наиболее подверженных воздействию опасных факторов и составляющих 32% общей площади страны. В этих зонах плотность населения (14 чел/км2) почти в 2 раза выше средней плотности по России 8 чел./км2 (Фалеев, 2002) [3].

Высок риск аварий и катастроф на крупных экологически опасных объектах, к которым относятся и подпорные гидротехнические сооружения (плотины и водохранилища, дамбы, перемычки, пруды накопители и т. д.).

Плотины и водохранилища, построенные в различных странах, в разных по природным условиям регионах, зарекомендовали себя в целом устойчивыми и долговечными сооружениями, многие из них эксплуатируются десятки, сотни и даже тысячу лет.

Так, в Англии 50% плотин построено более 80 лет тому назад, в Испании десять плотин функционируют более 1600 лет (Иващенко, 1998)[4]. В верховьях Рейна до сих пор эксплуатируется старейшая в Европе ГЭС Рейнфельден, построенная в 1880 г. (Крамер, 2003)[5].

Но большинство плотин построено современными методами, на основе современных проектов. Однако мировая статистика и события последних лет свидетельствуют о том, что возможность их повреждений и разрушений исключить нельзя. Более того, вероятность аварий на гидросооружениях и крупных техногенных аварий на других объектах имеет тенденцию роста, особенно после их эксплуатации более 30-40 лет.

По данным Международной комиссии по большим плотинам (СИГБ) в настоящее время в мире построено более 45000 больших плотин. В соответствии с определением комиссии большой считается плотина высотой 15 и более метров от основания. Плотины высотой от 5 до 15 м, имеющие объем водохранилища более 3 млн м3, также относятся к разряду больших. Из указанного числа больших плотин более 60% являются грунтовыми. Наибольшее их число в Нидерландах (100%) и в Англии (67%), наименьшее - в Норвегии (1%) и в Австрии (12%). Приблизительно на 40% плотин различных типов были зафиксированы аварии, а также прорывы напорного фронта [6].

Наиболее надежными оказались бетонные плотины, примерно в 3 раза менее надежны каменно-земляные. Надежность плотин определяется также вариацией высоты, временем постройки сооружения и еще целым рядом факторов (Калустян, 1995; Барабанова, 1994) [7, 8]. Из общего числа аварий около 37% произошли на насыпных каменно-земляных плотинах вследствие перелива воды через их гребень.

Катастрофические аварии за всю историю эксплуатации подпорных сооружений наблюдались во многих развитых и развивающихся странах. Анализу их причин и последствий посвящен целый ряд исследований и публикаций.

В историю гидротехники вошли колоссальные катастрофы, вызванные прорывом дамб на реках Хуанхе и Янцзы, Миссисипи и Миссури, на Дунае, в Голландии. Крупные аварии плотин произошли в США, Франции, Италии, Индии, Бразилии, Южной Корее и других странах. Наиболее трагические последствия от повреждения плотин ГЭС и водохранилищ имели место в CША. (плотины Биг Томсон, Каньон Лейк, Сен Френсис, Титон. Причиненный ущерб от аварии на плотине Титон в бассейне р. Колорадо превысил 1 млрд долл. (Авакян, Полюшкин, 1989)[9].

Масштаб национальных бедствий приобрели известные аварии плотин в Италии - Грено и Вайонт. В последнем случае из-за подземных толчков в водохранилище на реке Пьяве обрушился оползень, вызвавший перехлест образовавшейся волны через плотину (общее количество пострадавших составило 30000 человек).

Во Франции в 1959 г из-за горных просадок под фундаментом была разрушена плотина Мальпассе на реке Рейран, погибло 421 человек, уничтожена со всем персоналом военно-воздушная база, ущерб оценен в 68 млн. долл.

Аварии с большими ущербами были на плотинах в Индии (Мачху-2), в Бразилии (Орос), в Южной Корее (Хаиокири). Перечисленные 10 аварий в различных странах вызвали гибель 8000 чел. (Радкевич, 2000) [10].

На территории России эксплуатируется более 300 тыс. водохранилищ и несколько сотен накопителей стоков и промышленных отходов. Имеется 60 крупных водохранилищ с объемами более 1 км3. Топливно-энергетический комплекс располагает 350 гидротехническими сооружениями, среди них 100 ГЭС с наиболее крупными водохранилищами. Для судоходства используются более 700 водохранилищ, в сельском хозяйстве - более 200 гидротехнических сооружений [там же].

Из 18 крупнейших по объему водохранилищ мира шесть расположены в России (Братское - 169, Красноярское - 73, Зейское - 68, Усть-Илимское - 59, Куйбышевское - 58, Рыбинское - 25 км3), а также Бухтарминское - 50 км3 в Казахстане. Самые крупные водохранилища в мире - Оуэн Фоллс в Уганде на реке Виктории (бассейн реки Нила) — 205 км3 и Кариба на реке Замбези в Зимбабве - 180 км3. Братское водохранилище занимает третье место. Из 10 крупнейших по площади затоплений водохранилищ мира три созданы в нашей стране. Из них 3-е место занимает Куйбышевское водохранилище, 4-е - Братское, 6-е - Рыбинское.

Из 25 наиболее мощных гидроэлектростанций мира 6 построены в России, из них Саяно-Шушенская ГЭС занимает 4-е место.

Плотины водохранилищ большинства ГЭС России мощностью более 10 мВт отличаются высокими напорами (от 50 до 100 м и более) и расположены в горных или предгорных районах. Преимущественно равнинные ГЭС имеют плотины с напором до 50 м.

Чрезвычайную опасность представляют повреждения и разрушения больших плотин и водохранилищ, т. к. с увеличением высоты плотин и объемов водохранилищ повышается степень риска, которому подвергаются население, хозяйственные и природные объекты в нижних бьефах гидроузлов. Также велика, но менее изучена, опасность для верхних бьефов, связанная с опорожнением водохранилищ.

ПРИНЯТЫЕ В ТЕКСТЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

1 ФАКТОРЫ РИСКА ПОВРЕЖДЕНИЯ ПЛОТИН И ВОДОХРАНИЛИЩ ГЭС

Для оценки безопасности гидротехнических сооружений применяется классическая мера риска: произведение двух величин - вероятности аварий сооружений и ущербов от них. Нормативные документы допускают использование вероятностных оценок надежности при выборе и обосновании проектного решения и его оптимизации. Однако не исключаются и иные подходы, позволяющие учитывать влияние не только количественных, но и качественных факторов (Иващенко, 1998)[4].

Риск аварий или разрушения крупных гидротехнических со­оружений (высоких плотин, дамб обвалования и др.) можно отнести к трансграничным, т. к. последствия разрушения таких сооружений могут затрагивать население, природные и хозяйственные объекты не только больших регионов, где эти сооружения находятся, но и территории ряда соседних государств.

Управление риском это заблаговременное его предвидение, выявление влияющих факторов, разработка и принятие мер по его снижению до приемлемого уровня, т. е. осуществление превентивных мер (Акимов и др., 2001)[11]. Иначе говоря, снижение риска аварий и катастроф предполагает три этапа действий: прогноз и предупреждение, реагирование, ликвидация последствий.

Плотины и водохранилища, построенные в различное время, зарекомендовали себя в целом устойчивыми сооружениями. Однако анализ статистики аварий и повреждений гидросооружений, даже построенных самыми современными методами, свидетельствует о невозможности достижения их абсолютной безопасности. Вероятность аварий порядка 0,0001-0,00001 допускают и современные, в том числе российские нормы (Иващенко, 1998)[4]. Т. е. риск аварий на гидротехнических сооружениях существует всегда и определенный уровень риска "заложен" в нормы их безопасности. Важно знать, какой уровень риска или безопасности приемлем и обеспечивает достижение максимальной выгоды при минимальной опасности.

В гидротехнике значения нормативного риска в целом согласуются со статистическими данными аварий на сооружениях. А именно, 1аварий в год в зависимости от типа сооружений и других факторов.

Число аварий на гидросооружениях в последние годы имеет тенденцию роста наряду с ростом крупных техногенных аварий и катастроф на других объектах. Это связывают с взаимодействием целого ряда факторов. Их изучение является одним из элементов анализа географии риска, предусматривающего "систематизацию и типизацию всех возможных видов риска".

В России не было разрушения больших плотин, но нестандартные аварийные ситуации возникали неоднократно. В бывшем СССР известен прорыв в Таджикистане в 1987 г. небольшого горного Саргазонского водохранилища объемом 2,7 млн м3 и высотой плотины 23 м, вызвавший гибель 32 человек и нанёсший большой материальный ущерб. Но в основном плотины и запруды разрушались на малых реках, поскольку часто сооружались без необходимого обоснования данными гидрологических наблюдений и для расчетов которых принимались сечения русел рек, чаще всего недостаточные для пропуска максимальных расходов воды. В последние годы произошли аварии на небольших плотинах водохозяйственного назначения в Башкортостане, Свердловской и Калужской областях, в Калмыкии, Волгоградской области, а также на плоти­нах малых ГЭС в Ленинградской области, на Алтае и других регионах.

В настоящее время состояние многих крупных и подпорных сооружений не полностью удовлетворяет требованиям надежной эксплуатации.

Наряду с общеизвестными причинами, увеличивающими риск повреждения или разрушения дамб и плотин, существует ряд факторов, характерных в большей степени в настоящее время только для России и стран СНГ и относящихся к разряду социально-политических и экономических. К этим факторам относятся превышение нормативных сроков эксплуатации целого ряда подпорных сооружений, нарушение работы отдельных узлов и запаздывание или отсутствие профилактических ремонтов в связи с финансовыми трудностями, эксплуатация ГЭС в нерасчетных режимах и многое другое.

Бесхозные малые и средние по размерам водохранилища представляют серьезную опасность, т. к. велика угроза прорыва их плотин при интенсивном снеготаянии и продолжительных летне-осенних осадках. Незапланированный и несогласованный с общими мероприятиями в период половодий и паводков спуск этих водохранилищ может усугубить последствия наводнений.

Угрожает безопасности гидросооружений их старение. Большинство из них эксплуатируется более 30 лет. Согласно данным мировой статистики именно поэтому возрастает веро­ятность аварий и повреждений гидроэнергообъектов. Эта проблема приобрела особую актуальность в связи с введением в действие Федерального закона "О безопасности гидротехниче­ских сооружений"[12].

Старение отражается на безопасности гидротехнических сооружений через воздействие целого ряда факторов. Прежде всего, резкого возрастания вероятности аварий гидросооружений в возрасте 30-40 лет, которого достигла или достигнут в ближайшее время, значительная их часть.

Подпорные гидротехнические сооружения при авариях и разрушениях могут вызвать чрезвычайные ситуации на больших территориях, прежде всего затопление обширных регионов вследствие прохождения волны прорыва не только в пределах долин рек, но и на водоразделах, не только в пределах государств, где находится гидротехническое сооружение, но и далеко за их границами.

Современные особенности установления ущербов, анализ различных методик и формулировка задач оценки ущербов разработаны специалистами МЧС. Так, в соответствии с ними, знание величины ущерба необходимо для: его возмещения и страхования риска; обоснования мероприятий по предупреждению и ликвидации последствий ЧС; обоснования ассигнований из государственного бюджета; обоснования макроэкономического анализа и прогнозирования социально-экономического развития РФ с целью учета возможных ЧС природного и техногенного характера; учета ЧС, вызванных военными действиями и терроризмом.

В Министерстве по чрезвычайным ситуациям основным критерием оценки ущербов от ЧС, ранжируемых по степени тяжести последствий, является количество пострадавших людей и количество людей с нарушенными условиями жизнедеятельности, а также размер зоны проявления ЧС и минимальный размер компенсации ущербов. В МГУ ущербы от ЧС оцениваются по тяжести последствий и восстановимости потерь.

Основными факторами, определяющими размеры бедствий и ущерба при прохождении природных катастрофических наводнений и волн прорыва, являются высота подъема уровней воды, скорость продвижения гребня волны и площадь затоплений. В зависимости от этих факторов выделены четыре типа ущербов от на­воднений по их последствиям, учитывающим кроме гидрологических характеристик и их повторяемости (для природных наводнений) изменения социальных факторов и размеры материального ущерба - незначительные, ощутимые, значительные и катастрофические (таблица 5).

Наводнения (естественные и прорывные) - это прежде всего экологические потери, из которых главными являются демоэкологические, определяющие социальную значимость ущербов: морально-психологические травмы, заболевания и человеческие жертвы. Демоэкологические потери могут быть вызваны как непосредственно стихийными или техногенными катастрофами, так и их последствиями. Например, заболевания и гибель людей в результате загрязнения источников водоснабжения и ухудшения эпидемиологической обстановки вследствие прохождения волны прорыва или катастрофического половодья. Велики и недостаточно пока оцениваются психологические травмы - эмоциональные воздействия на людей (угрозы жизни и угрозы потери имущества). Нервные потрясения связаны также с картинами разрушений, гибелью людей и животных.

Таблица 5 - Типизация ущербов от последствий естественных и техногенных наводнений по масштабам их проявлений (Малик, 2003)

Ущербы от наводнений (естественных и волн прорыва)	Характеристика последствий (по гидрологическим данным, площадям затоплении социально-экономическим показателям и ущербам)	Повторяемость, раз в лет
1	2	3
Незначительные Ощутимые Значительные	небольшие подъемы уровней воды и площади, сохранение режима жизни и производственной деятельности, незначительный материальный ущерб затопления сравнительно больших участков речных долин, отдельные нарушения уклада жизни и производственной деятельности людей, частичная эвакуация населения, ощутимый материальных ущерб частичное или полное затопление долины реки, существенные нарушения производственной деятельности и резкие изменения уклада, массовая эвакуация населения материальных ценностей, материальный ущерб.	почти ежегодно 1 раз в 20-25 лет 1 раз в 50-100 лет
Катастрофические	затопления больших территорий( в том числе вне границ долин),паралич хозяйственной деятельности, полное изменений уклада жизни, огромный материальный ущерб, гибель людей.	1 раз в 100- 200 лет

Экономические потери и ущербы могут быть прямыми (непосредственными) или косвенными. К прямым потерям относятся разрушения жилых и промышленных объектов, памятников культуры, сельскохозяйственных объектов, коммуникаций, портов и причалов, рыборазводных заводов и рыбоводческих хозяйств, лесобирж, складов заготовленной древесины, потери сельскохозяйственной и промышленной продукции и др. Но еще более опасны и составляют основную часть экономических по­терь косвенные ущербы, вызванные последствиями разрушительного воздействия экстремальных половодий, паводков и волн прорыва: сокращение производства, прекращение водоснабжения и выработки электроэнергии, нарушение связи, судоходных и водных путей сообщения, вынужденное освоение новых земель, переселение людей и т. д.

При подсчете ущербов в большинстве случаев не учитываются потери, связанные с непригодностью в период наводнений поверхностных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Поэтому прибегают к использованию подземных источников, расположенных вне зоны затопления или резервных источников, пригодных для питьевого водоснабжения, что существенно удорожает потери.

В период наводнений проявляется еще много "вредных" воздействий вод, ущерб от которых не всегда можно оценить: размыв и разрушение берегов рек, озер, водохранилищ, плотин, дамб, подтопление подземными водами городов и целых регио

нов, заболачивание земель, эрозия почв, развитие оврагов и т. д. Очень существенны и будут расти экономические затраты на прогнозные и профилактические работы по предотвращению катастроф. К косвенным ущербам справедливо относят также спад торговых и банковских операций, уменьшение доходов, в том числе вследствие прекращения производства, снижения плодоро­дия почв, и урожая сельскохозяйственных культур, замены энергоисточников, увеличения транспортных расходов и др.

К косвенным ущербам относят убыль рабочей силы и сокращение производства из-за эвакуации населения, пострадавшего от наводнений и т. п. Косвенный ущерб должен включать также расходы на лечение пострадавших, на санитарно-эпидемиологические мероприятия и др. (Пырченко, 2000).

Опасно, когда экономические потери и ущербы (прямые и косвенные) приближаются к той критической отметке, когда государство не в состоянии их восполнить.

 

Рис. 1 - Средний многолетний социально-экономический ущерб от последствий наводнений на территории России, трлн руб./год (в ценах апреля 1997 г.):

1 — плотность населения по экономическим районам (чел/км2); 2 - количество городов и поселков городского типа; 3 — ущерб (на основании материалов и др., 1997)

Рассмотренную закономерность "распределения" ущербов подтвердили события 2001 г., когда в период прохождения весеннего половодья в 29 субъектах РФ произошло по данным МЧС 37 чрезвычайных ситуаций, причем наибольшее их число - в Сибирском, Дальневосточном и Приволжско-Уральском регионах. Общий ущерб от половодья 2001 г. по предварительным данным составил 6 млрд рублей.

Велики ущербы также в Центральном, Северо-Кавказском и северо-западном районах. В горных районах опасны наводнения, формирующиеся на реках дождевого, ледникового и снежно-ледникового питания, особенно при различном сочетании этих факторов.

Важной составной частью проблемы безопасности гидросооружений и снижения ущербов является страхование населения от ЧС, которое должно строиться и решаться на основе общих принципов страхования с учетом специфических особенностей различных последствий от ЧС природного или техногенного характера.

Система страховой защиты - эффективное средство компенсации ущербов от ЧС, а также снижения затрат на возмещение потерь за счет федеральных и региональных бюджетов и спосо­бом экономического давления на различные ведомства, хозяйственные организации и частных лиц, принуждая их осуществлять мероприятия по снижению ЧС, обновлять оборудование, модернизировать производство и т. д.

В МЧС разработан Федеральный Закон "Об обязательном страховании гражданской ответственности за причинение вреда при эксплуатации опасного объекта". Закон определяет опасные производственные объекты, в том числе и гидротехнические сооружения, аварии на которых могут причинить вред здоровью или имуществу других лиц и окружающей природной среде.

Бесперебойное энергоснабжение зависит прежде всего от выработки энергии на ГЭС, в нормальных условиях непрерывно изменяющейся в течение суток, недель, месяцев, сезонов, лет. Первые четыре вида изменений связаны в основном с нуждами энергосистемы и потребностями в энергии. Годовые же колебания выработки ГЭС зависят от естественных колебаний водности рек и регулирующей способности отдельных водохранилищ или водохранилищ каскада в целом. Водноэнергетические расчеты при проектировании ГЭС обеспечивают гарантированную месячную, сезонную и годовую выработку электроэнергии (или мощ­ность ГЭС) определенной обеспеченности в пределах от 75 до 95%, которая устанавливается в зависимости от роли ГЭС - чем выше роль ГЭС в энергосистеме, тем больше обеспеченность. Все это свидетельствует о том, что при оценке надежности электроснабжения следует учитывать экстремальные ситуации - крайние маловодья (непредусмотренные проектом), использова­ние водных ресурсов водохранилищ не по проектному назначению, а главное, гипотетическую воз­можность аварий и катастроф на гидросооружениях.

Факторы риска, способные вызвать разрушения гидроузлов, основные виды аварий, сопутствующие процессы, явления, усиливающие или ослабляющие катастрофы, меры по предупреждению, предотвращению и устранению последствий разрушений.

- опасные стихийные явления: экстремальный сток, ледовые явления, нагоны, опасные метеорологические явления (бури, ураганы, ливни, снегопады, смерчи и т. д.), долговременные изменения климата, землетрясения, цунами, оползни, обвалы, снежные лавины и сели, подвижки ледников, вулканическое извержение.

- антропогенные: ошибки проектирования, несоблюдение строительных норм и правил эксплуатации сооружений

Виды аварий:

- сверхнормативный сброс воды;

- перелив через гребень плотины;

- повреждение или размыв тела плотины и береговых сооружений;

- нарушение фильтрационной прочности различных частей гидроузла;

- нарушение устойчивости или чрезмерные перемещения сооружений;

- неисправность, повреждение технологического оборудования;

- непрофессионализм, некомпетентность, халатность обслуживающего персонала;

- военные действия, террористические акты.

Последствия:

- формирование волн прорыва, затопление и подтопление местности в нижнем бьефе.

- опорожнение водохранилищ.

- вытеснение воды из водохранилищ при оползнях и обвалах, заполнение их наносами;

- потери на фильтрацию через тело плотины

Сопутствующие процессы:

- активизация экзогенных процессов: интенсивная эрозия в нижнем и верхнем бьефах, обрушение берегов, деформация русел и пойм. Активизация эндогенных процессов;

- возникновение "местных" очагов сейсмической активности;

- залповое поступление загрязняющих веществ и наносов из водохранилища, машинного зала (в т. ч. трансформаторного масла), разрушенных волной прорыва складов, хранилищ опасных токсичных веществ:

- формирование застойных зон в мелководных отчленениях долин, возникновение экстремальных бактериологических ситуаций.

Явления, усиливающие (ослабляющие) катастрофы

Число факторов, интенсивность их проявления.

Экологическое состояние региона.

Тяжелые погодные и климатические условия.

Уклон местности, ширина, конфигурация и геоморфологическое строение долины реки.

Время прихода гребня волны прорыва (сезон года, время суток).

Плотность населения. Степень хозяйственной освоенности территории, наличие опасных технологических процессов, хранилищ токсичных веществ.

Недооценка опасных последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Несовершенство системы обеспечения безопасности.

Заблаговременность оповещения населения.

Подготовленность населения, государственных служб и общественности к возможным катастрофам.

Меры по предупреждению, предотвращению и ликвидации последствий катастроф

Фундаментальные научные исследования, направленные на решение прикладных задач.

Повышение профессионального уровня и подготовка новых кадровспециалистов в области стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Организация служб мониторинга за опасными явлениями и состоянием гидроузлов.

Прогнозирование факторов риска и картирование возможных последствий аварий.

Соблюдение норм безопасности, корректировка инженерных решений на всех этапах создания и эксплуатации гидроузлов.

Усиление охраны гидросооружений.

Разработка системы мер по предупреждению и раннему оповещению населения, по защите населения, природных и хозяйственных объектов от катастроф.

Обучение поведению и действиям (прежде всего населения) при катастрофах.

Разработка сценариев реагирования во время и после катасроф.

Оказание помощи жертвам катастроф.

Ликвидация последствий (возмещение материального ущерба, восстановление разрушений и т. д.).

Большинство из при­веденных природных факторов риска вызываются климатическими процессами, проявляющимися как в виде кратковременных и опасных метеорологических явлений (ураганов, ливней, снегопадов, смерчей и т. д.), так и в виде периодически повторяющихся или однонаправленных, долговременных изменений климата.

Значительная часть природных стихийных факторов инициирует другие последствия. Например, цунами, ураганы и землетрясения сопровождаются наводнениями, которые в свою очередь вызывают вспышки эпидемий и т. д. Многие стихийные факторы связаны со сложными трудно прогнозируемыми геофизическими и атмосферными процессами.

Кроме того, внедряясь в природу, человек провоцирует нежелательные опасные явления. По мере развития науки и техники общество становится все более зависимым от природы, количество жертв и общий ущерб от воздействия стихийные факторы увеличивается.

Во всех случаях предпринимаемые меры воздействия должны включать три последовательных этапа предупредительный, защитно-профилактический и необходимые мероприятия после катастроф, направленные на спасение людей и устранение последствий чрезвычайных ситуаций.

Хотя границы между перечисленными типами бедствий и связанными с ними чрезвычайными ситуациями условны, как правило, мгновенно распространяющиеся катастрофические процессы трудно прогнозируются и требуют преимущественно защитно-профилактических и спасательно-восстановительных мер, а постепенно распространяющиеся нуждаются прежде всего в предупредительных мерах. Локализуемые и нелокализуемые бедствия нуждаются во всех видах противодействия - предупреждение, профилактика и защита, спасение людей и материальных ценностей и ликвидация ущерба.

Рассмотрим наиболее опасные природные процессы и антропогенные факторы, угрожающие безопасности гидроузлов.

1.2  Экзогенные и криогенные процессы

Широко распространенными и опасными экзогенными процессами природного и антропогенного происхождения являются оползни и обрушения горных пород. В Российской Федерации ежегодно происходит от 6 до 15 чрезвычайных событий, связанных с развитием оползней. В 1990-99 годах в России был зареги­стрирован 121 случай крупных оползней, обвалов и селей (Осипов, 2001) [13].

Очень опасны неблагоприятные экзогенные процессы, возкающие при создании подпорных гидротехнических сооружений на реках, особенно в горах. Развитие оползневых процессов в горных районах нередко приводит к подпруживанию рек и образованию "завальных" (или плотинных) озер, спуск которых сопровождается прорывной волной с большой скоростью прохождения и может спровоцировать формирование селей.

Широко известны в мире аварии при переливе воды через гребень плотин. Они связаны не только с нерасчетными паводками, но и с рядом других причин, в том числе с оползнями и обрушением в водохранилища массивов неустойчивых горных пород на значительных участках их берегов. Следствием этого было формирование волн вытеснения, размеры которых превышали пропускную способность водосбросов.

Активизация экзогенных процессов и обрушения горных по­род являются одними из самых опасных и распространенных бедствий при гидротехническом строительстве. За последние 40 лет в мире произошли 123 крупные аварии гидроэнергетических объектов, вызванные этими процессами. Обвалы горных пород объемом от 1 тыс. до 100 млн м3 грунта в водохранилища в среднем провоцируют три аварии в год (Горбушина, Хорькина, 1999)[14].

В истории плотиностроения известно много случаев формирования волн вытеснения из-за обрушения горных пород и перехлеста воды через плотину.

Большинство аварий от оползней наблюдается в период строительства и заполнения водохранилищ.

Строительство и эксплуатация крупных гидроузлов на реках Волге, Днепре, Дону, Оби, Енисее, Ангаре и других реках также сопровождались абразией берегов и активизацией оползней, осыпей, сколов и т. д. . В настоящее время протяженность абразионных берегов составляет значительную часть береговой линии современных водохранилищ России - более 75 тыс. км. В Волжско-Камском каскаде в зоне берегообрушений расположено 203 населенных пункта. В районах опасных оползневых процессов находятся такие города, как Нижний Новгород, Ульяновск, Сызрань, Саратов, Волгоград. Потери земель из-за абразии берегов водохранилищ составляют 35 тыс. га и 3,6 тыс. га - из-за оползней. Наименее эродируемые берега - у Рыбинского водохранилища, где абразией затронуто лишь 9,2% береговой линии (Финаров, 1986). Но в целом у этого водоема береговые ландшафты претерпели большие изменения.

Наиболее активно эродируемые берега - на водохранилищах юга Сибири. Наибольшая пораженность переработкой берегов от общей длины береговой линии наблюдается на Красноярском (77%), Иркутском (60%) и Братском (менее 40%) водохранилищах (Рогозин и др., 2002)[15]. Красноярское водохранилище в первые десять лет эксплуатации размыло 9 млн м3 грунта или 1000 га по площади. Около 50% берегов на строящемся Богучанском водохранилище будут по прогнозу затронуты активными переформированиями.

Разрушение берегов водохранилищ вынуждает производить дорогостоящие берегоукрепительные работы, охватившие в середине 70-х годов прошлого столетия на водохранилищах Сибири более 200 км.

Экзогенные процессы создают ряд острых геоэкологических ситуаций: сокращение площадей лесов и сельскохозяйственных угодий, разрушение хозяйственных объектов, оживление не только оползневых, но и карстовых и многих других геоморфологических процессов.