ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ

ГОССТРОЙ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ -
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ

(ФГУП НИИ ВОДГЕО)

ДАР/ВОДГЕО

Гос. регистрационный № 1403

Лицензия ФЛЦ № 003547-2 от 15 сентября 2000 г.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОЦЕНКЕ
РИСКА АВАРИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ
СООРУЖЕНИЙ ВОДОХРАНИЛИЩ И
НАКОПИТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

 

 

Москва, 2002 г.

 

Настоящие методические рекомендации предназначены для экспертной оценки риска аварий ГТС водохозяйственного и промышленного назначения при декларировании их безопасности, экспертизе декларации безопасности, страховании рисков аварий и формировании Российского регистра ГТС.

Реализация разработанных рекомендаций позволяет в достаточно простой и ясной форме дать сопоставительную оценку риска аварий подпорных ГТС на основе экспертного анализа всей совокупности факторов, влияющих на надежность и безопасность их работы, включая возможный ущерб при аварии.

Методические рекомендации разработаны в ФГУП НИИ ВОДГЕО авторским коллективом под научным руководством д.т.н., Розанова Н.Н., д.т.н., профессора Куранова Н.П. (к.т.н. Верменко В.В., к.т.н. Витенберг М.В., к.т.н. Волохова М.Н., к.т.н. Тейтельбаум А.И., с.н.с. Верле С.В.).

Научные редакторы: д.т.н., проф., Алексеев В.С., к.т.н. Хохлатов Э.М.

Согласовано МЧС России (№ 9-4/02-644 от 14.08.2001 г.)

Замечания и предложения просьба направлять по адресу:

119826 Москва, Комсомольский проспект, 42, ЗАО «ДАР/ВОДГЕО»,

ФАКС 245-9562,

Е-MAIL: DAR.VODGEO@RELCOM.RU

 

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ГО - гражданская оборона;

ГТС - гидротехнические сооружения;

КИА – контрольно-измерительная аппаратура;

МРОТ - минимальный размер оплаты труда;

ПДЗ - предельно допустимые значения;

УВ - уровень воды;

НПУ - нормальный подпорный уровень;

ФПУ - форсированный подпорный уровень;

ЧС - чрезвычайная ситуация.

ВВЕДЕНИЕ

При разрушении подпорных гидротехнических сооружений (далее ГТС) в зоне прохождения волны прорыва причиняется огромный вред населению, хозяйственным объектам и природе. Особую опасность представляют прорывы сооружения напорного фронта накопителей промышленных отходов, которые могут привести к загрязнению местности радиоактивными, токсичными и другими вредными веществами.

Основная цель всех работ, проводящихся на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации напорных ГТС, заключается в том, чтобы исключить возможность прорыва напорного фронта с катастрофическими последствиями. Тем не менее, риск аварий на ГТС неизбежен и подлежит оценке, анализу и регулированию.

В подавляющем большинстве случаев прорыв напорного фронта происходит в результате разрушений плотин и дамб из грунтовых материалов. К числу основных причин, которые могут вызвать разрушения грунтовых плотин, относятся:

• стихийные бедствия - землетрясения, ураганы, горные обвалы, наводнения, ливни, сели и др.;

• недостаточный объем изыскательских работ и неправильная оценка инженерно-геологических, гидрологических, климатических условий строительства;

• ошибки в проектировании, некачественное производство работ (особенно при строительстве сравнительно небольших сооружений, когда не обеспечен должный геотехнический контроль с участием инженеров-гидротехников);

• неправильная эксплуатация сооружения; низкая квалификация эксплуатационного персонала, отсутствие или недостаточный объем мероприятий по обеспечению готовности объекта к локализации и ликвидации аварийной ситуации; отсутствие своевременных ремонтных работ.

По статистическим данным¹ повреждения и аварии имели место на 6,6 % зарегистрированных плотин из грунтовых материалов; при этом повреждения основания составили 25 %, тела плотины - 47 %, водосбросов - 23 % и прочие повреждения - 5 %.

¹ Granner E. Harards in Dam Operation. J. «World Dam Today», Tokyo, 1976.

В большинстве случаев аварии плотин происходят в период их строительства или в начальный период эксплуатации - в течение 5 - 7 лет после наполнения водохранилища. За это время полностью проявляются дефекты производства работ, устанавливается фильтрационный режим и деформации сооружения. Затем наступает длительный период - около 40 - 50 лет, когда состояние сооружения стабилизируется, и аварии маловероятны. После этого опасность аварий вновь увеличивается в результате развития анизотропии свойств, старения материалов и пр. Так, из 600 грунтовых плотин, обследованных в Калифорнии после 40 - 50 лет эксплуатации, 105 нуждались в ремонтных работах².

² Проектирование и строительство больших плотин. Материалы IX Международного конгресса по большим плотинам М., «Энергия», 1973, вып. 4.

За последние 10 - 15 лет на водохозяйственных объектах России отмечалось значительное снижение уровня надежности и увеличение опасности возникновения аварийных ситуаций в связи с общим снижением уровня надзора за их безопасностью, сокращением объемов и снижением качества ремонтных работ. Результаты проведенного в июле 1994 г. МЧС России совместно с Роскомводом обследования ГТС в Пермской, Свердловской и Челябинской областях показали, что в аварийном и предаварийном состоянии находятся плотины 12 % водохранилищ и 20 % накопителей стоков вследствие повреждения ответственных элементов водосбросов, затворов, усиленной фильтрации, переполнения и других причин.

В связи с изложенным, в последние годы в значительной степени сформирована новая нормативно-правовая база по обеспечению безопасности ГТС, прежде всего:

Федеральный закон «О безопасности гидротехнических сооружений» от 21.07.97 г. № 117-ФЗ;

Постановление Правительства РФ «Об организации государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений» от 16.10.97 г. № 1320;

Постановление Правительства РФ «О порядке формирования и ведения Российского регистра гидротехнических сооружений» от 23.05.98 г. № 490;

Постановление Правительства РФ «Об утверждении Положения о декларировании безопасности гидротехнических сооружений» от 06.11.98 г. № 1303.

Целый ряд нормативных документов, правил и рекомендаций разработан и утвержден органами государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений (Минтопэнерго РФ, МПР РФ, Госгортехнадзор РФ), получают развитие работы в направлении страхования рисков аварий ГТС.

Настоящие методические рекомендации предназначены для экспертной оценки риска аварий ГТС водохозяйственного и промышленного назначения при декларировании их безопасности, экспертизе декларации безопасности и страховании рисков аварий.

Реализация разработанных рекомендаций позволяет в достаточно простой и ясной форме дать сопоставительную оценку риска аварий подпорных ГТС на основе экспертного анализа всей совокупности факторов, влияющих на надежность и безопасность их работы, включая возможный ущерб при аварии.

Экспертный анализ влияющих на риск аварии ГТС факторов проводится на основании рассмотрения следующих основных материалов:

• утвержденный рабочий проект, включая все внесенные в него изменения и данные об инженерно-геологических, гидрогеологических, гидрологических, топографических и природно-климатических условиях строительства;

• исполнительная документация, включая акты на скрытые работы;

• правила использования водных ресурсов водохранилищ;

• инструкция по эксплуатации с регламентацией должностных обязанностей обслуживающего персонала, технологической схемы заполнения накопителя промышленных отходов и пр.;

• инструкция по проведению натурных наблюдений, данные о соответствии проекту состава и состояния КИА, материалы контроля состояния ГТС;

• материалы геотехнического контроля в процессе строительства, наблюдений в период эксплуатации, имеющиеся данные о фактических на момент оценки риска аварии ГТС физико-механических и фильтрационных характеристиках материалов сооружения и основания;

• акты инспекторских проверок и комиссионных обследований состояния ГТС, расследований имевших место повреждений и аварий;

• результаты расчетов волны прорыва и оценки возможного ущерба;

• данные о службе эксплуатации ГТС и уровне культуры эксплуатации ГТС (укомплектованность и квалификация штатов, наличие необходимых методических материалов, средств измерений и контроля, регулярность обследований состояния ГТС и проведения текущих ремонтов, привлечение к анализу данных натурных наблюдений специализированных организаций и пр.);

• данные о готовности объекта к локализации и ликвидации аварийных ситуаций (наличие плана ликвидации аварий по возможным сценариям, укомплектованность и оснащенность аварийных бригад и привлекаемых в случае необходимости формирований Го инструментами и техникой, наличие и достаточность противоаварийного запаса материалов, регулярность противоаварийных тренировок, наличие и состояние средств связи и системы оповещения и т.п.).

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Применительно к опасным природным и техногенным процессам понятия «опасность» и «риск» относятся соответственно к возможным воздействиям на объект и его реакции на эти воздействия («уязвимости»). Графически рассматриваемое соотношение представлено на рис 1.

Рис. 1.

Схема формирования риска от внешней опасности

Из рисунка видно, что риск возникает только в области пересечения опасности с объектом и не существует без них, т. е. риск при существующей опасности для технически неуязвимого объекта отсутствует (равен нулю), как и риск для весьма уязвимого объекта при отсутствии опасности. Отсюда вытекают общие определения понятий.

• Опасность при оценке возможности аварий гидротехнических сооружений - процессы, протекающие в гидротехнических сооружениях и зоне их влияния и представляющие угрозу для жизни или условий жизнедеятельности людей, объектов хозяйства или окружающей среды.

• Уязвимость - свойство гидротехнических сооружений терять способность к выполнению заданных функций в результате негативных воздействий.

• Риск аварий гидротехнических сооружений - вероятностная мера опасности, установленная для гидротехнического сооружения определенной уязвимости в виде возможных потерь.

Оценки риска представляют собой вероятностные меры опасности, устанавливаемые для ГТС в виде возможных потерь за определенное время в экономической, социальной и экологической сферах.

Комплексной характеристикой объекта становится оценка суммарного риска, позволяющая произвести сравнительную оценку ситуации с позиций возможных потерь для существующих или проектируемых объектов.

Оценка риска основывается на результатах контроля и анализа факторов безопасности, наиболее существенных для данного сооружения, и условий его эксплуатации.

Под факторами безопасности понимаются количественные и качественные характеристики состояния сооружения, природных воздействий и ожидаемого ущерба от аварии или разрушения гидротехнических сооружений.

Понятие риска является универсальной количественной мерой потенциальной опасности, позволяющей:

• провести корректировку исходных целей и стратегии решения задач анализа риска;

• провести сравнение опасностей различной природы и механизмов действия;

• провести классификацию и ранжирование потенциальных источников опасности по их вкладу в интегральные показатели риска;

• изучить механизм и исследовать причинно-следственную логику возникновения и развития аварий, а также влияние на показатели риска различных факторов технологического, природного и социального характера;

• обеспечить направленное снижение рисков за счет оптимального управления технологическими (техническими) и организационно-методическими факторами воздействия (снижение вероятности, уменьшение величины ущерба).

Использование и расчеты меры риска в качестве оценки безопасности эксплуатируемого ГТС требует совместного учета характеристик состояния сооружения, которые непосредственно связаны с вероятностью аварии, и характеристик ущерба от возможной аварии.

Безопасность ГТС

Безопасность гидротехнического сооружения (ГТС) - свойство ГТС, позволяющее обеспечивать защиту жизни, здоровья и интересов человека, окружающей среды и объектов экономики на основе реализации мер по предупреждению аварийных состояний и аварий.

Аварийное состояние ГТС

Это состояние ГТС, при котором вследствие развития опасных процессов его дальнейшая эксплуатация в проектном режиме недопустима, а промедление с реализацией противоаварийных мероприятий неизбежно приводит к аварии (разрушению) ГТС или влечет за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Переходя к количественным оценкам опасности, уязвимости, риска, следует иметь в виду, что каждое из них является достаточно сложной функцией многих переменных - факторов. Для получения количественных характеристик указанных понятий необходимо определить полный набор таких факторов. Их объединение по совокупностям будем называть показателями (показателями уязвимости, опасности, риска). В зависимости от величин показателей строится градация по степеням опасности, уязвимости, риска. Такой подход позволяет работать уже с достаточно ограниченным числом переменных и выполнять количественную оценку, которую можно назвать интегральной.

За основу количественной оценки опасности, уязвимости, риска аварий ГТС принят широко известный подход [1, 2] получения нормирующих коэффициентов, характеризующих долю (вероятность) от наиболее неблагоприятной ситуации, принимаемой за единицу. Указанный подход количественной оценки риска аварий ГТС реализован ниже.

II. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ АВАРИИ ГТС

Опасность аварии ГТС определяется следующими показателями.

1. Опасность превышения принятых при обосновании конструкции сооружения природных нагрузок и воздействий.

2. Обоснованность и соответствие проектных решений современным нормативным требованиям.

3. Соответствие проекту конструкции сооружения, условий его эксплуатации и свойств материалов сооружения и основания.

4. Возможные последствия и ущерб при аварии ГТС.

Степень опасности по каждому из показателей устанавливается отдельно на том или ином уровне на основании экспертных оценок с учетом приведенных ниже рекомендаций.

Показатель опасности 1

Степень опасности превышения принятых при расчетном обосновании конструкции сооружения природных нагрузок и воздействий (сейсмические, волновые, температурные воздействия, нагрузки от наносов, гидростатические, ветровые и ледовые, опасность превышения расчетных расходов через водосбросные сооружения, опасность обрушения в водохранилище береговых склонов и др.) принимается по экспертной оценке на одном из трех уровней, каждый из которых имеет соответствующий код, с учетом указаний действующих нормативных документов по определению нагрузок и воздействий на сооружения, данных натурных наблюдений за период эксплуатации ГТС и отличительных признаков, приведенных ниже в таблице 1.

Таблица 1

Показатель опасности 2

Степень опасности по показателю 2 устанавливается по одному из 4-х уровней в соответствии с таблицей 2.

При экспертной оценке обоснованности и соответствия проектных решений современным нормативным требованиям принимаются во внимание следующие основные факторы:

1. достаточность инженерно-геологических изысканий, выполненных при проектировании ГТС;

2. надежность и обоснованность методов определения и назначения расчетных характеристик (физико-механические, фильтрационные и пр.) материалов сооружений и их оснований;

3. достаточность расчетного обоснования конструкций сооружений, оснащения КИА, обоснованность и соответствие современным нормативным требованиям применявшихся расчетных методов.

Таблица 2

Типичные примеры

Средняя степень опасности

• геологическое строение основания не соответствует данным изысканий, принятые проектные решения по сопряжению сооружения и основания недостаточно надежны, не исключена возможность развития суффозионных процессов и др.;

• недостаточен объем инженерно-геологических изысканий, применялись устаревшие методы расчета (либо по тем или иным причинам вызывают сомнения результаты определения расчетных характеристик грунтов в теле запроектированной плотины и др.).

Большая степень опасности

грубые ошибки в гидравлических расчетах водосбросных сооружений или расчетах устойчивости откосов плотин из грунтовых материалов и др.

Показатель опасности 3

Степень опасности по этому показателю, так же как для показателя опасности 2, устанавливается на одном из четырех уровней, характеризуемых отличительными признаками, приведенными в таблице 3.

При экспертной оценке соответствия проекту конструкции ГТС, условий его эксплуатации, а также свойств материалов сооружения и основания подлежат учету следующие основные факторы:

1. - наличие изменений проектных конструкций ГТС и компоновочных решений;

2. - наличие изменений в режиме эксплуатации ГТС (изменение в водохранилище или накопителе промышленных отходов проектных УВ, скоростей наполнения или сработки, переключение ГТС на работу в каскаде гидроузлов или накопителей и др.);

3. - данные геотехнического контроля качества материалов при строительстве ГТС, а также данные инженерно-геологических работ по определению фактических характеристик материалов ГТС и основания в период эксплуатации (при их наличии).

Таблица 3

Типичные примеры

Средняя степень опасности:

• несоответствие проекту физико-механических, прочностных, деформативных, фильтрационных характеристик грунтов или материалов техногенного происхождения в теле или основании плотин и дамб, обусловливающее необходимость проведения поверочных расчетов устойчивости, фильтрационной прочности и др.;

• несоответствие проекту очертаний откосов плотины или дамбы, что требует проведения поверочных расчетов устойчивости;

• несоответствие проекту условий эксплуатации плотины (по гребню плотины открыто движение большегрузного транспорта; вблизи плотины производятся взрывные работы и др.);

• несоответствие проекту регламента намыва накопителя промышленных отходов, объемов подаваемых стоков, уровня воды в прудке;

• несоответствие проекту водного баланса водохранилища (повышение НПУ, ФПУ, ускоренная сработка);

• возможность развития химической суффозии грунтов (шламов или других техногенных материалов) тела и основания плотины или дамбы вследствие изменения химического состава накапливаемых отходов или стоков.

Большая степень опасности:

• не полностью соответствуют проекту параметры водосбросных сооружений, при максимальных расчетных паводковых расходах возможно превышение ФПУ, перелив воды через гребень плотины, ее размыв и образование волны прорыва и др.;

• значительное несоответствие проекту материалов сооружений и основания;

• повышен по каким-либо причинам класса капитальности сооружения, но не проведены работы по оценке соответствия его конструкций новым требованиям.

Показатель опасности 4.

Возможные последствия при аварии ГТС.

В соответствии с «Положением о классификации чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера», утвержденным постановлением Правительства РФ от 13.09.96 г., масштаб ЧС, возникающей при аварии ГТС и затоплении в нижнем бьефе территорий при прохождении волны прорыва, определяется в зависимости от количества пострадавших людей, количества людей, у которых оказались нарушены условия жизнедеятельности, размера материального ущерба и границ зоны распространения поражающих факторов.

Код показателя 4 принимается по таблице 4 в зависимости от масштаба возможной ЧС при аварии рассматриваемого ГТС.

Таблица 4

Интегральная количественная оценка опасности ГТС напорного фронта водохранилищ и накопителей промышленных отходов, включая возможный ущерб при аварии и образовании волны прорыва, характеризуется коэффициентом опасности l, который представляет собой долю (вероятность) от наиболее неблагоприятной обстановки (сочетания показателей опасности) на объекте.

При наиболее неблагоприятном сочетании уровней четырех рассмотренных показателей опасности (интегральный код 3334) коэффициент опасности равен l = 1, в остальных случаях 0 < l < 1.

Численные значения коэффициента опасности l в зависимости от установленного интегрального кода показателей опасности получены на основе экспертной оценки коэффициентов значимости или «удельного веса» каждого из показателей опасности, а также оценки относительной роли (весовых коэффициентов) каждой из степеней опасности по тому или иному показателю. Количественные оценки этих величин приведены в таблице 5.

Таблица 5

При этом коэффициент опасности определен из соотношения

                                                             (1)

где

d_i - коэффициент значимости i-го показателя опасности;

а_i - значение кода i-го показателя опасности;

l₀ - нормирующий множитель.

Расчеты значений коэффициента опасности для каждого события, определяемого соответствующим кодом, приведены в таблице 6.

Таблица 6

Значения коэффициентов опасности

III. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УЯЗВИМОСТИ ГТС

Степень уязвимости ГТС определяется их восприимчивостью к воздействию факторов опасности.

Приняты следующие основные показатели уязвимости ГТС:

1. Состояние сооружения (по данным инструментальных наблюдений и визуального контроля).

2. Организация эксплуатации ГТС (соблюдение требований безопасной эксплуатации).

3. Готовность объекта к локализации и ликвидации ЧС.

Показатель уязвимости 1

Степень уязвимости ГТС по показателю 1 устанавливается на одном из 4-х уровней в соответствии с таблицей 7.

Экспертная оценка уязвимости ГТС по показателю 1 производится на основе анализа результатов контрольных инструментальных наблюдений и комиссионных обследований состояния сооружения и его основания с учетом установленных нарушений конструктивных элементов, влияющих на их прочность и устойчивость, и соответствия контролируемых параметров их предельно допустимым значениям (ПДЗ).

ПДЗ параметров состояния принимаются равными расчетным значениям для основного и особого сочетания нагрузок или значениям, уточненным в процессе строительства и эксплуатации.

Таблица 7

ПРИМЕЧАНИЕ: При прочих равных условиях степень уязвимости по показателю 1 плотин (дамб) из грунтовых материалов, находящихся в эксплуатации более 40 - 50 лет, повышается на один уровень (если отсутствуют данные полевых исследований по определению фактических физико-механических характеристик грунтов основания и тела плотины или дамбы).

Типичные примеры

Малая степень уязвимости:

• повреждения отдельных участков крепления верхового откоса плотин и дамб, образование локальных пустот под бетонными плитами крепления;

• локальные просадки гребня плотины, смещений относительно друг друга секций парапета, появление на гребне и низовом откосе продольных трещин;

• отдельные нарушения работы дренажных устройств зарастание дренажной канавы, кольматация обратных фильтров, сопровождающаяся плавным изменением расхода дренажных вод, появлением на откосе и в нижнем бьефе отдельных очагов болотной растительности и др.;

• образование на поверхности бетонных конструкций волосяных трещин, нарушения защитного слоя бетона;

• появление в зонах пазов затворов, на бычках и устоях трещин раскрытия, локальные нарушения уплотнений затворов;

• локальные повреждения на участках подводящих каналов, рисбермы и др.

Средняя степень уязвимости

• наличие на гребне плотин и дамб поперечных трещин или продольных трещин значительной протяженности;

• наличие на откосах плотин и дамб локальных выпоров грунта, значительных размывов поверхностными водами;

размывы креплений откосов плотин из каменной наброски, нарушения бетонных креплений, сопровождающиеся разрушением уплотнений швов, смещением плит, образованием под плитами значительных пустот;

• нарушения работы дренажных устройств, сопровождающиеся скачкообразным изменением расходов и уровней воды, заиление дренажей;

• периодическое появление на низовых откосах, в нижнем бьефе и на контакте с бетонными сооружениями выходов фильтрационных вод;

• наличие на низовом откосе и в пойме нижнего бьефа значительных площадей с ходами землеройных животных и просадками грунта;

• неравномерные осадки и смещения бетонных сооружений, мостовых опор;

• образование пустот под облицовками каналов, рисбермы и пр.;

• превышение установленных сроков эксплуатации гидромеханического оборудования, основных и аварийно-ремонтных затворов и не создающие аварийной ситуации их неисправности (нарушения уплотнений и пр.) и систем защиты затворов от обледенения в зимний период.

Большая степень уязвимости:

• превышение ПДЗ контролируемых параметров состояния сооружения и основания (осадки и смещения, уровни воды в водохранилище или накопителе, положение депрессионной кривой в плотинах, дамбах и пр.), вызывающие аварийную ситуацию;

• наличие трещин закола, оползневых деформаций на гребне и откосах плотин и ограждающих дамб;

• превышение расчетных контролируемых расходов в дренажных системах, сопровождающиеся суффозионными явлениями;

• наличие на низовых откосах и у подошвы плотин и дамб сосредоточенных выходов фильтрационных вод (грифонов) или появление сосредоточенных токов мутной воды с выходом в нижний бьеф по контакту с бетонными сооружениями (устоями водосбросов, водоприемников, водопропускные трубы);

• разрушения элементов конструкций и сооружений (бетонных плотин, водосбросов, водоспусков, пульпопроводов и др.), повреждения гидромеханического оборудования, создающие аварийную ситуацию и др.;

• аварийное состояние водосбросных колодцев на накопителях промышленных отходов.

Показатель уязвимости 2

Степень уязвимости по показателю 2 устанавливается в соответствии с таблицей 8 на одном из 4-х уровней.

Экспертная оценка уязвимости ГТС в зависимости от организации его эксплуатации (уровня культуры эксплуатации) производится на основе анализа следующих основных факторов.

1. Укомплектованность штатов и квалификация персонала службы эксплуатации.

2. Наличие необходимой документации и нормативно-методических материалов:

• правила использования водных ресурсов водохранилища;

• инструкция по эксплуатации ГТС с регламентацией должностных обязанностей обслуживающего персонала, схемы заполнения накопителя промышленных отходов, вопросов техники безопасности и охраны окружающей среды;

• инструкция по проведению контрольных наблюдений и материалы контроля состояния ГТС;

• ежегодные графики планово-предупредительных ремонтов сооружений, сетей и оборудования;

• материалы геотехнического контроля в процессе строительства, обобщенные материалы наблюдений в период эксплуатации (годовые отчеты, заключения и рекомендации специализированных организаций), а также материалы инспекторских проверок, обследований состояния ГТС, расследований аварий и повреждений, предписаний органов государственного надзора и авторского надзора.

3. Наличие, соответствие проекту и состояние КИА.

4. Регулярность контрольных наблюдений и комиссионных обследований состояния ГТС.

5. Уровень и регулярность технического обслуживания и ремонта оборудования (механизмов) и сооружений.

6. Соблюдение правил эксплуатации (режима наполнения и сработки водохранилища, маневрирования затворами, схема и интенсивность заполнения накопителя и др.).

Таблица 8

Типичные примеры

Малая степень уязвимости:

• временная недоукомплектованность штатов;

• частичный выход из строя и необходимость ремонта и замены КИА;

• выполнение не в полном объеме планово-предупредительных ремонтных работ в установленный срок и др.

Средняя степень уязвимости:

• недоукомплектованность и недостаточный уровень квалификации персонала службы эксплуатации (на ГТС I, II классов отсутствие в штатах инженеров-гидротехников);

• недостаточный объем и нерегулярность проведения контрольных наблюдений;

• отсутствие в полном объеме или выход из строя большей части предусмотренной проектом КИА;

• задержки в проведении планово-предупредительных ремонтных работ, техническом обслуживании гидромеханического оборудования;

• эпизодические нарушения правил эксплуатации и др.

Большая степень уязвимости:

• низкий уровень квалификации и недоукомплектованность штатов службы эксплуатации;

• отсутствие необходимой документации (инструкция по эксплуатации и др.);

• отсутствие предусмотренной проектом КИА и регулярных контрольных наблюдений за состоянием ГТС;

• систематические нарушения правил эксплуатации;

• значительные задержки в проведении планово-предупредительных ремонтных работ и др.

Показатель уязвимости 3

Экспертная оценка готовности объекта к локализации и ликвидации ЧС производится с учетом следующих основных факторов.

1. Наличие типовых решений по локализации и ликвидации аварийных ситуаций по возможным сценариям их развития на ГТС объекта, плана оперативных действий персонала при возникновении ЧС, плана эвакуации персонала и населения из зоны возможного затопления волной прорыва.

2. Наличие и укомплектованность аварийно-ремонтных и аварийно-спасательных бригад, регулярность их тренировок.

3. Оснащенность аварийно-ремонтных бригад и привлекаемых в случае необходимости для ликвидации ЧС формирований ГО инструментом, оборудованием и механизмами для выполнения аварийно-спасательных работ.

4. Наличие и достаточность аварийного запаса строительных материалов.

5. Состояние дорог, мостов и подъездов к ГТС в районе гидроузла и на его территории.

6. Наличие и состояние аварийных средств связи, системы оповещения.

Степень уязвимости ГТС по показателю 3 устанавливается на одном из 4-х уровней в соответствии с отличительными признаками, приведенными в таблице 9.

Таблица 9

Типичные примеры

Малая степень уязвимости:

• недоукомплектованность или неполное оснащение аварийно-ремонтных бригад;

• плохое состояние дорог на объекте и др.

Средняя степень уязвимости:

• отсутствие на объекте достаточного количества оборудования и механизмов для экстренного проведения аварийно-восстановительных работ;

• отсутствие подъездов к резервам строительных материалов и ГТС; недостаточный объем аварийного запаса материалов;

• неустойчивое функционирование систем оповещения и др.

Большая степень уязвимости

• отсутствие или несоответствие плана ликвидации аварий реальным сценариям возможного развития аварийных ситуаций на объекте;

• отсутствие аварийного запаса материалов, средств и механизмов для выполнения аварийно-восстановительных и спасательных работ, неподготовленность персонала;

• разрушение мостов и подъездов к ГТС;

• отсутствие надежной системы оповещения, плана эвакуации персонала и населения из зоны ЧС и др.;

• не проводятся регулярно тренировки и проверки знаний дежурного персонала и невоенизированных формирований ГО, а также штабные тренировки по организации управлениями силами и средствами при локализации и ликвидации ЧС природного и техногенного характера.

Перечень факторов, характеризующих уязвимость ГТС по рассмотренным показателям уязвимости, может дополняться и корректироваться с учетом особенностей рассматриваемого сооружения.

Каждый их рассмотренных показателей уязвимости может проявляться независимо от других, а степень уязвимости ГТС зависит от их комплексного воздействия.

Интегральная количественная оценка уязвимости ГТС характеризуется коэффициентом уязвимости v_у, который также как коэффициент опасности l, представляет собой долю (вероятность) от наиболее неблагоприятной обстановки на объекте по сочетанию показателей уязвимости.

Принятый за единицу коэффициент уязвимости v_у соответствует наиболее неблагоприятному сочетанию показателей уязвимости на объекте и характеризуется интегральным кодом 333.

Численные значения коэффициента уязвимости в зависимости от интегрального кода могут изменяться в диапазоне 0 < v_у < 1.

В результате экспертной оценки значимости показателей уязвимости ГТС получены значения коэффициентов, которые приведены в таблице 10.

Таблица 10

Оценка коэффициентов уязвимости v_y выполнена по формуле:

                                                            (2)

где:

j_i - коэффициент значимости i-го показателя уязвимости;

а_i - значение кода i-ого показателя уязвимости;

v₀ - нормирующий множитель.

Результаты расчетов приведены в таблице 11.

Таблица 11

Значения коэффициентов уязвимости

IV. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РИСКА АВАРИИ ГТС

Оценка риска аварии производится на основании экспертного анализа степени опасности аварии и степени уязвимости ГТС. Степень риска аварии оценивается по принципу пересечения этих событий и количественно выражается коэффициентом риска аварии:

R_a = l×v_у,                                                                         (3)

где l - коэффициент опасности аварии;

v_у - коэффициент уязвимости аварии ГТС.

Физический смысл коэффициента R_a состоит в том, что он представляет собой долю от риска, который имеет место на ГТС при наиболее неблагоприятных сочетаниях показателей опасности (код 3334, l = 1) и уязвимости (код 333, v_у = 1).

Степень риска аварии оценивается по величине коэффициента риска аварии R_a в соответствии с данными таблицы 12.

Таблица 12

Диапазоны изменения коэффициента R_a в таблице 12 назначены таким образом, чтобы была возможность практически увязать степень риска аварии с качественными характеристиками уровня безопасности, регламентированными «Инструкцией о ведении Российского регистра гидротехнических сооружений», утвержденной Министерством природных ресурсов Российской Федерации, Министерством топлива и энергетики Российской Федерации, Министерством транспорта Российской Федерации, Федеральным горным и промышленным надзором России 12 июля 1999 г. №№ 144, К-3357, К-14/367-ис, 01/229а, зарегистрированной в Минюсте РФ 5 августа 1999 г. Регистрационный номер № 1858.

В области значений R_a £ 0,15 (малая степень риска аварии) уровень безопасности ГТС оценивается как нормальный.

Сооружение удовлетворяет всем проектным требованиям по назначению и конструктивной надежности, а также современным нормативным требованиям; эксплуатация осуществляется в соответствии с действующими законодательными актами, нормами и правилами.

Дальнейшая эксплуатация сооружений и оборудования возможна без проведения каких-либо технических или организационных мероприятий по повышению безопасности при обеспечении мониторинга безопасности и своевременном выполнении плановых ремонтно-профилактических работ.

В области значений 0,15 < R_a £ 0,30 (умеренная степень риска аварии) уровень безопасности ГТС оценивается как пониженный.

Имеются те или иные отклонения от правил безопасной эксплуатации, не устраненные своевременно в ходе плановых мероприятий по обеспечению нормального уровня безопасности, которые, однако, не препятствуют возможности выполнения сооружением заданных эксплуатационных функций.

Дальнейшая безопасная эксплуатация сооружения в проектном режиме возможна при обязательном выполнении в согласованные (установленные) органами государственного надзора сроки мероприятий по повышению уровня безопасности, конкретный перечень которых вытекает из анализа факторов, обусловливающих максимальные значения показателей опасности и уязвимости.

При большой степени риска аварии (0,30 < R_a £ 0,50) уровень безопасности ГТС оценивается как неудовлетворительный.

Имеются отклонения от проектного состояния и нарушения правил безопасной эксплуатации, которые могут привести к возникновению аварийной ситуации.

Дальнейшая эксплуатация сооружения в проектном режиме недопустима без проведения в установленные органами государственного надзора сроки тех или иных технических (вплоть до капитального ремонта, замены оборудования и др.) и организационных мероприятий по снижению риска аварии и восстановлению нормального уровня безопасности на основе анализа факторов, обусловливающих максимальные значения показателей опасности и уязвимости.

К проведению такого анализа и разработке мероприятий по повышению уровня безопасности, как правило, должны привлекаться специализированные научно-исследовательские и проектные организации; в случае необходимости по специальным программам предусматриваются полевые исследования физико-механических характеристик грунтовых материалов, бетонных конструкций и др., проводится дополнительное расчетное обоснование прочности и устойчивости сооружений и конструкций, корректируются ПДЗ контролируемых параметров состояния и пр.

Значения коэффициента риска аварии R_a ³ 0,50 свидетельствуют о возникновении аварийной ситуации, уровень безопасности ГТС оценивается как опасный.

Дальнейшая эксплуатация сооружения в проектном режиме по условиям риска аварии недопустима и должна осуществляться в соответствии с требованиями «Положения об эксплуатации гидротехнического сооружения и обеспечения безопасности гидротехнического сооружения, разрешение на строительство и эксплуатацию которого аннулировано, а также гидротехнического сооружения, подлежащего консервации, ликвидации либо не имеющего собственника», утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 27 февраля 1999 г. № 237. Необходимо незамедлительно информировать органы государственного надзора и в соответствии с полученным предписанием ввести ограничения на режим эксплуатации (снижение уровня верхнего бьефа и др.), разработать и утвердить временные правила эксплуатации.

Мероприятия по восстановлению нормального уровня безопасности должны выполняться на основании анализа факторов, обусловливающих возникновение аварийной ситуации, с обязательным привлечением специализированных организаций. После проведения необходимых мероприятий перевод сооружений вновь в проектный режим эксплуатации должен быть согласован с органами государственного надзора за безопасностью ГТС.

Если при оценке риска аварии ГТС, вне зависимости от конечной величины R_a, установлены максимальные значения тех или иных показателей опасности и уязвимости с кодом 3 (кроме показателя опасности, характеризующего возможные последствия и ущерб при аварии ГТС), собственник (эксплуатирующая организация) обязан информировать об этом органы государственного надзора за безопасностью ГТС и принять меры по устранению причин, вызывающих повышенную опасность или уязвимость сооружения по конкретному показателю в сроки, установленные соответствующим предписанием органов государственного надзора.

V. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА РИСКА АВАРИЙ ГТС

1. Плотина из грунтовых материалов

Интегральная оценка опасности аварии плотины проводится в соответствии с рекомендациями главы 2 по форме, представленной в таблице 13.

Таблица 13

Интегральный код показателей опасности в соответствии с данными таблицы 13 составляет 3112.

Коэффициент опасности l определяется согласно установленному коду по таблице 6: l = 0,529.

Интегральная оценка уязвимости плотины производится аналогично оценке опасности в табличной форме (см. таблицу 14).

Таблица 14

В соответствии с данными таблицы 14 интегральный код показателей уязвимости 113; коэффициент уязвимости определяется по таблице 11: v_у = 0,468. Таким образом, согласно выражению (3) коэффициент риска аварии R_a = 0,247, и риск аварии в соответствии с данными таблицы 12 оценивается как умеренный.

2. Бетонный водосброс

Интегральные оценки опасности аварии и уязвимости водосброса представлены соответственно в таблицах № 15, 16.

Таблица 15

Интегральный код показателей опасности составит 1224, что соответствует коэффициенту опасности l = 0,773.

Таблица 16

Таким образом, интегральный код показателя уязвимости по таблице 16 составляет 233. Коэффициент уязвимости v_у в соответствии с табл. 11 составляет 0,834.

Коэффициент риска аварии (формула 3) равен:

R_a = 0,773×0,834 = 0,664.

Согласно таблице 12 степень риска аварии для рассматриваемого водосброса принимается как «критическая ситуация».

ЛИТЕРАТУРА

РАГОЗИН А.Л. Теория и практика оценки геологических рисков. Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук. М., 1997.

КОФФ Г.Л., ГУСЕВ А.А., ВОРОБЬЕВ Ю.Л., КОЗМЕНКО С.Н. Оценка последствий чрезвычайных ситуаций. М. Изд-во РЭФИА. 1997.