Иванов — Интеграция моделей для оценки

Интеграция
геофизических, экологических и
социально-экономических моделей
для оценки последствий проекта
подъема уровня Чебоксарского
водохранилища
Александр Иванов,
доцент ННГАСУ, канд. экон. наук в соавторстве с
Ю.И. Троицкой. В.В. Папко и Д.А. Сергеевым
(ИПФ РАН)
Никакая хозяйственная деятельность не может быть
оправдана, если выгода от нее не превышает
ущерба
Концепция перехода РФ
к устойчивому развитию,
утв. Указом Президента РФ
01.04. 1996 №440
Цель и задачи презентации
1. Предложить современные методологические
основы для количественной оценки прямого и
косвенного ущерба реализации
крупных
проектов
2. Показать особенности подхода на примере
оценки ущерба, вызванного:
разрушением ГТС
плотностным расслоением вод в водохранилище
переселением и вынужденной миграцией
Правовая основа оценки
социально-экономических и
экологических последствий
крупных проектов
1.
2.
3.
4.
Отсутствует общероссийская методика оценки последствий
реализации крупных проектов
Методика, используемая ВБ, не учитывает факторы риска,
такие как разрушение ГТС, иные техногенные аварии и
катастрофы, природные катастрофы и стихийные бедствия,
такие как оползни, карстовые провалы, наводнения, риск
загрязнения для здоровья населения
Учет ущерба от отдельных факторов риска осуществляется
на основе устаревших научных представлений
Как правило, игнорируется фаза ликвидации проекта:
лучший морозостойкий бетон обеспечивает 600 циклов
(примерно 50 лет эксплуатации), снос самых лучших ГТС
неизбежен
Предлагаемая методология интеграции
геофизических, экологических, социальноэкономических моделей - это
1. Основа оценки процессов - современная
геофизическая (имитационная) модель явлений
и процессов, отсутствующая в большинстве
нормативных документов .
2. Имитационная модель как инструмент учета
ущерба на протяжении всего жизненного цикла
проекта с высоким разрешение локальных
последствий и глобальных эффектов
3. Интеграция как средство учета наиболее полного
перечня факторов, процессов, явлений
4. Количественный инструмент – индивидуальный
и
социальный
(популяционный)
риск,
потенциальный и предотвращенный ущерб,
являющийся аддитивной характеристикой
Оценка последствий разрушения плотины Нижегородской
ГЭС - обязательная процедура при проектировании ЧВ 68
1.
Методология оценки: ГОСТ Р 22.1.11-2002 БЕЗОПАСНОСТЬ В
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ
СИТУАЦИЯХ
МОНИТОРИНГ
СОСТОЯНИЯ
ВОДОПОДПОРНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ (ПЛОТИН) И
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
ВОЗМОЖНЫХ
ПОСЛЕДСТВИЙ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЙ НА НИХ ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.
2.
2.
3.
Разрушение плотины Нижегородской ГЭС без подъема уровня
Чебоксарского водохранилища: высота нестационарного потока до 2 м.
Время прихода в нижний – спустя 4 часа после разрушения плотины
Подъем уровня на 3-4 м в Нижнем Новгороде означает затопление
двухметровой волной большей части Заречной части Нижнего Новгорода и
части нагорной части (2+4=6 м!!!).
Волновая составляющая за пределами прилегающей к
водохранилищу зоны не учитывается по действующей в России
методике: считается, что перетекание воды из верхнего бьефа в
нижний произойдет как при наводнении.
Но гидродинамика и анализ разрушения известных плотин
говорит о том, что возникнет волна типа цунами, которая придет
в Нижний Новгород через 2 часа и по амплитуде может
достигать 6 м (4+6=10 м!!!) выше расположенных ГТС
Геофизическая модель
1. Перетекание воды из верхнего бьефа в
нижний
2. Волна прорыва не переносит вещество (воду),
но переносит волновую энергию
Особенности возникновения
уединенной волны типа цунами
1.
2.
3.
4.
Модель уединенной волны – длинная гравитационная
поверхностная волна, созданная перепадом уровней в
разрушающейся плотине (как при цунами)
Разрушение дамбы Банцяо (Китай, 1975 г.)
1. Разрушено 63 плотины (эффект домино)
2. 26 тыс. погибших немедленно и 171 (230) тыс. погибших всего,
разрушено 6 млн (!!!) домов, пострадало 11 млн человек
3. Уединенная волна двигалась со скоростью 50 км в час (чем
глубже, тем быстрее)
Лабораторный и численный эксперименты в ИПФ РАН,
выполняемые в настоящее время, говорят о том, что энергия
волновой части может составлять десятки процентов всей энергии
разрушения, наиболее вероятно – доли процента, так как эффект
краткосрочный.
Волна дойдет до Нижнего за 2 часа, Чебоксар – через 7…8 часов
Социально-экономические
последствия
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Оценка социально экономического ущерба на основе трехмерной
модели поражения
Вероятность возникновения катастрофы невелика Расчетная
частота аварий разрушения ГТС 10-4
(1/год)
должна
корректироваться с учетом статистики разрушения плотин.
Значительное расширение зоны поражения по сравнению с
традиционной моделью
Отключение тепло и электроснабжения
Выход из строя системы водоснабжения (В Китае основная часть
погибла из-за отсутствия чистой питьевой воды и переохлаждения)
Оценка числа пострадавших – на основе концепции риска
загрязнения воды для здоровья можно ожидать увеличение их
числа с 1 200 тысяч до 2 000 тысяч
Предлагается осуществить интегрированную оценку последствий
разрушения плотин на основе концепции риска
Влияние плотностного расслоения на
качество вод
Критерий оценки устойчивости
расслоения вод
Устойчивость стратификации зависящих
от глубины горизонтальных течений
оценивается безразмерным числом
Ричардсона:
2
 dU 
Ri  E 
 ;
 dz 
d
E

;
 dz
g
где
g - ускорение свободного падения, g=9,8 м2/с;
ρ - плотность воды;
dρ/dz- вертикальный градиент плотности воды.
dU/dz - вертикальный градиент скорости
течения
Сезонный ход температуры
Горьковского водохранилища
Модель сезонного хода температуры
Температура
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
Модельная температура ВПС
Модельная температура придонного слоя
Интегральная оценка
устойчивости расслоения вод
Водохранилище RiG
Рыбинское
117,7
Иваньковское
10,3
Угличское
10,2
Куйбышевское
9,6
Горьковское
2,9
Чебоксарское 63 м
2,9
Чебоксарское 68 м
26,7
RiG100. Устойчивая плотностная
стратификация в течение всего летнего
периода. Интенсивное цветение
RiG10. Начало формирования
стратификации может быть отсрочено
за счет интенсивного попуска
водохранилища
RiG1.Формирование ветровых
приповерхностных течений, иногда
перемешивающих всю толщу
Прогноз для ЧВ 68 м – значительное снижение качества воды из-за
отсутствия перемешивания и цветения,
особенно в наиболее медленной озерной части возле плотины
Оценка последствий
плотностного расслоения вод


1.
Подъем уровня водохранилища приведет к
значительному усилению эвтрофикации и
ухудшению качества воды из-за плотностного
расслоения глубоководного участка
водохранилища
Вихревые течения в слоях могут создавать
дополнительные негативные эффекты
Предлагается рассчитать основные риски для здоровья - из-за
химического и биологического загрязнения питьевой воды,
поступающей из Волги, усиливающегося из-за расслоения
Социальные последствия переселения,
добровольной социально обусловленной и
добровольной экологической миграции 1
1.
2.
3.
4.
Плановое расселение в конце семидесятых поселка Дубовский в
республике Марий Эл
Население до переселения 5 тысяч человек (максимум -более 8
тысяч).
Пристань,
переработка
древесины,
дизельэлектростанция, узкоколейная ж/д, больница, школа, детские
сады.
Гибель прилегающих деревень из-за отсутствия работы и
социальной сферы
Всего по республике плановое расселение 8 тысяч, вынужденное
социально обусловленное – 24 тысячи (гибель сел и деревень)
Социальные последствия переселения,
добровольной социально обусловленной и
добровольной экологической миграции 2
1.
2.
3.
4.
Плановое уничтожение пос. Макарьево, Васильсурска
Гибель прилегающих деревень из-за отсутствия работы и
социальной сферы
Угроза уничтожения священных марийских рощ - ценнейшего
эколого-культурного мирового наследия
Масштаб переселения и вынужденной миграции не исследован
Выводы
1.
2.
3.
В оценке последствий проекта ЧВ 68 не нашли отражения
социальные последствия переселения и вынужденной
миграции,
включающей,
кроме
запланированных
переселений, также социально обусловленную миграцию –
то есть, переселения из-за утраты рабочих мест и социальной
инфраструктуры и нарушения системы природопользования
малого автохтонного народа (Экологическая миграция).
Эти последствия касаются ущемления конституционных прав
граждан России и нарушения обязательств России по
сохранению
условий
природопользования
коренных
народов.
Предлагается выполнить интегрированную оценку ущерба,
связанного не только с домовладениями, но и с социокультурной, экономической и этнической общностью людей
Предложения и рекомендации
1. Предложены методологические основы интегрированной
оценки крупных проектов, позволяющие обосновать критерий
отклонения крупных проектов
2. Предлагается выполнить работу по разработке Методики
оценки социальных, экономических и экологических
последствий крупных проектов
3. На основе Методики выполнить оценку проекта ЧВ 68 м,
оценить ежегодно наносимый ущерб существующим уровнем
и использовать результаты в судах РФ и в случае
необходимости - в международных судах
Спасибо за внимание!
ivanov@nngasu.ru
+79101082497
Александр
Владимирович
Иванов