Малик Л.К. Факторы риска повреждения гидротехнических сооружений. Проблемы безопасности. М.: Наука, 2005. 354 с. Плотины сами по себе опасны: Приблизительно на 40% плотин различных типов были зафиксированы аварии, а также прорывы напорного фронта. Из общего числа аварий около 37% произошли на насыпных каменно-земляных плотинах вследствие (в большинстве случаев) перелива воды через их гребень. В историю гидротехники вошли колоссальные катастрофы, вызванные прорывом дамб на реках Хуанхе и Янцзы, Миссисипи и Миссури, на Дунае… Наиболее трагические последствия от повреждения плотин ГЭС и водохранилищ имели место в США (плотины Биг Томпсон, Каньон Лейк Сен Френсис, Титон). Причиненный ущерб от аварии на плотине Титон в бассейне р. Колорадо превысил 1 млрд дол Наводнения По данным ООн за 1963-92 гг. наибольшее кол-во бедствий, вызывающих гибель 100 человек и более, связано с наводнениями (202 случая)… За указанный период от природных и техногенных катастроф в мире погибло около 4 млн чел, пострадало более 3,3 млрд, из них 36% от общего числа жертв – от наводнений. В России за это время погибло около 3 тыс. чел, пострадало около 540 тыс, из них - 30% от наводнений. В Зап. Европе при катастрофических ливневых наводнениях затапливается около 4% территории. Самые катастрофические последствия имело наводнение 2002г., когда погибло более 100 чел. А общий ущерб составил около 20 млрд евро В России общая территория земель, подвергающихся затоплению при наводнениях составляет более 800 тыс. км кВ ( около 5% территории страны). Угроза существует более чем для 40 крупных городов и нескольких тыс. населенных пунктов. По данным МЧС ежегодно со 100% вероятностью в России затапливается около 50 тыс. км кВ, среднестатистическая величина ущерба по стране составляет около 100млрд руб. в год В последние годы к регионам, которым наводнения наносят максимальный ущерб, МЧС относит Приморский край, Сахалинскую и Амурскую области, республики Бурятия, Дагестан и Кабардино-Балкария, Краснодарский и Ставропольский края, Астраханскую и Волгоградскую области. Катастрофические наводнения лета 2002г. – Ставропольский и Краснодарский края, сев Кавказ. Район Новороссийска – переполнение и спуск водохранилища в долине р.Дюрсо. В ЮФО погибло 114 чел, ущерб – 15 млрд руб. Причины не только природные, но в значительной степени антропогенные: несогласованность действий местных органов власти, несанкционированный сброс воды из водохранилищ, неготовность к действиям в ЧС. Возможны наводнения, спровоцированные заторами льда, формирующимися на самих водохранилищах Наводнения весной 1998г. в ЮЗ регионах России в значительной степени были связаны с бессистемным возведением плотин на реках с целью создания запасов воды для летнего периода и , как следствие, с невозможностью пропуска воды в период половодья, а также с высоким уровнем стояния грунтовых вод. Последнее обстоятельство было вызвано нарушением плотинами естественного стока воды и обильными дождями 1997г. В результате в условиях дождливой весны грунтовые воды вышли на поверхность и подтопили значительные территории – в ростовской области 7675 домов (часть из них разрушена0 и 95 тыс га сельхозземель. Чрезвычайной паводочной ситуации способствовало резкое увеличение неконтролируемого сьроса воды из водохранилищ, в т.ч. с территории Украины. Большой ущерб Приморскому краю нанесли наводнение июля-августа 2002 г. Подтоплено 520 домов и 13 тыс га сельхозземель. Одна из причин интенсивного роста уровней – сбросы воды из переполненных водохранилищ в Китае. Четких нормативно-правовых критериев для разрешения таких конфликтных ситуаций нет. Главный фактор роста ущерба от наводнений – заселение паводкоопасных территорий и расширение на них хозяйственной деятельности. В Якутске, Тюмени и др. регионах – строительство городских кварталов на пойменных землях. При этом строятся и противопаводочные заградительные дамбы, что приводит к нарушению структуры природных дренажных систем и усугубляет неблагоприятную гидрологическую ситуацию В 1979г. благодаря Рыбинскому водохранилищу сброс в нижний бьеф Волжского гидроузла был снижен на 2000 м3/с. Это существенно уменьшило ущерб на Средней и Нижней Волге. Создание водохранилищ на Москве- реке и ее притоках практически избавило нашу столицу от наводнений. Водохранилище на р. Зее спасает долину реки от наиболее разрушительных наводнений. Паводки, которые до строительства гидроузла повторялись каждые 2-4 года, сейчас наблюдаются лишь 1 раз в 10-100 лет. Дальнейшее снижение паводковой опасности на Дальнем Востоке планируется путем строительства серии водохранилищ в бассейне р. Амура, с использованием нового прогрессивного метода - сооружения каскадов низконапорных гидроэлектростанций наплавным способом Однако водохранилища не всегда снижают риск прохождения катастрофических наводнений, что связано с природными осо- бенностями местности и режима реки. Так, в начале 1950-х годов в Азербайджане для борьбы с наводнениями в бассейнах рек Куры и Аракса были сооружены Мингечаурский и Бахрамтапинский гидротехнические комплексы. Но после их ввода в эксплуатацию на реках произошло десять разрушительных наводнений (в 1961, 1967, 1969, 1976, 1982 и др. годах). Проведенные противопаводковые мероприятия оказались неэффективными, т.к. реки протекают по слабо наклоненным равнинам и несут большое количество взвешенных наносов, осаждающихся в их руслах. В результате на ряде участков русла рек располагаются выше прилегающей местности и водохранилища на реках Куре и Араксе, зарегулировавшие сток, в годы с осадками выше нормы не снимают проблему наводнений. В связи с этим полагается целесообразным строительство гидротехнических сооружений в нижнем течении р. Куры, что облегчило бы условия судоходства Немало примеров разрушения плотин под влиянием паводков неучтенной в проекте обеспеченности. Так в 1994 г в половодье в Калмыкии было разрушено 40 земляных плотин. Наводнения ниже плотин могут быть связаны незапланированными не только сбросами с их повреждениями, излишних масс но воды и с через гидросооружения. Активный сброс воды из Новосибирского вдхр 18 июня 2001г. привел к затоплению 1300 садовых участков. Особенно опасны зимние попуски. Зимой 1956-57гг. из Камского водохранилища были вдвое против нормативного увеличены попуски, вызвавшие ледоход на протяжении 60 км нижнего бьефа и образование затора. Большой ущерб причинен г. Краснокамску. В июле 1988 г. мощный циклон в южных и центральных районах Красноярского края принес ливневые осадки большой интенсивности и продолжительности, 25 июля в районе г. Красноярска выпало на 20-80% больше месячной нормы осадков. В целом же в июле количество осадков составило 110-230% нормы. Продолжавшиеся в июле и начале августа дожди способствовали интенсивному таянию горных снегов в верховьях р. Енисея. Принявшие обильные осадки и сток от таяния снегов реки вышли из берегов, уровни воды в реках Тубе, Абакане, Подкаменной Тунгуске поднялись на 22,5 м и оказались в ряде случаев выше максимальных уровней за весь период наблюдений. На р. Абакан максимальный уровень был на 0,5 м выше наблюдавшегося с 1953 г., и город был под угрозой затопления. Резко поднялся уровень воды в р. Енисее и Красноярском водохранилище и критическое положение при его переполнении заставило открыть пять из семи затворов водопропускных соору- жений. Размеры сброса достигли 12 тыс. м3, около 3 тыс. м3/с сбрасывала недостроенная Саяно-Шушенская ГЭС. Уровень воды в нижнем бьефе Красноярской ГЭС в короткое время поднялся на 4 м, что вызвало наводнение с большим материальным ущербом. Были затоплены или подтоплены жилые массивы в ряде районов города, нарушена работа водозаборных сооружений, подтоплено ряд промышленных предприятий. Паводочная волна разрушила причалы, разбросала караваны барж, затопила пред приятия лесного хозяйства, расположенные в долине р. Енисея, многие луга и сенокосы, пришлось спешно эвакуировать стада с островов. Кроме того, несмотря на то, что Красноярская ГЭС к тому времени эксплуатировалась уже 16 лет, строители не обустроили русло р. Енисея. Это усугубило последствия наводнения в нижнем бьефе из-за перекрытия или сужения ряда проток, наращивания прибрежных русловых участков, постройки хозяйственных объектов в пойме реки. Так, промплощадки Красноярского комбайнового завода, выдвинутые в русло реки, вызывают затопления прилегающих территорий в пойме р. Енисея в период высоких уровней. Отметим, что все сооружения в нижнем бьефе Красноярской ГЭС рассчитаны на максимальный попуск из водохранилища 0,1% обеспеченности (в соответствии с "Основными правилами использования водных ресурсов Красноярского водохранилища"). Однако 31 июля 1988 г. сброс, равный 12000 м3/с, превышал попуск 0,1% обеспеченности. Пример рассмотренного наводнения еще раз свидетельствует о необходимости соблюдения главного правила - в нижних бьефах гидроузлов и на территориях, подвергающихся периодическим затоплениям паводочными водами не должно быть важных, недостаточно защищенных хозяйственных объектов и жилых построек, не должно быть хозяйственных объектов, стесняющих поток воды. Но нарастает тенденция все большей освоенности, застроенности и заселенности нижних бьефов и паводкоопасных территорий, вопреки печальному историческому опыту и предупреждению гидротехников и природоведческих организаций. По данным Роскомвода, при прорыве плотин в г. Пензе в зоне затопления может оказаться 75 тыс. человек, в г. Челябинске - 170 тыс., а в случае прорыва плотины Волжского каскада - несколько миллионов человек. По данным МЧС в целом во всем Приволжском регионе (от г. Воркуты до г. Астрахани), включающем значительную часть бассейна р. Волги, в случае прорыва плотин будут затоплены территории площадью 8 тыс. км2, на которых проживает до 1,5 млн человек. В истории плотиностроения известно много случаев формирования волн вытеснения из-за обрушения горных пород и перехлеста воды через плотину. Самые трагические последствия (большие разрушения и человеческие жертвы) были вызваны полной вытеснения, образовавшейся в результате обрушения в 1963 г. в водохранилище Вайонт на р. Пьяве (Италия) скального оползня - массы меловых пород объемом 260-300 млн м3, оторвавшейся от горы Ток на левом берегу долины. Высота неплеска у берегов водохранилища достигла 270 м, а толщина слоя воды, переливающейся через гребень плотины - 70 м. Бетонная плотина выдержала перегрузки, но волна вытеснения объемом 25 млн м3 почти полностью разрушила г. Лангароне, ряд деревень и унесла более 3000 человеческих жизней. Катастрофа была связана с фактором наведенной сейсмичности при заполнении водохранилища. Неоднократно (в 1853, 1874, 1899 и 1936 гг.) из-за оползней обрушались породы в водохранилище Лития Бей на Аляске. 11ричем в 1936 г. подводный оползень вызвал всплеск воды у берегов водохранилища высотой 30,5 м. В 1949 г. сдвиг и обрушение рыхлых пород был причиной всплеска воды высотой 19,8 м у берегов водохранилища Хоук Крик (США). Много раз возникали опасные волны вытеснения из-за оползней на водохранилище Лейк Леон в Норвегии и т.д. ГЭС и сейсмичность Сопоставление старых данных по сейсмичности с новой картой ОСР97 показывают, что многие плотины и водохранилища находятся в зонах с более высокой сейсмичностью, чем принималось при их проектировании или строительстве: Зейская ГЭС проектировалась на 6 баллов. Реально сейсмичность территории 9 баллов, Саяно-Шушенская рассчитана на 7 баллов, реально -9. Водохранилища играют роль спускового механизма для критически напряженной среды. Известны случаи разрушения плотин малых ГЭС и объектов водохозяйственного назначения в связи с недооценкой максимальных расходов воды. Подобная авария произошла в 1993 г. на Кисилевской грунтовой плотине высотой 18 м на р. Какве, водосбросы которой были рассчитаны на пропуск расхода воды в 560 м3/с обеспеченностью 0,1%. Расход переливающейся воды составил 1000 м3/с, плотина разрушилась, вызвав гибель 15 человек и разрушение 1200 домов. Известен и случай аварии на большой плотине, связанный с недооценкой максимального расхода воды, - разрушение перемычки при строительстве гидроузла на р. Араке в результате прохождения выдающегося (наибольшего за период наблюдений) паводка весной 1971 г. 7 августа 1994 г. на плотине Тирлянского водохранилища (высотой 9,9 м и объемом 7 млн м3) в бассейне р. Белой после интенсивных дождей вследствие изношенности механизмов затворов (заваренных для прочности) не смогли открыть все отверстия берегового водосброса (работало только одно из них) и вода из переполненного водохранилища хлынула через гребень земляной плотины. Плотина была разрушена в течение нескольких часов, семиметровая волна прорыва снесла пос. Тирлян, погибли 28 человек.