Экологические последствия аварий на гидротехнических сооружениях

МИНИСТЕРСТВО  ОБЬРАЗРВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА ИМ. И.М. ГУБКИНА

 

 

 

 

 

 

 

Экологические последствия  аварий на гидротехнических сооружениях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: ст.гр. ГП-10-9

Бурданова А.С.

 

 

 

 

г. Москва, 2011 г.

Оглавление

Введение 3

Состояние водных ресурсов России 5

Гидротехнические сооружения, возможные аварии на них 7

Защита населения от последствий гидродинамических аварий 8

Классификация ГТС и причины их разрушения 9

Современные методы прогноза аварийности 16

Авария на Саяно-Шушенской ГЭС 17

Отчет о восстановительных работах 19

Причины аварии 19

Экологические последствия 21

Ущерб сооружениям и оборудованию электростанции 21

Заключение 23

Список литературы 25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Гидротехнические сооружения (ГТС) различного класса и назначения  остаются важными объектами народно-хозяйственного комплекса в атомной, в энергетической и в металлургической промышленностях, в  сельском хозяйстве, в системе  водного транспорта, рыбного хозяйства, водоснабжения и канализации, гидромелиорации  и других отраслях экономики. Все гидросооружения, в той или иной степени, удерживают в своей системе огромные объемы кинетической энергии водных масс. Так, например, Братское водохранилище на р. Ангаре удерживает 169,3 км³ воды,  Красноярское на р. Енисей – 73,3 км³, а подмосковное Истринское водохранилище – 0,3 км³. Эти водные массы способны в экстремальных ситуациях (авариях) обрушивать их разрушительное действие на огромные территории.   Такие ситуации усугубляются и теми обстоятельствами, что большинство гидротехнических сооружений возводилось и возводится в густонаселенных районах, промышленных зонах и в районах с развитой системой инфраструктуры. Да и весь гидротехнический комплекс есть составная часть инфраструктуры территории, от состояния которой зависят многие элементы жизнедеятельности населения, состояния и режим функционирования объектов экономики.

Всегда аварии на ГТС  сопровождались масштабными последствиями: гибелью людей, разрушением жилищ, разрушением объектов экономики, ухудшением и деградацией окружающей среды  и пр. С учетом данных мировой статистики, в среднем за последние 100 лет, начиная с 1900 года, ежегодный риск разрушений и повреждений бетонных плотин, составляет соответственно 0,34·10^­4 и 0,45·10^­3 , при этом ежегодный глобальный риск человеческих жертв аварий всех типов плотин составляет 5,1·10^­8. Человеческие жертвы и материальные убытки при авариях современных плотин сопоставимы с последствиями природных катастроф.

Примером тому является положение дел с аварийностью в системе ГТС усугубляется и тем обстоятельством, что возрастающие изменения климата в результате  повышения глобальной средней годовой температуры увеличивают частоту и масштабы аномальных природных явлений. Так последствия аварии на Саяно-Шушенской ГЭС в 2009 году ,унесли  жизни 75 человек и нанесли  ущерб государству в 21мдрд рублей. Существующая тенденция роста аварий на ГТС может быть объяснена и тем обстоятельством, что устойчивость возводимых сооружений проектировалась на возможные экстремальные ситуации природного и техногенного происхождения тех лет (30-тые и 50-тые годы прошлого столетия). Кроме того, в силу ряда обстоятельств экономического положения страны в последние 10 - 20 лет, сократились профилактические работы по сохранению устойчивости ГТС. Все это превращает сложившуюся ситуацию устойчивости ГТС в новых условиях состояния окружающей среды и «техногенного климата» в проблему рисковых оценок аварий на ГТС. Для решения этой задачи необходимо применение аэрогеодезических технологий идентификации их устойчивости в экстремальных ситуациях, позволяющих на стадии раннего развития опасных ситуаций принимать управленческие решения по сохранению устойчивости сооружений и минимизации возможных последствий аварий.

Поэтому тема реферата представляется актуальной и своевременной, позволяющей  решать современные задачи безопасности населения и окружающей среды  в условиях изменяющейся геоэкологии  территории. 

 

 

Состояние водных ресурсов России

 

Вода - одно из самых удивительных веществ на нашей планете. Мы можем видеть её в твёрдом (снег, лёд), жидком (реки, моря) и газообразном (пары воды в атмосфере) состояниях. Вся живая природа не может обойтись без воды, которая присутствует во всех процессах обмена веществ. Все вещества, поглощаемые растениями из почвы, поступают в них только в растворённом состоянии. Вообще вода – инертный растворитель, то есть растворитель, который не изменяется под воздействием веществ, которые растворяет. Именно в воде когда-то зародилась жизнь на нашей планете. Благодаря мировому океану происходит терморегуляция на нашей планете. Без воды не может жить человек. Наконец, в современном мире вода – один из важнейших факторов, определяющих размещение производственных сил, а очень часто и средство производства. Итак, важность воды и гидросферы – водной оболочки Земли, невозможно переоценить

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в  среднем по водности года 4262 км3, из которых 90% приходится на бассейны Северного  Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения  России и сосредоточен её основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общегодового объёма речного стока.

Практически все поверхностные  источники водоснабжения в последние  годы подвергаются воздействию вредных  антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Урал, Уфа, Тобол, Томь, а также  другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных  потеряли питьевое значение и перешли  в категории загрязнённости –  «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения Российской Федерации употребляет воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая». Особенно тяжёлое положение с загрязнением поверхностных водоисточников сложилось в Астраханской, Кемеровской, Калининградской, Томской, Тюменской, Ярославской областях, Приморском крае. Возрастает загрязнение подземных вод, используемых для водоснабжения, в том числе нефтепродуктами, тяжёлыми металлами, пестицидами и другими вредными веществами, которые поступают в водоносные горизонты со сточными водами.

Источники загрязнения вод. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в  водные объекты вредных веществ, ухудшающее качество поверхностных  вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых  водных объектов.   Охрана водных объектов от загрязнений осуществляется посредством регулирования деятельности как стационарных, так и других источников загрязнений. Федеральные  органы исполнительной власти и органы исполнительной власти субъектов РФ осуществляют охрану водоемов от всех видов загрязнений, включая диффузное (загрязнение через земную поверхность и воздух).

Аварийное загрязнение водных объектов возникает при залповом сбросе вредных веществ в поверхностные  водные объекты, который причиняет  вред или создает угрозу причинения вреда здоровью населения, нормальному  осуществлению хозяйственной и  иной деятельности, состоянию окружающей природной среды, а также биологическому разнообразию. Меры предупреждения вредного воздействия на водные объекты определяются водным законодательством Российской Федерации.  На территории России практически  все водоёмы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве  из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой  качества поверхностных вод выявили  тенденцию к росту их загрязнённости. Увеличивается количество случаев  высокого уровня загрязнения воды (более 10 ПДК) и случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (более 100 ПДК).

К числу наиболее вредных  химических загрязнений относятся  нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 10 млн. т  нефти. Загрязняют поверхность танкеры, содействует загрязнению и утечка нефти при подводном бурении. В период между 1973-1984 годами в США  Институтом охраны окружающей среды  и энергетики отмечено до 12000 случаев  загрязнения вод нефтью. В период между 1970-1982 годами в мире зарегистрировано 169 крупных аварий танкеров и 17000 второстепенных случаев разлития нефти. Обеспокоенность  общественности нефтяным загрязнением обусловливается неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и других сферах деятельности. Только 1 т нефти способна покрыть  до 12 км2 поверхности моря. А нефтяная плёнка нарушает все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает, но и осевшая на дно нефть долгое время вредит всему живому. Нарушается обмен океана с атмосферой: энергией, газами, теплом и влагой, в результате перестаёт размножаться планктон – основной продукт питания морских обитателей. В верхних 5-10 см водной толщи развивается богатейшее сообщество самых разнообразных организмов. Его называют нейстоном. Здесь находится «питомник» молоди очень многих видов рыб и беспозвоночных животных, которые, вырастая, населяют водную толщу и дно морей и океаном. На поверхности же накапливается вещества-загрязнители, в том числе нефть и нефтепродукты.

 

Гидротехнические  сооружения, возможные аварии на них

 

    Гидродинамически опасными объектами называют сооружения или естественные образования, создающие разницу уровней воды до (верхний бьеф) и после (нижний бьеф) них. К ним относятся гидротехнические сооружения напорного фронта: плотины, запруды, дамбы, водоприемники и водозаборные сооружения, напорные бассейны и уравнительные резервуары, гидроузлы, малые гидроэлектростанции и сооружения, входящие в состав инженерной защиты городов и сельскохозяйственных угодий.

      Аварии  на гидродинамически опасных объектах называются гидродинамическими. Они подразделяются на следующие виды:

       — прорывы  плотин (дамб, шлюзов, перемычек и  др.) с образованием волн прорыва,  приводящие к катастрофическим  затоплениям;

       — прорывы  плотин (дамб, шлюзов, перемычек и  др.), приводящие к возникновению  прорывного паводка;

      — прорывы  плотин (дамб, шлюзов, перемычек и  др.), приводящие к смыву плодородных  почв или отложению наносов  на больших территориях.

        Основные  поражающие факторы гидродинамических  аварий, связанных с разрушением  гидротехнических сооружений, —  волна прорыва и затопление  местности.

       Последствия  аварий на гидродинамически опасных объектах могут быть труднопредсказуемы. Располагаясь, как правило, в черте или выше по течению крупных населенных пунктов и являясь объектами повышенного риска, при разрушении они могут привести к катастрофическому затоплению обширных территорий, значительного количества городов и сел, объектов экономики, к массовой гибели людей, длительному прекращению судоходства, сельскохозяйственного и рыбопромыслового производств.

     Последствия  катастрофического затопления могут  быть усугублены авариями на  потенциально опасных объектах, попадающих в его зону.

     В зонах  катастрофического затопления могут  разрушаться (размываться) системы  водоснабжения, канализации, сливных  коммуникаций, места сбора мусора  и прочих отбросов. В результате  нечистоты, мусор и отбросы  загрязняют зоны затопления и  распространяются вниз по течению.  Возрастает опасность возникновения  и распространения инфекционных  заболеваний. Этому способствует  также скопление населения на  ограниченной территории при  значительном ухудшении материально-бытовых  условий жизни.

Защита  населения от последствий гидродинамических аварий

 

     Защита и  безопасность населения при гидродинамических  авариях обеспечиваются комплексом  организационных, инженерно-технических  и других мер. Основные из  этих мер: правильный выбор  места размещения плотины и  населенных пунктов; ограничение  строительства жилых домов и  объектов экономики в местах, подверженных действию возможной  волны прорыва; обвалование населенных  пунктов и сельскохозяйственных .угодий; создание надежных дренажных систем; проведение берегоукрепительных работ для предотвращения оползней и обрушений; устройство гидроизоляции и специальных укреплений на зданиях и сооружениях; насаждение низкоствольных лесов (из тополей, ольхи и березы), способных уменьшить скорость волны прорыва.

  В случае опасности  прорыва искусственных плотин  принимают следующие меры: регулирование  стока воды; плановый сброс воды  из водохранилища в период  весеннего паводка; своевременный  спуск воды.

     Если существует  опасность прорыва естественного  водохранилища, принимают меры  по укреплению стенок плотин.

     При катастрофических  затоплениях или их угрозе  принимают следующие меры по  защите населения:

      — оповещение  населения об угрозе катастрофического  затопления и принятие необходимых  мер защиты;

     — самостоятельный  выход населения из зоны возможного  катастрофического затопления до  подхода волны прорыва;

     — организованная эвакуация населения в безопасные районы до подхода волны прорыва;

     — укрытие  населения на незатопленных частях  зданий и сооружений, а также  на возвышенных участках местности;

     — проведение аварийно-спасательных работ;

     — оказание  квалифицированной и специализированной  помощи пострадавшим;

    — проведение неотложных работ по обеспечению жизнедеятельности населения.

 

Классификация ГТС и причины их разрушения

 

Гидродинамический объект - искусственное гидротехническое сооружение или естественное природное образование, способное при разрушении напорных преград создавать волну прорыва  в направлении нижнего бьефа. Волна прорыва и разливающиеся  массы воды способны на своем пути движения вызывать человеческие жертвы, разрушать строения и объекты  народного хозяйства, наносить материальный ущерб населению и государству  и потому является основным фактором в оценке риска аварий на ГТС. Гидродинамические  объекты включают: ГТС напорного  типа и естественные гидродинамические объекты (рис 1).

Рис. 1 Схема плотины гидротехнического сооружения в системе гидроузла, разрез (а), план (б)

где: НПУ - нормальный подпорный уровень; hвб- глубина водоема перед плотиной в верхнем бьефе; hпл- высота плотины; hнб- глубина водоема (реки) за плотиной в нижнем бьефе; Н - напор гидроузла (H=hвб-hнб); 1 -ширина водохранилища в створе гидроузла; А -водохранилище; В - река; ОНХ -объект народного хозяйства; ЗТ - возможная зона затопления; L - расстояние от плотины до створа; ВП - волна прорыва.