Гидротехнические сооружения: угрозы и меры по обеспечению безопасности

Серьезную опасность для населения, объектов экономики и природной среды представляют аварии на гидротехнических сооружениях. Совсем недавно, 19.10.2019 г., в Красноярском крае прорвало дамбу технологического водоема золотодобывающей артели в районе п. Щетинкино на р. Сайбе. В результате  погибли 15 человек, пять числятся пропавшими без вести. О том, как обеспечить безопасность ГТС и не допустить катастрофы, рассказали в Главном управлении МЧС России по Республике Башкортостан.

В соответствии с Федеральным законом от 21.07.1997 г. № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» такими сооружениями являются: плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений, разрушений берегов и дна водохранилищ, рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, здания, устройства и иные объекты, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения негативного воздействия вод и жидких отходов, за исключением объектов централизованных систем горячего водоснабжения, холодного водоснабжения и (или) водоотведения.

Плотины — это гидротехнические сооружения (искусственные плотины) или  природные образования (естественные плотины), создающие разницу уровней по  руслу реки. Искусственные плотины представляют собой гидротехнические сооружения, созданные человеком для своих нужд и включающие плотины гидроэлектростанций, водозаборов в ирригационные системы, дамбы, перемычки, запруды и др. Естественные плотины  возникают в результате действия сил природы, например, в результате оползней, селей, лавин, обвалов, землетрясений. Перед плотиной вверх по водотоку накапливается вода и образуется искусственное или естественное водохранилище.

Гидродинамические аварии

Аварии на гидротехнических сооружениях многообразны, но наиболее опасные из них — гидродинамические аварии. 
Согласно ГОСТ Р22.05-94 (Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации) гидродинамическая авария — это авария на гидротехническом сооружении, связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения техногенной чрезвычайной ситуации.
К основным гидротехническим сооружениям, разрушение (прорыв) которых приводит к гидродинамическим авариям, относятся плотины и судоходные шлюзы.
Участок реки между двумя соседними плотинами на реке или участок канала между двумя шлюзами называется бьефом. Верхним бьефом плотины является часть реки выше подпорного сооружения (плотины, шлюза), а часть реки ниже подпорного сооружения называется нижним бьефом.
Прорыв плотины является начальной фазой гидродинамической аварии и представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бьефа через проран в нижний бьеф. Проран — узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье. 
В результате прорыва плотины возникает волна прорыва, образующаяся во фронте устремляющегося в проран потока воды, имеющая, как правило, значительные высоту гребня и скорость движения и обладающая большой разрушительной силой. Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от размера прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бьефе, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы. Скорость продвижения волны прорыва колеблется в пределах от 3 до 25 км/ч (для горных и предгорных районов — порядка 100 км/ч). Высота волны прорыва находится в диапазоне от 2 до 12 м, а иногда и более.

Последствия аварий 

Основным следствием прорыва плотины при гидродинамических авариях является катастрофическое затопление местности.
Катастрофическое затопление — это гидродинамическое бедствие, являющееся результатом разрушения искусственной или естественной плотины и заключающееся в стремительном затоплении волной прорыва нижерасположенной местности и возникновении наводнения.
Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются динамическое воздействие волны прорыва и водного потока, а также воздействие спокойных вод, затопивших территорию и объекты. 
В результате крупных гидродинамических аварий могут: прерываться подача электроэнергии, прекращаться функционирование ирригационных или других водохозяйственных систем, а также объектов прудового рыбного хозяйства; разрушаться или оказываться под водой населенные пункты и промышленные предприятия, выводиться из строя коммуникации и другие элементы инфраструктуры; гибнуть посевы и скот, выводиться из хозяйственного оборота сельскохозяйственные угодья; нарушаться жизнедеятельность населения и производственно-экономическая деятельность предприятий; утрачиваться материальные, культурные и исторические ценности, наноситься ущерб природной среде, в том числе в результате изменений ландшафта. В результате таких аварий могут гибнуть люди.
Вторичными последствиями гидродинамических аварий являются: 
- загрязнения воды и местности веществами из разрушенных (затопленных) хранилищ промышленных и сельскохозяйственных предприятий;
- массовые заболевания людей, несельскохозяйственных животных;
- аварии на транспортных магистралях;
- оползни, обвалы.

Аварии последних десятилетий

В последние три десятилетия в России произошли следующие гидродинамические аварии, повлекшие человеческие жертвы и значительный материальный ущерб.
14.06.1993 г. произошел прорыв двухкилометровой плотины высотой 17 м на Киселевском водохранилище на р. Какве в 17 км от г. Серова в Свердловской области. При наполнении водохранилища произошел прорыв плотины. От аварии и наводнения пострадало 6,5 тысячи человек, погибли 12 человек, пропало без вести восемь человек, госпитализировано 43 человека. В зону затопления попало 1772 дома, понесли ущерб 1373 домовладельца, 1250 домов стали непригодными для жилья. Были разрушены железнодорожный и пять автомобильных мостов, размыто 500 м главного железнодорожного пути. Общий ущерб был оценен в 63,3 млрд руб. От наводнения пострадали объекты экономики г. Серова. 
07.08.1994 г. произошел прорыв плотины Тирлянского водохранилища в бассейне р. Белой в Белорецком районе Республики Башкортостан. При резком наполнении водохранилища в результате интенсивных дождей и несработки всех отверстий берегового водосброса произошел прорыв тела плотины. В результате аварии и наводнения погибло 29 человек, без жилья осталось 786 человек, были разрушены полностью 85 жилых домов, частично — 200 жилых домов с. Тирлян. Суммарный ущерб был оценен в 52,3 млрд руб.
17.08.2009 г. произошла крупная авария на Саяно-Шушенской ГЭС между Красноярским краем и Хакасией. Произошло внезапное разрушение гидроагрегата № 2 с поступлением через шахту гидроагрегата под большим напором значительных объемов воды. Потоки воды быстро затопили машинный зал и помещения, находящиеся под ним. Все гидроагрегаты ГЭС были затоплены, при этом на работавших гидрогенераторах произошли короткие замыкания, выведшие их из строя. Произошел полный сброс нагрузки ГЭС, что привело в том числе и к обесточиванию самой станции, пропала оперативная связь, электропитание освещения, приборов автоматики и сигнализации. Затворы на водоприемниках других гидроагрегатов оставались открытыми, и вода по водоводам продолжала поступать на турбины, что привело к разрушению гидроагрегатов № 7 и 9. Потоками воды и разлетающимися обломками гидроагрегатов были полностью разрушены стены и перекрытия машинного зала в районе гидроагрегатов № 2, 3, 4. Гидроагрегаты № 3, 4 и 5 были завалены обломками машинного зала. 
В результате аварии погибло 75 человек из числа персонала ГЭС, оборудованию и помещениям станции нанесен серьезный ущерб. Работа станции по производству электроэнергии была приостановлена. Последствия аварии отразились на экологической обстановке акватории, прилегающей к ГЭС, социальной и экономической сферах региона. Затопления прилегающей местности, населенных пунктов не произошло. Сумма ущерба составила более 40 млрд руб.
19.10.2019 г. в Курагинском районе Красноярского края на р. Сейбе произошло разрушение дамбы технологического водоема золотодобывающего предприятия. По предварительным данным в результате из-за затопления вахтового поселка из числа рабочих погибли 15 человек, госпитализированы 14 человек, без вести пропало пять человек.
Таким образом, гидротехнические сооружения являются потенциально опасными объектами, чрезвычайные ситуации на которых могут привести к большим человеческим жертвам и значительному материальному ущербу.

Меры предупреждения

Гидротехнические сооружения требуют особого внимания и контроля в вопросах обеспечения безопасности при их строительстве, эксплуатации и обслуживании.
Согласно Федеральному закону от 21.07.1997 г. № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» обеспечение безопасности гидротехнического сооружения — это разработка и осуществление мер по предупреждению аварий гидротехнического сооружения.
Согласно Основам государственной политики Российской Федерации в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций на период до 2030 г. (утверждены Указом президента Российской Федерации от 11.01.2018 г. № 12) одной из основных тенденций в  области  защиты   населения   и территорий от чрезвычайных ситуаций является обеспечение предупреждения чрезвычайных ситуаций в качестве приоритетной задачи функционирования единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Таким образом, основной упор в обеспечении безопасности гидротехнических сооружений делается на проведение всего необходимого комплекса предупредительных мер, исключающих саму возможность возникновения аварии на гидротехнических сооружениях.
В поддержку данной тенденции и говорит опыт произошедших в России гидродинамических аварий на ГТС, когда при возникновении и скоротечном развитии гидродинамической аварии на ГТС возникает острая необходимость проведения одновременно  как аварийно-восстановительных, так и аварийно-спасательных работ с задействованием значительной группировки сил и средств, и, конечно же, негативные последствия гидродинамической аварии: человеческие жертвы и материальный ущерб.

Перечень основных мероприятий

Проведение каких мероприятий позволит предупредить гидродинамические аварии на гидротехнических сооружениях?

Мероприятия организационно-правового характера:
- обеспечение соблюдения обязательных требований при строительстве, капитальном ремонте, эксплуатации, реконструкции, консервации и ликвидации гидротехнических сооружений, а также их техническом обслуживании, эксплуатационном контроле и текущем ремонте;
- обеспечение контроля (мониторинга) за показателями состояния гидротехнического сооружения, природных и техногенных воздействий;
- обеспечение разработки и своевременного уточнения критериев безопасности гидротехнического сооружения, а также правил его эксплуатации, требований к содержанию, устанавливаемых федеральным законодательством;
- развитие и поддержание в исправном состоянии систем контроля за состоянием гидротехнического сооружения;
- систематический анализ причин снижения безопасности гидротехнического сооружения и своевременная разработка и реализация мер по обеспечению технически исправного состояния гидротехнического сооружения и его безопасности;
- обеспечение проведения регулярных обследований гидротехнического сооружения;
- организация эксплуатации гидротехнического сооружения в соответствии с правилами эксплуатации гидротехнического сооружения и обеспечение соответствующей обязательным требованиям квалификации работников эксплуатирующей организации;
- создание и поддержание в состоянии готовности локальных систем оповещения на гидротехнических сооружениях I и II классов;
- информирование населения о вопросах безопасности гидротехнических сооружений;
- финансирование мероприятий по эксплуатации гидротехнического сооружения, обеспечению его безопасности, а также работ по предотвращению аварий гидротехнического сооружения;
- осуществление капитального ремонта, реконструкции, консервации и ликвидации гидротехнического сооружения в случае его несоответствия обязательным требованиям;
- обеспечение внесения в Регистр сведений о гидротехническом сооружении (для учета и контроля состояния безопасности);
- обеспечение проведения аттестации работников по вопросам безопасности гидротехнических сооружений;
- планирование защиты населения и территорий в условиях аварии, чрезвычайной ситуации (с планированием эвакуации населения из опасных зон затопления);
- создание и поддержание в постоянной готовности федеральных, региональных, объектовых сил и средств проведения аварийно-восстановительных и аварийно-спасательных работ;
- создание повышенных запасов аварийно-спасательных средств, медицинских средств оказания первой помощи пострадавшим;
- контроль общего состояния рек и водоемов на территориях субъектов Российской Федерации, муниципальных образований, а также прогнозирование возможных наводнений и их последствий, осуществляемый путем постоянного поддержания взаимодействия с гидрологическими службами; 
- поддержание в постоянной готовности системы оповещения населения, в том числе с использованием технических средств при нарушениях линий связи;
- подготовка населения к действиям в условиях возникновения гидродинамической аварии на ГТС, наводнения; 
- организация высокой степени охраны ГТС от противоправных действий диверсионно-террористических групп.

Мероприятия инженерно-технические характера: 
- проектирование и строительство жилых районов и промышленных объектов, в том числе потенциально-опасных вне мест возможного затопления с учетом норм запаса их прочности в условиях затопления;
- рациональное размещение элементов инфраструктуры с учетом возможных зон катастрофических затоплений;
- обеспечение необходимой устойчивости функционирования мостов, линий связи и линий электропередач при наводнении; 
- строительство домов на сваях и использование в зонах возможного затопления помещений нижних этажей жилых зданий для административных целей;
- регулирование паводкового стока с помощью гидротехнических сооружений (плотин, дамб), укрепление берегов рек, спрямление русел рек, устранение различных препятствий на пути водного потока,  подсыпка низменных участков территорий;
- подсыпка территорий, предназначенных для строительства зданий и сооружений, выравнивание береговой линии, строительство водоотводных каналов;
- установка, внедрение, эксплуатация в муниципальных районах, где существует угроза катастрофического заполнения, технических средств экстренного оповещения населения на  пути распространения волны прорыва с их интеграцией с системами оповещения населения (вне зоны действия локальных систем оповещения населения ГЭС I, II классов).
Вместе с тем отдельные гидротехнические сооружения сами по себе проектируются и возводятся для защиты территории от различных затоплений и подтоплений. 
Проведение перечисленных мероприятий по предупреждению и недопущению  гидродинамических аварий на гидротехнических сооружениях требует больших затрат, однако сумма ущерба, возможного в результате гидродинамической аварии, наводнения, значительно превышает эти затраты.