Упражнение № 1.1.2. Оценка эмпирической и теоретической обеспеченности уровней воды при отсутствии данных наблюдений 3 страница

Сооружения	Тип грунтов основания	Bысота сооружений, м, при их классе
I	II	III	IV
1. Плотины из грунтовых материалов	А	Более 80	От 50 до 80	От 20 до 50	Менее 20
Б	Более 65	От 35 до 65	От 15 до 35	Менее 15
В	Более 50	От 25 до 50	От 15 до 25	Менее 15
2. Плотины бетонные, железобетонные; подводные конструкции зданий гидростанций; судоходные шлюзы; судоподъемники и другие сооружения, участвующие в создании напорного фронта	А	Более 100	От 60 до 100	От 25 до 60	Менее 25
Б	Более 50	От 25 до 50	От 10 до 25	Менее 10
В	Более 25	От 20 до 25	От 10 до 20	Менее 10
3. Подпорные стены	А	Более 40	От 25 до 40	От 15 до 25	Менее 15
Б	Более 30	От 20 до 30	От 12 до 20	Менее 12
В	Более 25	От 18 до 25	От 10 до 18	Менее 10
4. Морские причальные сооружения основного назначения (грузовые, пассажирские, судостроительные, судоремонтные и т.д.) (см. прим.3)	А, Б, В	Более 25	От 20 до 25	Менее 20	-
5. Морские внутрипортовые оградительные сооружения; береговые укрепления; струенаправляющие и наносоудерживающие дамбы и др.	А, Б, В	-	Более 15	15 и менее	-
6. Ограждающие сооружения хранилищ жидких отходов (золошлакохранилищ, хвостохранилищ и др.)	А, Б, В	Более 50	От 20 до 50	От 10 до 20	10 и менее
7. Оградительные сооружения (молы, волноломы и дамбы); ледозащитные сооружения	А, Б, В	Более 25	От 5 до 25	Менее 5	-
8. Сухие и наливные доки; наливные док-камеры	А	-	Более 15	15 и менее	-
Б, В	-	Более 10	10 и менее	-
9. Стационарные буровые платформы на шельфе для добычи нефти и газа, нефтехранилища и нефтегазопромыслы	А, Б, В	Любая	-	-	-
10. Эстакады в открытом море, искусственные острова	А, Б, В	Более 25	25 и менее	-	-

Примечания: 1 – грунты: А - скальные; Б - песчаные, крупнообломочные и глинистые в твердом и полутвердом состоянии; В - глинистые водонасыщенные в пластичном состоянии; 2 – высоту гидротехнического сооружения и оценку его основания следует приниать по данным проекта; 3 – впоз.4 и 7 настоящей таблицы вместо высоты сооружения принята глубина сооружения, в поз.9 и 10 - глубина моря в месте установки

 

Таблица 1.3.2

Класс основных ГТС в зависимости от их социально-экономической ответственности и условий эксплуатации

Объекты гидротехнического строительства	Класс сооружений
1.	Подпорные сооружения гидроузлов при объеме водохранилища, млн. м3:
	св. 1000	I
	от 200 до 1000	II
	" 50 " 200	III
	50 и менее	IV
2.	ГТС гидравлических, гидроаккумулирующих, приливных и тепловых электростанций установленной мощностью, МВт:
	более 1000	I
	от 300 до 1000	II
	" 10 " 300	III
	10 и менее	IV
3.	ГТС атомных электростанций независимо от мощности	I
4.	ГТС и судоходн. каналы на внутр.водных путях (кроме ГТС речных портов):
	сверхмагистральных	II
	магистральных и местного значения (см. прим.1)	III
5.	ГТС мелиоративных систем при площади орошения и осушения, обслуживаемой сооружениями, тыс. га:
	св. 300	I
	от 100 до 300	II
	" 50 " 100	III
	50 и менее	IV
6.	Каналы комплексного водохозяйственного назначения и сооружения на них при суммарном годовом объеме водоподачи, млн. м3:
	св. 200	I
	от 100 до 200	II
	" 20 " 100	III
	менее 20	IV
7.	Морские оградительные сооружения и ГТС морских каналов, морских портов при объеме грузооборота и числе судозаходов в навигацию:
	св. 6 млн т сухогрузов (св. 12 млн т наливных) и св. 800 судозаходов	I
	от 1,5 до 6 млн т сухогрузов (от 6 до 12 млн т наливных) от 600 до 800 судозаходов	II
	менее 1,5 млн т сухогрузов (менее 6 млн наливных) и менее 600 судозаходов	III
8.	Морские оградительные сооружения и ГТС судостроительных и судоремонтных предприятий и баз в зависимости от класса предприятия	II, III
9.	Оградительные сооружения речных портов, судостроительных и судоремонтных предприятий	III
10.	Морские причальные сооружения, ГТС железнодорожных переправ, лихтеровозной системы при грузообороте, млн т:
	св. 0,5	II
	0,5 и менее	III
11.	Причальные ГТС для отстоя, межрейсового ремонта и снабжения судов	III
12.	Причальные сооружения судостроительных и судоремонтных предприятий для судов с водоизмещением порожнем, тыс. т:
	св. 3,5	II
	3,5 и менее	III
	Строит. и подъемно-спуск. ГТС для судов со спусковой массой, тыс. т:
	св. 30	I
	от 3,5 до 30	II
	3,5 и менее	III
	Стационарные ГТС средств навигационного оборудования	I

Примечания: 1 – класс сооружений по поз.6 допускается повышать для каналов, транспортирующих воду в засушливые регионы в условиях сложного гористого рельефа (Северный Кавказ, Прибайкалье и др.); 2 – класс сооружений по поз.12 и 13 допускается повышать в зависимости от сложности строящихся или ремонтируемых судов

 

Таблица 1.3.3

Класс защитных сооружений

Защищаемые территории и объекты	Максимальный расчетный напор, м, водонапорное сооружение при классе защитного сооружения
I	II	III	IV
1. Селитебные территории (населенные пункты) с плотностью жилого фонда на территории возможного частичного или полного разрушения при аварии на водоподпорном сооружении, м2 на 1 га:
св. 2500	Св. 5	До 5	До 3	-
от 2100 до 2500	" 8	" 8	" 5	До 2
" 1800 " 2100	" 10	" 10	" 8	" 5
менее 1800	" 15	" 15	" 10	" 8
2. Объекты оздоровительно-рекреационного и санитарного назначения (не попадающие в п.1)	-	Св. 15	До 15	До 10
3. Предприятия и организации с суммарным годовым объемом производства и/или стоимостью единовременно хранящейся продукции, млн МРОТ*:
св. 50	Св. 5	До 3	До 2	-
от 10 до 50	" 8	" 5	" 3	До 2
менее 10	" 8	" 8	" 5	" 3
4. Памятники культуры и природы	Св. 3	До 3	-	-

* МРОТ - минимальный размер оплаты труда по законодательству Российской Федерации, действующему на момент разработки проекта

 

Таблица 1.3.4.

Класс гидротехнических сооружений в зависимости от последствий возможных гидродинамических аварий

Класс ГТС	Число постоянно проживающих людей, которые могут пострадать от аварии ГТС, чел.	Число людей, условия жизнедеятельности которых могут быть нарушены при аварии ГТС, чел.	Размер возможного материального ущерба без учета убытков владельца ГТС, млн МРОТ	Характеристика территории распространения чрезвычайной ситуации, возникшей в результате аварии ГТС
I	Более 3000	Более 20000	Более 50	В пределах территории двух и более субъектов РФ
II	От 500 до 3000	От 2000 до 20000	От 10 до 50	В пределах территории одного субъекта РФ (двух и более муниципальных образований)
III	До 500	До 2000	От 1 до 10	В пределах территории одного муниципального образования
IV	-	-	Менее 1	В пределах территории одного муниципального образования

Примечания: 1 – возможные ущербы от аварии гидротехнических сооружений определяются на момент разработки проекта; 2 – МРОТ – минимальный размер оплаты труда по законодательству Российской Федерации, действующему на момент разработки проекта

 

Таблица 1.3.5

Категории речных портов

Категория порта	Среднесуточный
грузооборот, усл. т	пассажирооборот, усл. пассажиры
	Св. 15000	Св. 2000
	3501-15000	501-2000
	751-3500	201-500
	750 и менее	200 и менее

 

Класс водоподпорных гидротехнических сооружений гидравлических, гидроаккумулирующих и тепловых электростанций должен назначаться с учетом их функции защитных сооружений для территории и объектов, расположенных в нижнем бьефе. Класс основных гидротехнических сооружений комплексного гидроузла, обеспечивающего одновременно несколько участников водохозяйственного комплекса (энергетика, транспорт, мелиорация, водоснабжение, борьба с наводнениями и пр.), устанавливают по сооружению, отнесенному к более высокому классу. При совмещении в одном сооружении двух или нескольких функций различного назначения (например, причальных с оградительными) класс следует устанавливать по сооружению, отнесенному к более высокому классу. Класс основных сооружений, входящих в состав напорного фронта, должен устанавливаться по сооружению, отнесенному к более высокому классу.

Класс основных гидротехнических сооружений гидравлической или тепловой электростанции установленной мощностью менее 1,0 млн кВт, определяемый по таблице 1.3.2, повышают на единицу в случае, если эти электростанции изолированы от энергетических систем и обслуживают крупные населенные пункты, промышленные предприятия, транспорт и других потребителей или если эти электростанции обеспечивают теплом, горячей водой и паром крупные населенные пункты и промышленные предприятия. Основные гидротехнические сооружения речных портов 1-й, 2-й и 3-й категорий относят к III классу, остальные сооружения - к IV классу. Категорию порта устанавливают по таблице 1.3.5. Грузооборот и пассажирооборот определяются в соответствии с нормами технологического проектирования речных портов на внутренних водных путях. При пересечении или сопряжении гидротехнических сооружений, которые могут быть отнесены к разным классам, следует для всех сооружений принимать класс более ответственного сооружения.

Класс участка канала от головного водозабора до первого регулирующего водохранилища, а также участков канала между регулирующими водохранилищами может быть понижен на единицу, если водоподача основному водопотребителю в период ликвидации последствий аварии на канале может быть обеспечена за счет регулирующей емкости водохранилищ или других источников. Берегоукрепительные сооружения относят к III классу. В случаях, когда авария берегоукрепительного сооружения может привести к последствиям катастрофического характера (вследствие оползня, подмыва и пр.), сооружение относят ко II классу. Морские нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения (МНГС), включая нефтегазопроводы и подводные нефтехранилища, вне зависимости от их конструкции и условий их эксплуатации относят к I классу. Понижение класса МНГС не допускается.

Цель работы:

Закрепить знания по разделам «Целевое назначение и требования по эксплуатации систем и сооружений природообустройства и водопользования» и «Требования по обеспечению безопасности систем и сооружений природообустройства и водопользования» курса «Эксплуатация систем и сооружений природообустройства и водопользования». Научиться проводить оценку площади возможного затопления при аварии на гидротехнических сооружениях водохранилища.

Исходные данные:

1) данные о ГТС (табл. 1.2.1, 1.2.2; рис. 1.2.1);

2) варианты расчёта (табл. 1.2.3).

 

Задание к работе: согласно выбранному варианту оценить класс надёжности плотины водохранилища.

 

Ход выполнения работы:

1) ознакомиться с теоретической частью и дополнительной литературой;

2) согласно выбранному варианту и используя табл. 1.3.1 – 1.3.5 и дополнительные данные о численности населения в Шегарском районе Томской области и топографические материалы, а также результаты упражнения 2, определить класс плотины;

3) оформить работы так же, как и в упражнении 1.1.

 

Дополнительная литература:

1. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. – М.: Госстрой России, 2006. – 26 с.

 

1.4. Оценка риска аварий гидротехнических сооружений водохранилищ

Согласно [Методические рекомендации…. 2002], опасность аварии на ГТС водохранилищ и накопителей промышленных отходов определяется следующими показателями: 1.1) опасность превышения принятых при обосновании конструкции сооружения природных нагрузок и воздействий; 1.2) обоснованность и соответствие проектных решений современным нормативным требованиям; 1.3) соответствие проекту конструкции сооружения, условий его эксплуатации и свойств материалов сооружения и основания; 1.4) 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 учётом приведённых ниже рекомендаций. Степень опасности превышения принятых при расчётном обосновании конструкции сооружения природных нагрузок и воздействий принимается по экспертной оценке на одном из трёх уровней в соответствии с табл. 1.4.1.

 

Таблица 1.4.1

Опасность превышения принятых при обосновании конструкции сооружения природных нагрузок и воздействий

Степень опасности по показателю	Код	Отличительные признаки
Малая		Возможны лишь локальные повреждения элементов конструкций и сооружений, которые могут быть устранены в ходе текущих ремонтных работ
Средняя		Возможно разрушение элементов конструкций элементов конструкций или отдельных сооружений, которые могут привести к возникновению аварийной ситуации. Требуется проведение неотложных ремонтных работ, изменения режима эксплуатации объекта
Большая		Возможны разрушения конструкций и сооружений, приводящие к прорыву напорного фронта

 

Степень опасности по показателю 2 устанавливается по одному из 4-х уровней в соответствии с таблицей 1.4.2.

 

Таблица 1.4.2

Обоснованность и соответствие проектных решений современным нормативным требованиям

Степень опасности по показателю	Код	Отличительные признаки
Отсутствует		Полное соответствие современным нормативным требованиям по всем оцениваемым параметрам
Малая		В проекте имеются незначительные отклонения от современных нормативных требований
Средняя		В проекте имеются значительные ошибки по одному из оцениваемых факторов или существенные отклонения от современных нормативных требований по двум факторам (например, геологическое строение основания не соответствует данным изысканий; объём инженерных изысканий недостаточен)
Большая		В проекте имеются грубые ошибки или существенные отклонения от нормативных требований по всем трём основным оцениваемым факторам (грубые ошибки в гидравлических расчётах водосбросных сооружений или расчётах устойчивости откосов плотин из грунтовых материалов и др.)

 

Степень опасности по показателю 3 устанавливается также по одному из 4-х уровней в соответствии с таблицей 1.4.3.

 

Таблица 1.4.3

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

Степень опасности по показателю	Код	Отличительные признаки
Отсутствует		Полное соответствие современным нормативным требованиям по всем оцениваемым параметрам
Малая		Незначительные отклонения от проекта, которые не могут привести к нарушению нормальной работы сооружений, конструкций и элементов
Средняя		Существенные отклонения от проекта, которые могут привести к возникновению аварийной ситуации; требуется оценка возможности дальнейшей эксплуатации ГТС в проектном режиме и необходимости проведения тех или иных мероприятий по обоснованию нормативной прочности и устойчивости конструкций и сооружений, пропускной способности водосборов и водоспусков и др. (несоответствие проекту характеристик грунтов или материалов техногенного происхождения в теле или основании плотин и дамб, обусловливающее необходимость проведения поверочных расчётов устойчивости, фильтрационной прочности и др.; несоответствие проекту очертаний откосов плотины или дамбы; несоответствие проекту условий эксплуатации плотины; несоответствие проекту регламента намыва накопителя отходов, уровней воды; несоответствие проекту водного баланса водохранилища; возможность развития химической суффозии грунтов тела и основания плотины или дамбы вследствие изменения химического состава накапливаемых отходов или стоков)
Большая		Значительные отклонения от проекта по оцениваемым факторам, которые могут привести к аварии ГТС и прорыву напорного фронта (не полностью соответствуют проекту параметры водосбросных сооружений, при максимальных расчётных паводковых расходов возможно превышение ФПУ, перелив воды через гребень плотины, её размыв и образование волны прорыва и др.; значительное несоответствие проекту материалов сооружений и основания; повышен класс капитальности сооружения, но не проведены работы по оценке соответствия его конструкций новым требованиям)

 

Степень опасности по показателю 4 устанавливается по одному из 4-х уровней в соответствии с таблицей 1.4.4.

 

Таблица 1.4.4

Возможные последствия и ущерб при аварии ГТС

Степень опасности по показателю	Код	Отличительные признаки
Масштаб возможной ЧС	Число пострадавших, чел.	Нарушены усл. жизнедеят., чел.	Мат. ущерб, МРОТ	Зона рспрост. ЧС	Силы и средства, привлек. для ликв. ЧС
Малая		локальная	Не более 10	Не более 100	Не более 1 тыс.	Не выходит за пределы территории объекта	собственник или экспл. орг.
Средняя		местная	Выше 10, но не более 50	Свыше 100, но не более 300	Свыше 1 тыс., но не более 5 тыс.	Не выходит за пределы города, района	Органов местного самооупр.
Большая		территориальная	Свыше 50, но не более 500	Свыше 300, но не более 500	Свыше 5 иыс., но не более 0,5 млн.	Не выходит за пределы субъекта РФ	Органов исп. власти субъектов РФ
Очень большая		Региональная	Свыше 50, но не более 500	Свыше 500, но не более 1000	Свыше 0,5 млн., но не более 5 млн.	охватывает тер. 2-х субъектов РФ	Органов исп. власти субъектов РФ, оказавшихся в зоне ЧС
Очень большая		Федеральная	Свыше 500	Свыше 1000	Свыше 5 млн.	Выходит за тер. 2-х субъектов РФ	То же
Очень большая		трансграничная	-	-	-	Выходит за пределы РФ	По решению Правительства РФ, в соотв. с нормами межд. Права

 

Интегральная количественная оценка опасности ГТС напорного фронта водохранилищ и накопителей 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 четырёх рассмотренных показателей опасности (интегральный код 3344) коэффициент опасности равен l=1, в остальных случаях 0<l<1. Численные значения 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 табл. 1.4.5.

 

Таблица 1.4.5

Интегральная оценка опасности ГТС

Показатели опасности	Степень опасности	Код	Коэффициент значимости показателя опасности
Опасность превышения природных нагрузок и воздействий	Малая
Средняя		0,2
Большая
Обоснованность и соответствие проектных решений современным нормативным требованиям	Отсутствует
Малая
Средняя		0,2
Большая
Соответьствие проекту конструкции сооружения, условий его эксплуатации и свойств материалов сооружения и основания	Отсутствует
Малая
Средняя		0,2
Большая
Возможные последствия и ущерб при аварии ГТС	Малая
Средняя
Большая		0,4
Очень большая

 

При этом коэффициент опасности определён из соотношения:

, (1.4.1)

где l ₀ – нормирующий множитель; d_i – коэффициент значимости i -го показателя опасности; a_i – значение кода i -го показателя опасности. Расчёты значений коэффициента опасности для каждого события, определяемого соответствующим кодом, приведены в табл. 1.4.6.

 

Таблица 1.4.6

Значения коэффициентов опасности

Код	l	Код	l	Код	l	Код	l
	0,176		0,294		0,294		0,412
	0,294		0,412		0,412		0,529
	0,412		0,529		0,529		0.647
	0,529		0,647		0,647		0,765
	0.235		0,353		0,353		0,471
	0,352		0,471		0,471		0,588
	0,470		0,588		0,588		0,706
	0,588		0,706		0,706		0,823
	0,294		0,412		0,412		0,529
	0,412		0,529		0,529		0,706
	0,529		0,647		0,647		0,823
	0,647		0,765		0,765		0,941
	0,353		0,471		0,235		0,412
	0,471		0,588		0,412		0,529
	0,588		0,706		0,529		0,647
	0,706		0,823		0,647		0,765
	0,235		0,353		0,353		0,471
	0,353		0,471		0,471		0,588
	0,471		0,588		0,588		0,706
	0,588		0,706		0,706		0,823
	0,294		0,412		0,412		0,529
	0,412		0.529		0,529		0,647
	0,528		0,647		0,647		0,765
	0,647		0,765		0,765		0,882
	0,353		0,474		0,471		0,588
	0,471		0,588		0,588		0,706
	0,588		0,706		0,706		0,823
	0,706		0,823		0,823		0,941
	0,412		0,235		0,353		0,294
	0,529		0,353		0,471		0,412
	0,647		0,471		0,588		0,529
	0,765		0,588		0,706		0,647
	0,353		0,353		0,529		0,529
	0,471		0,471		0,647		0,647
	0,588		0,588		0,765		0,765
	0,706		0,706		0,882		0,882
	0,412		0,412		0,412		0,588
	0,529		0,529		0,529		0,706
	0,647		0,647		0,647		0,823
	0,765		0,765		0,765		0,941
	0,471		0,471		0,471		0,471
	0,588		0,588		0,588		0,588
	0,706		0,706		0,706		0,706
	0,823		0,823		0,823		0,823
	0,529		0,882		0,823		0,765
	0,647		0,588		0,941		0,882
	0,765		0,706		0,647		1.00