Диссертация (1151721), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Капитальные вложения поустройству дополнительного сифонного устройства составляют 500 тысяч рублей.Эксплуатационные затраты – 100 тысяч рублей в год [58].Рассматриваемые в данной работе гидротехнические сооружения объектовсельскохозяйственного водоснабжения относятся к гидродинамически опаснымобъектам,большинствоаварийнакоторыхпроисходитиз-заошибок,допущенных при проектировании, строительстве и эксплуатации, часть которыхможет быть вызвана отсутствием (изменением) гидрологических, геологических идругих параметров малых рек и природных условий, связанных с изменениемклимата в последние годы.Основным поражающим фактором при гидродинамической аварии являетсяволна прорыва.
Поток воды, движущийся с большой скоростью, разрушает изатапливает в той или иной степени здания, сооружения, сельскохозяйственные илесные угодья, а случаи прорыва крупных водохранилищ могут привести ккатастрофическим последствиям с многомиллионными ущербами и убытками.В соответствии с Декларацией безопасности гидротехнических сооруженийводохранилища «Куогалы» [21], наиболее тяжелый и наиболее вероятныйсценарийавариифункционирующегонапорногосооружениясвязанспереполнением емкости водохранилища и переливом воды через гребеньплотины.
Снижение устойчивости откосов грунтовой плотины Куогалы в 2018годуподтверждаютсяповерочнымирасчетамиустойчивостиоткосов,проведенными ООО «НПЦ «ГИДРОТЕХЭКСПЕРТИЗА», где минимальныекоэффициенты устойчивости низового и верхового откосов составляют 1,03 (приФПУ), при допустимых НПУ (основное сочетание нагрузок) Ks = 1,15 и при ФПУ(особое сочетание нагрузок) Ks = 1,04.С повышением уровня воды в водохранилище (превышающих НПУ)107пропускпаводковыхводосуществляетсячерезпаводковыйводосброс(автоматически) и сифонный водосброс (после его запуска). При паводке редкойповторяемости и забивке ледозащитного сооружения деревьями, льдом, шугойпропускная способность паводковых водосбросов уменьшается. Данная ситуацияприводит к подъему уровня воды в водохранилище и переливу через гребеньплотины с последующим ее разрушением.При прорыве напорного фронта гидротехнических сооружений гидроузла,максимальный расход воды в створе гидроузла составит 38 м 3/с, максимальнаяскорость течения 2,63 м/с, высота волны 2,04 м.
По мере удаления потока отгидроузла основные параметры потока волны прорыва (расход, скорость, высотаволны) меняются. Ниже водохранилища Куогалы (по реке Куохара) расположеноозеро Чурапча, абсолютная отметка воды в котором 171,0 м, что создает подпоргидротехническим сооружениям водохранилища Куогалы.
На участке отводохранилища Куогалы до озера Чурапча движение аварийного потока водыпроисходит по руслу реки Куохара. и ее прилегающим берегам до озера Чурапча сминимальнойскоростью, что создает условия для наложения вод (пригидродинамической аварии). Высота волны прорыва зависит от рельефаместности. Наибольшая глубина и скорость потока будет наблюдаться в руслереки Куохара.В зону воздействия волны прорыва попадают объекты. села Чурапча(мосты, дороги). расположенные в пойме.
Жилые дома находятся на повышенныхберегах и воздействие волны прорыва на них будет меньше. Озеро Чурапчаспособно принять весь объем приходящей воды, так как его объем (9,2 млн. м 3) в6,5 раз превышает объем водохранилища Куогалы, а площадь озера в 10 разбольше площади водохранилища. Следовательно, уровень воды в озере Чурапчаповысится менее чем на 45 см иподтопления прилегающей территории отпритока воды не произойдет.
Общая площадь затопления в результате авариисоставит 0,377 км2.Согласно Декларации безопасности [21] вероятный вред, который можетбыть причинен жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и108юридическихлицврезультатеавариигидротехническихсооруженийводохранилища Куогалы, связанной с переливом воды через гребень плотины,составляет 65,727 млн руб. в ценах 2017 года.Оценка степени опасности (вероятности) гидродинамической аварии поконструктивным, технологическим и эксплуатационным причинам выполняласьсогласно требованиям Методических рекомендаций по оценке риска аварийгидротехнических сооружений водного хозяйства и промышленности [43] Расчетпараметров прорана и волны прорыва на выходе из прорана выполнялся покомпьютерной программе «Волна», в основу которой положены «Методическиерекомендации по расчету развития гидродинамических аварий на накопителяхжидких промышленных отходов» [69].Показателипоследствийдлянаиболеетяжелогосценариягидродинамической аварии традиционно эксплуатируемого ГТС Куогалы и дляварианта с предзимним уровнем водохранилища в 170,7 м, принятым в качестверасчетного, представлены в таблице 5.1.
Численные значения среднегодовыхвероятностей отказов гидротехнических сооружений водохранилища «Куогалы»для вариантов эксплуатации составят1,3∙10-4 1/год и 2,0∙10-3 1/год, соответственно,[21].Этоопределяетвозможныеаварии,какчрезвычайныеситуациирегионального уровня с вероятностью реализации, не превышающей допустимуюдля напорных сооружений III класса опасности, указанную в СП 58.13330.2012 исоставляющую 2,5103 1/год. В таблице 5.2 приведены данные стоимостнойоценки последствий аварий на ГТС для рассматриваемых сценариев.109Таблица 5.1.
- Показатели последствий для возможных сценариев гидродинамической аварииЕд. изм.СценарииПерелив через гребень плотины№п/пРегулирование предзимнегоуровня водохранилищаЗона воздействияСильнаяСредняяЗона воздействияСлабаяСильная0,377/65,727/1,3∙10-4СредняяСлабая0,306/52,5821,1∙10-21Общая зона затопления/ущерб/вероятность ущербакм2/млн руб./1/год2Численность персонала,попадающего в зону затоплениячел.------3Численность населенияпостоянного проживания,попадающего в зону затоплениячел.--480--3204Численность населения временного проживания, попадающегов зону затоплениячел.------5Площадь затопления производственных предприятийга------6Площадь затопления складов идругих сооружений для хранения готовой продукциига------7Автодороги попадающие в зонузатоплениякм00,321,520,241,23110Таблица 5.2 - Стоимостная оценка общего ущерба от аварий на ГТС вдхр.
КуогалыОбозначениеущербаУщерб, по вариантам сценариев,руб.Наименование статей расходовПерелив черезгребень плотиныРегулированиезимнего уровняИ1Ущерб производственным фондам00И2Ущерб готовой продукции предприятий00И3Ущерб элементам транспорта и связи546387,2437113,1И44262964434103974863520769082180000И11Ущерб жилому фонду и имуществугражданРасходы на ликвидацию последствийаварииУщерб сельскохозяйственномупроизводствуУщерб, вызванный нарушениемводоснабженияУщерб природной среде157078125663,3И12Прочие виды ущерба51968324157497Общий ущерб5716514745732465ИлСоциальный ущерб85618536849535ИввСумма общего и социального ущербов6572700052582000И5И6И8ИобщРазмер предотвращенного ущерба за счет внедрения эксплуатационногомероприятия по регулированию предзимнего уровня наполнения водохранилищасоставит 13,145 млн руб. (65, 727 - 52, 582 =13,145 млн руб.)Выше указанные показатели результатов и затрат использовались врасчетахэколого-экономическойэффективностипревентивныхэксплуатационных мероприятий, в части предзимнего понижения уровня воды вводохранилище (таблица 5.2 и рисунок 5.1).111Обоснование показателей экономической эффективности устройства5.2.превентивной защиты откосов верхнего бьефа низконапорных насыпныхгрунтовых от землеройных животныхКак показывают практика эксплуатации напорных сооружений в регионеисследований, существенную угрозу разрушения грунтовых плотин, дамбамнаряду с антропогенным воздействием наносит ондатра.
При отсутствиипревентивных мероприятий, направленных на исключение воздействия ондатр нагрунтовые плотины в разы повышается вероятность аварий, связанных сразрушением плотин с последующим затоплением, подтоплением населенныхпунктов. В целях безопасной эксплуатации сооружений возникает необходимостьвнедрения новых методов и способов превентивной защиты сооружений, с учетомэкономической эффективности планируемых мероприятий.В данном разделе выполнено сопоставление предполагаемых ущербов отгидродинамическойаварииприпрорывегрунтовойплотиныпохаткеземлеройных животных (ондатр) с планируемыми затратами на мероприятия поее предотвращению.Вкачествеэффективногомероприятияповышениябезопасностигидротехнических сооружений предлагается устройство превентивной защитыоткосов верхнего бьефа низконапорных насыпных грунтовых плотин отземлеройных животных металлической сеткой из нержавеющей стали.Расчет затрат на устройство 1 м2 превентивной защиты откосов верхнегобьефа низконапорных насыпных грунтовых плотин от землеройных животныхпроизводится по формуле:К = З / А, руб./м2(5.10)где: З - затраты по устройству превентивной защиты, руб.А - необходимый объем металлической сетки, м2:А=В–С+Дгде: В – полная площадь откоса верхнего бьефа, м2С – площадь сечения уровневого автоводосброса, м2(5.11)112Д – укрепляемая площадь по понуру, м2В = √ (32+92) х 230 = 2 183м2С = 15 х √ (1,72 + 5,12) = 81 м2Д = 230 х 1 = 230 м2Итого, А = 2 183– 81 + 230 = 2 332 м2Стоимость металлической сетки из нержавеющей стали с ячейками не менее3х3 см:Е = А х Г = 2 332 х 130 = 303 160 рублей(5.12)где: Г – стоимость 1-го квадратного метра металлической сетки = 130руб./м2Затраты по укладке металлической сетки с армированием металлическимианкерами (штырями):М = А х Т = 2 332 х 50 = 116 600 руб.где: Т – стоимость укладки 1-го квадратного метра металлической сетки сармированием металлическими анкерами (штырями), длиной 20 см, с сечением из3-5 мм, шагом через 1,5-2 м в 4-х точках = 50 руб./м2Всего затрат по устройству превентивной защиты откосов верхнего бьефанизконапорных насыпных грунтовых плотин от землеройных животных:З = Е + М = 303 160 + 116 600 = 419 760 руб.Затраты на 1 м2 откоса:К = З / А = 419 760 / 2 332 = 180 руб./м2Затраты по устройству превентивной защиты откосов верхнего бьефанизконапорных насыпных грунтовых плотин от землеройных животных поитогамвышеприведенныхрасчетовсоставляют419,760тысячрублей.Эксплуатационные затраты – 100 тысяч руб.
в год [58].Результатом реализации мероприятия является предотвращенный ущерб отнарушениясуффозионной(фильтрационной)прочностителагрунтовогосооружения, который был учтен в составе мероприятия по регулированиюпредзимнего уровня.1135.3. Результаты расчета эколого – экономической эффективностипревентивных мероприятий повышения надежности ГТСРезультаты расчета эколого –экономической эффективности превентивныхмероприятий повышения надежности ГТC Куогалы, представленные на рис. 5.1 ив табл. 5.3, свидетельствуют об эколого -экономической эффективностипланируемых мероприятий, так как дисконтированный прирост чистого дохода нарасчетный 25-летний период их реализации положителен и составляет 1 млн 915,5Тыс. рубтыс. руб.12000,010000,08000,06000,04000,02000,00,0-2000,012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25Годы функционированияРисунок 5.1 – Эффективность мероприятий по предзимнему понижению уровня воды и защитеот землеройных животных на ГТС водохранилища Куогалы (тыс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
