авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Методика оценки риска последствий аварий на гидротехнических сооружениях напорного типа с применением аэрогеодезических технологий идентификации их устойчивост

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кроличенко Витольд Владимирович

Методика оценки риска последствий аварий на гидротехнических сооружениях напорного типа с применением аэрогеодезических технологий идентификации их устойчивости в экстремальных ситуациях.

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва

2010

Работа выполнена в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) на кафедре прикладной экологии

Научный руководитель: кандидат военных наук, профессор,

член-корр. РАЕН

Буров Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Зверев А.Т. (МИИГАиК)

кандидат технических наук

Кисуркин А.Ф. НИЦ «Геодинамика-М»

Ведущая организация: Академия гражданской защиты

МЧС России

Защита состоится 2010 г. в ч. мин. на заседании диссертационного совета Д 212.143.02 в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 105064, Москва, Гороховский пер., дом 4, зал заседания Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии.

Автореферат разослан « » 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета С.А.Сладкопевцев

Общая характеристика работы

Актуальность темы. 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 0,34·10­4 и 0,45·10­3, при этом ежегодный глобальный риск человеческих жертв аварий всех типов плотин составляет 5,1·10­8. 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 диссертационной работы, рассматривающей оценку риска последствий аварий на ГТС напорного типа с применением аэрогеодезических технологий идентификации их устойчивости в экстремальных ситуациях состояния геоэкологии территории, представляется актуальной и своевременной, позволяющей решать современные задачи безопасности населения и окружающей среды в условиях изменяющейся геоэкологии территории.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка технологий раннего обнаружения рисковых ситуаций возможных аварий ГТС в зоне проявления аномальных явлений в геоэкологии природного и техногенного происхождения и оценка риска их возможных последствий.

Реализация поставленной цели достигается выполнением следующего комплекса задач:

1. Исследование особенностей назначения и конструкции гидросооружений различного типа и класса, их применимость и распространение;

2. Статистический анализ аварийности на гидросооружениях напорного типа;

3. Установление причин чрезмерной проницаемости грунтов в основании плотины;

4. Определение влияния деформационной неоднородности грунтов в основании плотины на ее устойчивость;

5. Исследование возможного сценария аварий на ГТС напорного типа, его развития и последствия.

6. Обобщение современных методов оценок риска аварий на различных объектах технических систем на основе применения теории вероятности и статистики, а также теории устойчивости и надежности применительно к объектам ГТС;

7. Рассмотрение модельных технологий оценки технического состояния ГТС и их применимость для оценки устойчивости этих сооружений;

8. Разработка методики оценки риска последствий аварий на ГТС напорного типа;

9. Анализ дистанционных методов идентификации рисковых ситуаций в зоне функционирования ГТС;

10. Установление наиболее эффективных методов дистанционного зондирования рисковых ситуаций в зоне функционирования ГТС и их применимость для решения задач идентификации в различных условиях окружающей среды;

11. Анализ современных методов геодезического контроля и наблюдений за деформациями на ГТС;

12. Проведение апробации методики оценки риска последствий возможной аварии на ГТС Истринского водохранилища по материалам расчетно-аналитического эксперимента с использованием результатов дешифрирования космических снимков.

Таким образом, в диссертации рассматривается решение важной научно – прикладной проблемы геоэкологии-безопасности населения и защиты окружающей среды в условиях нарастания рисковых ситуаций в зоне функционирования ГТС.

Методы исследования. В целях достижения высокого уровня научности и достоверности полученных результатов в работе применялись такие методы исследований, как: обобщение и анализ материалов литературных источников, статистических данных и результатов опытных испытаний по широкому кругу вопросов тематики диссертации; графоаналитическое моделирование процессов возникновения аварийных ситуаций и их развития в различных условиях изменяющейся среды; опытные испытания применимости предлагаемых методик и проверка их корректности по полученным результатам; аналитическое обоснование выбора путей рационального решения исследуемых задач.

Базовые материалы исследования. В основу базовых материалов исследований по теме диссертации положены результаты научных работ по основным и прикладным аспектам рассматриваемой проблемы, нашедших отражение в научных трудах экологов С.Л.Авалиани, В.И.Вернадский, В.Н.Крутько, Н.Н.Моисеев, Н.Ф.Реймерс, А.В.Садов и др., гидрогеологов А.З.Зайцев, П.П.Клименко, В.А.Мироненко, [Н.И.Плотников] и др., геодезистов Б.Н.Жуков, А.П.Карпик, Е.И.Паншин, А.Г.Малков, специалистов дистанционного зондирования У.Рис, С.В.Гарбук, В.Е.Горшензон. В работе также использовались материалы научных конференций по проблемам охраны окружающей среды, защиты населения и сохранения устойчивости объектов экономики в условиях развивающихся аномальных явлений погоды и климата. Научная новизна. Научная новизна, проведенных исследований, заключается в комплексном решении проблемы оценки риска аварий на ГТС напорного типа с применением современных методов дистанционного зондирования и геодезического контроля для идентификации рисковых ситуаций под воздействием аномальных природных явлений в геоэкологии территории. Впервые решена задача установления устойчивости ГТС и его контроля в экстремальных ситуациях путем комплексирования технологий дистанционного зондирования и геодезического контроля, что позволяет на ранней стадии развития рисковых ситуаций принимать своевременные управленческие решения по предотвращению аварий, защиты населения и окружающей среды.

Практическое значение. Выдвигаемые автором технологии могут быть использованы для совершенствования системы мониторинга за состоянием ГТС в условиях развития природных аномалий и определения комплекса управленческих решений по повышению устойчивости гидротехнических объектов, зашиты населения и окружающей среды. Кроме того, предлагаемые в работе методы и методики, могут быть использованы в исследовательских и практических работах по оценке риска аварий на ГТС, а также в учебном процессе при подготовке специалистов по геодезии, дистанционному зондированию и безопасности жизнедеятельности.

Личный вклад автора. За период работы по теме диссертации (с 2002 по 2008 г.) автор принял непосредственное участие:

- в обсуждениях инновационных направлений в области геодезического контроля и идентификации показателей состояния инженерных сооружений и окружающей среды на научных конференциях [6,7];

- в разработке методики оценки риска последствий аварии на ГТС и внедрении ее технологий в методические материалы при обучении студентов по БЖД[8];

- в практическом использовании методов геодезического контроля для оценки устойчивости инженерных сооружений и конструкций при возведении объектов Метростроя.

Апробация работы. Основные результаты работы по теме диссертации опубликованы в 8 научных и методических изданиях, 4 из которых в соавторстве, а также ряд научных инновационных направлений апробированы на научных конференциях. Результаты диссертационной работы обсуждены на расширенном заседании кафедры Прикладной экологии МГУГиК и рекомендованы к защите на Ученом совет МГУГиК по специальности «Геоэкология».

Структура и объем работы. Диссертация, объемом 150 страниц, состоит из введения, четырех глав и заключения, с иллюстрациями в виде рисунков - 16 ед., графиков - 4 ед., таблиц - 14 ед., снимков - 13 ед.

Основные положения, выносимые на защиту: 1. Результаты комплексного анализа причин и следствий аварий на ГТС напорного типа; 2. Методика оценки риска последствий аварий на ГТС; 3. Результаты эксперимента по оценке последствий возможной аварии на ГТС Истринского водохранилища.

Содержание работы

1. Аварии на гидросооружениях напорного типа

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 1.1).

 1. Схема плотины гидротехнического сооружения в системе гидроузла, разрез (а),-0

Рис. 1.1. 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.

Все ГТС являются потенциально опасными источниками поражения (воздействия) на население, объекты экономики и окружающую среду в результате аварийного сброса огромных водных масс.

ГТС в зависимости от степени опасности разрушений и масштабов их последствий подразделяются на 4 класса.

Класс ГТС может определяться: по показателю технического назначения сооружения, по показателю динамических возможностей сооружения и по показателю масштабов народно-хозяйственного назначения (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Класс основных гидродинамических сооружений напорного типа в зависимости от технического назначения сооружения (по данным справочника ЧСТПЭП, 1990)
Объект защиты Высота сооружения, (м) при их классе
1 2 3 4
Подпорные стены А Более 40 от 25 до 40 от 15 до25 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
Оградительные сооружения (молы, волноломы и дамбы) А, Б, В Более 25 от 25 менее 5 -
Плотины на грунтовых основаниях А Более 100 от 75 до 100 от 25 до 75 менее 25
Б Более 75 от 35 до 100 от 15 до 35 менее 15
В Более 50 от 25 до 50 от 15 до 35 менее 15
Плотины бетонные и железобетонные, подводные конструкции здании гидроэлектростанций. Шлюзы А Более 100 от 60 до 100 от 25 до 65 менее 25
Б Более 50 от 25 до 50 от 10до25 менее 10
В Более 25 от 20 до 25 от 10до20 менее 10

В экстремальных условиях гидрологического режима (скоротечный паводок, аварийный сброс вод свыше расположенного по течению реки ГТС и др.) возможны ситуации, когда гидродинамическое воздействие вод превысит расчетные показатели устойчивости и прочности ГТС. Такие отклонения от проектных величин должны быть не более: для сооружений 1 класса - 1% (1 раз в 100 лет), 2 и 3 классов - 5% (1 раз в 20 лет), 4 класса - 10% (1 раз в 10 лет). Превышение ветровых волн и ветрового нагона над расчетными для сооружений 1 и 2 классов - 2% и 3,4 класса - 4%.

Установлено, что основными причинами разрушения ГТС являются: горизонтальные подвижки и вертикальные смещения под основанием ГТС. Вовремя не замеченные, они начинают проявляться в снижении устойчивости конструкции, что может привести к аварии или полному разрушению. Из статистического анализа отказов ГТС, произошедших в двадцатом веке на примере 240 аварий, приведенных в таблице 1.2, видно, что большинство отказов плотин произошло в результате паводковых воздействий и чрезмерной проницаемости грунтовых оснований, а также недостаточной прочности сооружения.

Таблица 1.2

Таблица статистического анализа отказов на гидротехнических сооружениях напорного типа на территории бывшего СССР за период 1990 - 2000 гг.
Причинные свойства грунтовых оснований Причины аварий
Штатные условия эксплуатации Паводки Сейсм Другие Всего
Чрезмерная проницаемость 110 6 2 2 120
Деформационная неоднородность 42 2 3 2 49
Недостаточная прочность на сдвиг 24 3 4 5 36
Размываемость 7 23 - 1 31
Другие 3 - 1 - 4
Всего 186 34 10 10 240


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.