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:     | 1 || 3 |

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

-- [ Страница 2 ] --

По данным статистического учёта установлено, что чрезмерные фильтрационные расходы, связанные с трещинами плотин в зоне основания, являются причинами 50% всех отказов, в том числе 28% из них сопровождались разрушением плотин

По статистике отказов влияние сейсмических явлений на ГТС занимает 17-е место в зависимости от устройства плотины. Наиболее надёжными являются контрфорсные плотины. В таблице 1.3 показаны весовые критерии отказов ГТС от факторов влияния.

Таблица 1.3

Факторы влияния на отказы работы ГТС

Факторы влияния Вес ф-ра Время и количество отказов
0 4 10
Неустойчивость основания 20 30 30 ----
Температура и усадки 12 30 ---- ----

Фильтрация в теле плотины 15 30 ---- ----

Фильтрация в основании 14 30 ---- ----

Агрессивность воды 12 ---- ---- 6

Повременное замораживание 15 ---- ---- ----

Неправильная эксплуатация 1 4 ---- ----

Землетрясения 3 9 ---- ----

Разные не выявленные факторы 8 4 ---- ----

Материалы статистики эксплуатации гидротехнических сооружений показывают, что с годами начинают появляться естественные динамические процессы в опорных грунтах, приводящие к изменениям деформационной прочности оснований и разрушению плотины. Для повышения эффективности своевременных мер по снижению данного негативного фактора целесообразно применять методы раннего обнаружения процессов сдвига.

Исходя из вышеизложенного, можно определить содержание задач наблюдения за состоянием оснований гидросооружений, это: 1. Установление наличия или отсутствия смещений и определение границ активных зон; 2. Определение наличия и скорости развития смещений по горизонтали и вертикали, а также оценка подвижности различных горизонтов и векторов смещения; 3. Выявление количественных параметров и направлений смещений; 4. Разработка противодеформационных мероприятий и оценка их эффективности.

Последствия прорыва гидродинамического объекта связаны с распространением с большой скоростью воды, создающей угрозу возникновения чрезвычайной техногенной ситуации. Поражающий фактор - волна прорыва, возникающая при разрушении гидротехнического сооружения. Параметры поражающего воздействия волны прорыва: скорость волны прорыва, глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва. Минимальные значения параметров поражающего воздействия волны прорыва (ГОСТ 22.9-03-95), которые сохраняют поражающий эффект: - статическое давление потока воды не менее 0,2 кг/см2 (20 кПа) с продолжительностью действия не менее 0,25 ч и скоростью потока не менее 2 м/с. На параметры волны прорыва влияют как начальные размеры прорана (ширина и глубина), так и интенсивность его размыва, зависящая от плотности сцепления с грунтом и других качеств материала плотины. Характер воздействия поражающего фактора определяется гидродинамическим давлением потока воды, уровнем и временем затопления, деформацией речного русла, загрязнением гидросферы, почв, грунтов, размыванием и переносом грунтов. Объектами поражающего воздействия волны прорыва могут быть: население, городские и сельские строения, сельскохозяйственные и промышленные объекты, элементы инфраструктуры, домашние и дикие животные, окружающая природная среда. Показатели волны прорыва представлены на схеме (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Схема волны прорыва

h - уровень реки в момент образования прорана; hНб - глубина реки в нижнем бьефе; hcp - высота затопления участка местности при его полном формировании; hзат -максимальная высота затопления участка местности по створу; hM - высота участка местности к уровню воды в реке в межень; Ф -фронт волны прорыва; L - расстояние от плотины до створа; hвб - глубина водоема перед плотиной в момент ее разрушения; i - уклон водной поверхности.

На основе обобщения большого фактического (статистического) материала о техническом состоянии и аварийности гидросооружений напорного типа установлено, что основными причинами отказа (аварийности) являются: чрезмерная проницаемость грунтов оснований, деформационная неоднородность оснований и недостаточная прочность оснований на сдвиг. Поэтому основным объектом исследования аварийности среди всех типов гидросооружений должны быть гидросооружения напорного типа на грунтовых основаниях.

Геоэкологические последствия аварий на гидросооружениях напорного типа определяются величиной гидродинамического давления потока воды, особенно во фронте действия волны прорыва, уровнем и временем затопления, деформацией речного русла, загрязнением гидросферы, почв, размыванием и переносом грунтов.

2. Риск аварий на гидротехнических сооружениях

Оценка аварийности ГТС, характеризуется главным образом по степени надежности гидросооружения, а также показателем риска. Анализ и методика оценки риска аварий на ГТС рассматривается исходя из негативного процесса, происходящего на ГТС, сопровождаемого определенной величиной ущерба.

При определении риска последствий аварий на ГТС учитываются многие факторы состояния и уязвимости объекта, которые учитываются в общей методике расчета:

Rc(N)>P(N)·P(Z)·Cy(N)·Z,

где: Р(N) – вероятность проявления неблагоприятных событий; P(Z) – вероятность нахождения объекта оценки в зоне проявления последствий аварий;Cy(N) – степень социальной уязвимости определенной группы людей; Z – число всех людей.

Методика оценки риска последствий аварий на ГТС может сводиться к определению ущерба от воздействия сбрасываемых вод в пределах территории, на которой реализуется поражающие факторы действия волны прорыва и вод затопления. Расчетной формулой для определения риска гибели людей в зоне проявлений поражающих факторов последствий аварий на гидротехническом сооружении (Rгтс ), может быть произведение вероятностей реализации факторов события (аварии): Rгтс = Pа · Рз · Рс · N, где: Ра - вероятность осуществления аварии в результате проявления негативных событий техногенного или природного происхождения, сопровождаемая прорывом плотины. Средний статистический показатель вероятности разрушения плотин различных гидротехнических сооружений Ра может быть в интервале значений от 0,28x10-2 до 0,2х10-2; Рз – вероятность формирования волны прорыва и зоны затопления с показателями поражающего действия; Рс - вероятность гибели населения в зоне действия волны прорыва и затопления; N-количество людей, находящиеся в зоне действия волны прорыва и затопления.

Величина значения вероятности формирования волны прорыва и зоны затопления с показателями поражающего действия Рз может зависеть от многих неопределенностей и оцениваться как: Pз,1=0,75; 0,5; 0,25.

Вероятность гибели людей Рс в зоне действия волны прорыва и затопления принимается по среднестатистическому показателю (9,7)·10 ~ 1·10 т.е Рс=1·10.

В общем виде средний показатель риска гибели людей в зоне аварии ГТС на грунтовом основании будет иметь вид:

Rгтс = 0,24 · l0-2 ·0,5 ·l ·l0 · N или Rгтс = 1,2 · 10 · N, гибель людей.

Согласно методике можно принять риск гибели людей в населенных пунктах сел. типа при высоте гребня волны прорыва h=1-2м R1=l·10–4;

при h=2-Зм R2=l·10–3; при h=3-4м R3=1х10–2; при h>4м R=1·10-1.

Для ГТС, находящиеся длительное время в эксплуатации, риск аварии может оцениваться через интенсивность технического риска А(t), как аналога интенсивности отказов в теории надежности, т.е.

,

где, N – число работоспособных элементов объекта в начале времени t; n (t+t/2) и n (t–t/2) - число элементов объекта, переходящих в предельное состояние от 0 до ti

Набор обстоятельств (не только отказов системы, но и внешних воздействий на нее), ведущих к аварии, можно проследить с помощью дерева событий.

В отличие от структурных схем и деревьев отказов деревья событий имеют более полное физическое содержание. Анализ дерева событий может дать ответ на вопрос: какие аварийные ситуации могут возникнуть и какие вероятности этих событий? Ответы могут быть получены с помощью анализа потенциальных сценариев аварии. Последовательности потенциальных событий определяются, начиная с исходного события и последующего анализа прочих событий, вплоть до того момента, когда авария либо происходит, либо предотвращается. Дерево рисуется с исходного события. Этим исходным событием является любой фактор, который может привести к отказу какой-либо системы или компонента. В дереве событий исходные события связаны со всеми другими возможными событиями - ветвями, а каждый сценарий представляет собой путь развития аварии, состоящий из набора таких разветвлений.

Определив все исходные события и организовав их в логическую последовательность, можно получить большое число потенциальных сценариев аварии. С помощью анализа дерева событий можно определить пути развития аварии, которые вносят наибольший вклад в риск из-за их высокой вероятности или потенциального ущерба.

Построение дерева событий для конкретных условий функционирования объекта дает возможность: - определить взаимосвязь отказов систем с возможными последствиями аварии; - сократить первоначальный набор потенциальных аварий и ограничить его лишь логически значимыми авариями; - идентифицировать верхние события для анализа дерева отказов.

Пример дерева событий показан на рис. 2.1, что соответствует гипотетической последовательности событий при аварии на гидротехническом сооружении при прорыве плотины вследствие переполнения водохранилища паводковыми водами.

Надежность ГТС - это свойство конструкции сохранять свои эксплуатационные качества в пределах, не превышающих показатели воздействия внешних факторов, предусмотренных в проектных решениях, и может выражаться вероятностью безотказной работы сооружения в течение проектного времени эксплуатации, т.е.

,

где Т(t) функция ресурса сооружения за время t.

Безопасность ГТС - это состояние защищенности всех элементов конструкции и всего сооружения от внешних факторов воздействия, не превышающие их показатели проектных решений за время установления ресурса эксплуатации объекта (срока службы) и выражается вероятностью отказа (аварии) в течение времени ресурса, т.е.

,

где, Т > t - время отказа в течение времени ресурса.

По аналогии с другими опасными объектами, как например АЭС, можно принять в качестве приемлемого риска для гидротехнических сооружений показатель, не превышающий 1·10-6 1/год, т.е.

.

ГТС относятся к стареющим системам. Фактор старения для каждого сооружения определяется из особенностей конструкции плотины, состояния элементов окружающей среды и пр. Для корректировки надежности безопасности и риска сооружения необходимы специальные контрольные измерения и наблюдения, среди которых наибольшее значение имеют: геодезические контрольные измерения и дистанционные методы контроля за динамикой гидрологического состояния среды в зоне функционирования сооружения.

3. Аэрогеодезические методы идентификации рисковых ситуаций в зоне функционирования ГТС напорного типа

Современные методы дистанционного зондирования позволяют на стадии раннего развития рисковых ситуаций устойчивости ГТС в условиях экстремально изменяющейся внешней среды определять: границы береговой линии водоема и динамику ее изменения, наличие и характер увлажнения почв, и подтопление территорий, динамику движения водных масс и наполнение водоема, характер и зоны затопления, техническое состояние плотины и динамику аварийного сброса вод, наличие и состояние геологических аномалий непосредственного в зоне ГТС (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1

Возможности методов дистанционного зондирования по идентификации рисковых ситуаций в зоне функционирования гидротехнического сооружения

Методы зондиро вания Фактор состояния объекта Причины возникновения фактора Признак рисковой ситуации Спектор съемки, мкм Факторы ограничения съемки Применимость метода
Фотосъемка в видимом диапазоне Увеличение площади водоема, изменение очертания береговой линии. Увеличение сброса вод через водо- сбросную систему сооружения. Разрушение плотины. Обильные осадки, паводки Обильные осадки, паводки Деформация опорных конструкций сооружения Увеличение напора вод на стенки сооружения, переувлажнение грунтов в осно вании плотины. Увеличение напора вод на стенки сооруже ния, затопление территории ниже бьефа. Возникновение волны прорыва, затопление территории 0,4– 0,78 0,4– 0,78 0,4-0,78 Темное (ночное) время суток, облачность. Темное (ночное) время суток, облачность Темное (ночное) время суток, облачность Ограничено Ограничено Ограничено
Многозональная фотосъемка Мутность вод Глубина водоема Влажность почв Увеличение лив невых стоков с прилегающей территории Обильные осадки, паводки Обильные осадки, паводки Переувлажнение грунтов, увели чение объема водоема Повышение на пора вод на стен ки сооружения Снижение устой чивости осно ваний плотины 0,4-0,48 0,48-0,64 0,7-0,92 Темное (ночное) время суток Темное (ночное) время суток Темное (ночное) время суток Ограничено Ограничено Ограничено
Мультиспектральная съемка Мутность и заг рязненность вод Аномалии в береговой линии Влажность почв Зоны затопления Паводки, пром. сбросы, Обильные осадки, паводки Обильные осадки, паводки Обильные осад ки, аварийные сбросы Увеличение напора вод на стенки плотины Снижение уст ойчивости основ аний плотины Снижение уст ойчивости основ аний плотины Затопление территорий 0,4-0,8 0,4-0,8 0,4-0,8 0,4-0,8 Темное (ночное) время суток Темное (ночное) время суток Темное (ночное) время суток Темное (ночное) время суток Ограничено Ограничено Ограничено Ограничено
Инфракрасная (тепловая) съемка Переувлажнение очв Техногенные и ливневые сбросы, эрозия почв Деформация грунтов, развитие карста, суффозии, соли флюкции Обильные осадки, паводки Обильные осадки, павод ки, аварии на пром. объектах Длительные и обильные осад ки, сейсмичес кие аномалии Снижение устой чивости основа ний плотины Снижение устойчивости оснований плотины Снижение устойчивости оснований плотины 3,0-5,0 8,0-12,0 3,0-5,0 8,0-12,0 3,0-5,0 8,0-12,0 Без ограничения Без ограничения Без ограничения
Радиосъемка Загрязнение вод Влажность почв Очертания береговой линии Паводки, лив невые и техно генные сбросы Обильные осад ки, паводки Обильные осадки, паводки Увеличение напора вод на стенки плотины Снижение усто йчивости осно ваний плотины Переполнение водоема 1мм-10м 1мм-10м 1мм-10м Без ограничения Без ограничения Без ограничения
Телевизионная съемка Загрязнение вод Влажность почв Очертания береговой линии водоема Ливневые и аварийные пром. сбросы Обильные осадки, паводки Обильные осадки, паводки Увеличение напора вод на стенки плотины Снижение устой чивости основа ний плотины Переполнение водоема 0,5-0,75 0,5-0,75 0,5-0,75 Темное время суток, облачность Темное время суток, облачность Темное время суток, облачность Ограничено Ограничено Ограничено
Лазерная съемка Загрязнение вод Влажность почв Ливневые и ава рийные сбросы Обильные осадки, паводки Увеличение объема вод водоема Снижение уст ойчивости осно ваний плотины 10-720 нм 10-720 нм Без ограничений Без ограничений


Pages:     | 1 || 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.