Согласованно
МЧС России
14 августа 2001 г. N 9-4/02-644
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОЦЕНКЕ РИСКА АВАРИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
ВОДОХРАНИЛИЩ И НАКОПИТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Настоящие Методические рекомендации предназначены для экспертной оценки риска аварий ГТС водохозяйственного и промышленного назначения при декларировании их безопасности, экспертизе декларации безопасности, страховании рисков аварий и формировании Российского регистра ГТС.
Реализация разработанных рекомендаций позволяет в достаточно простой и ясной форме дать сопоставительную оценку риска аварий подпорных ГТС на основе экспертного анализа всей совокупности факторов, влияющих на надежность и безопасность их работы, включая возможный ущерб при аварии.
Методические рекомендации разработаны в ФГУП НИИ ВОДГЕО авторским коллективом под научным руководством д.т.н. Розанова Н.Н., д.т.н. профессора Куранова Н.П. (к.т.н. Верменко В.В., к.т.н. Витенберг М.В., к.т.н. Волохова М.Н., к.т.н. Тейтельбаум А.И., с.н.с. Верле С.В.).
Научные редакторы: д.т.н., проф. Алексеев В.С., к.т.н. Хохлатов Э.М.
Согласовано МЧС России (N 9-4/02-644 от 14.08.2001).
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ГО - гражданская оборона;
ГТС - гидротехнические сооружения;
КИА - контрольно-измерительная аппаратура;
МРОТ - минимальный размер оплаты труда;
ПДЗ - предельно допустимые значения;
УВ - уровень воды;
НПУ - нормальный подпорный уровень;
ФПУ - форсированный подпорный уровень;
ЧС - чрезвычайная ситуация.
ВВЕДЕНИЕ
При разрушении подпорных гидротехнических сооружений (далее - ГТС) в зоне прохождения волны прорыва причиняется огромный вред населению, хозяйственным объектам и природе. Особую опасность представляют прорывы сооружения напорного фронта накопителей промышленных отходов, которые могут привести к загрязнению местности радиоактивными, токсичными и другими вредными веществами.
Основная цель всех работ, проводящихся на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации напорных ГТС, заключается в том, чтобы исключить возможность прорыва напорного фронта с катастрофическими последствиями. Тем не менее, риск аварий на ГТС неизбежен и подлежит оценке, анализу и регулированию.
В подавляющем большинстве случаев прорыв напорного фронта происходит в результате разрушений плотин и дамб из грунтовых материалов. К числу основных причин, которые могут вызвать разрушения грунтовых плотин, относятся:
- стихийные бедствия - землетрясения, ураганы, горные обвалы, наводнения, ливни, сели и др.;
- недостаточный объем изыскательских работ и неправильная оценка инженерно-геологических, гидрологических, климатических условий строительства;
- ошибки в проектировании, некачественное производство работ (особенно при строительстве сравнительно небольших сооружений, когда не обеспечен должный геотехнический контроль с участием инженеров-гидротехников);
- неправильная эксплуатация сооружения; низкая квалификация эксплуатационного персонала, отсутствие или недостаточный объем мероприятий по обеспечению готовности объекта к локализации и ликвидации аварийной ситуации; отсутствие своевременных ремонтных работ.
По статистическим данным <1> повреждения и аварии имели место на 6,6% зарегистрированных плотин из грунтовых материалов; при этом повреждения основания составили 25%, тела плотины - 47%, водосбросов - 23% и прочие повреждения - 5%.
--------------------------------
<1> Granner E Harards in Dam Operation J "World Dams Today", Tokyo, 1976.
В большинстве случаев аварии плотин происходят в период их строительства или в начальный период эксплуатации - в течение 5 - 7 лет после наполнения водохранилища. За это время полностью проявляются дефекты производства работ, устанавливается фильтрационный режим и деформации сооружения. Затем наступает длительный период - около 40 - 50 лет, когда состояние сооружения стабилизируется, и аварии маловероятны. После этого опасность аварий вновь увеличивается в результате развития анизотропии свойств, старения материалов и пр. Так, из 600 грунтовых плотин, обследованных в Калифорнии после 40 - 50 лет эксплуатации, 105 нуждались в ремонтных работах <2>.
--------------------------------
<2> Проектирование и строительство больших плотин. Материалы IX Международного конгресса по большим плотинам. М., "Энергия", 1973, вып. 4.
За последние 10 - 15 лет на водохозяйственных объектах России отмечалось значительное снижение уровня надежности и увеличение опасности возникновения аварийных ситуаций в связи с общим снижением уровня надзора за их безопасностью, сокращением объемов и снижением качества ремонтных работ. Результаты проведенного в июле 1994 г. МЧС России совместно с Роскомводом обследования ГТС в Пермской, Свердловской и Челябинской областях показали, что в аварийном и предаварийном состоянии находятся плотины 12% водохранилищ и 20% накопителей стоков вследствие повреждения ответственных элементов водосбросов, затворов, усиленной фильтрации, переполнения и других причин.
В связи с изложенным, в последние годы в значительной степени сформирована новая нормативно-правовая база по обеспечению безопасности ГТС, прежде всего:
Федеральный закон "О безопасности гидротехнических сооружений" от 21.07.1997 N 117-ФЗ;
Постановление Правительства РФ "Об организации государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений" от 16.10.1997 N 1320;
Постановление Правительства РФ "О порядке формирования и ведения Российского регистра гидротехнических сооружений" от 23.05.1998 N 490;
Постановление Правительства РФ "Об утверждении Положения о декларировании безопасности гидротехнических сооружений" от 06.11.1998 N 1303.
Целый ряд нормативных документов, правил и рекомендаций разработан и утвержден органами государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений (Минтопэнерго РФ, МПР РФ, Госгортехнадзор РФ), получают развитие работы в направлении страхования рисков аварий ГТС.
Настоящие Методические рекомендации предназначены для экспертной оценки риска аварий ГТС водохозяйственного и промышленного назначения при декларировании их безопасности, экспертизе декларации безопасности и страховании рисков аварий.
Реализация разработанных рекомендаций позволяет в достаточно простой и ясной форме дать сопоставительную оценку риска аварий подпорных ГТС на основе экспертного анализа всей совокупности факторов, влияющих на надежность и безопасность их работы, включая возможный ущерб при аварии.
Экспертный анализ влияющих на риск аварии ГТС факторов проводится на основании рассмотрения следующих основных материалов:
- утвержденный рабочий проект, включая все внесенные в него изменения и данные об инженерно-геологических, гидрогеологических, гидрологических, топографических и природно-климатических условиях строительства;
- исполнительная документация, включая акты на скрытые работы;
- правила использования водных ресурсов водохранилищ;
- инструкция по эксплуатации с регламентацией должностных обязанностей обслуживающего персонала, технологической схемы заполнения накопителя промышленных отходов и пр.;
- инструкция по проведению натурных наблюдений, данные о соответствии проекту состава и состояния КИА, материалы контроля состояния ГТС;
- материалы геотехнического контроля в процессе строительства, наблюдений в период эксплуатации, имеющиеся данные о фактических на момент оценки риска аварии ГТС физико-механических и фильтрационных характеристиках материалов сооружения и основания;
- акты инспекторских проверок и комиссионных обследований состояния ГТС, расследований имевших место повреждений и аварий;
- результаты расчетов волны прорыва и оценки возможного ущерба;
- данные о службе эксплуатации ГТС и уровне культуры эксплуатации ГТС (укомплектованность и квалификация штатов, наличие необходимых методических материалов, средств измерений и контроля, регулярность обследований состояния ГТС и проведения текущих ремонтов, привлечение к анализу данных натурных наблюдений специализированных организаций и пр.);
- данные о готовности объекта к локализации и ликвидации аварийных ситуаций (наличие плана ликвидации аварий по возможным сценариям, укомплектованность и оснащенность аварийных бригад и привлекаемых в случае необходимости формирований ГО инструментами и техникой, наличие и достаточность противоаварийного запаса материалов, регулярность противоаварийных тренировок, наличие и состояние средств связи и системы оповещения и т.п.).
I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Применительно к опасным природным и техногенным процессам понятия "опасность" и "риск" относятся соответственно к возможным воздействиям на объект и его реакции на эти воздействия ("уязвимости"). Графически рассматриваемое соотношение представлено на рис. 1.
┌───────────────┐
│ опасность │
┌┼───────────────┼┐
││ риск ││
│└───────────────┘│
│ объект │
│ (уязвимость) │
└─────────────────┘
Рис. 1. Схема формирования рисунка от внешней опасности
Из рисунка видно, что риск возникает только в области пересечения опасности с объектом и не существует без них, т.е. риск при существующей опасности для технически неуязвимого объекта отсутствует (равен нулю), как и риск для весьма уязвимого объекта при отсутствии опасности. Отсюда вытекают общие определения понятий.
- Опасность при оценке возможности аварий гидротехнических сооружений - процессы, протекающие в гидротехнических сооружениях и зоне их влияния и представляющие угрозу для жизни или условий жизнедеятельности людей, объектов хозяйства или окружающей среды.
- Уязвимость - свойство гидротехнических сооружений терять способность к выполнению заданных функций в результате негативных воздействий.
- Риск аварий гидротехнических сооружений - вероятностная мера опасности, установленная для гидротехнического сооружения определенной уязвимости в виде возможных потерь.
Оценки риска представляют собой вероятностные меры опасности, устанавливаемые для ГТС в виде возможных потерь за определенное время в экономической, социальной и экологической сферах.
Комплексной характеристикой объекта становится оценка суммарного риска, позволяющая произвести сравнительную оценку ситуации с позиций возможных потерь для существующих или проектируемых объектов.
Оценка риска основывается на результатах контроля и анализа факторов безопасности, наиболее существенных для данного сооружения, и условий его эксплуатации.
Под факторами безопасности понимаются количественные и качественные характеристики состояния сооружения, природных воздействий и ожидаемого ущерба от аварии или разрушения гидротехнических сооружений.
Понятие риска является универсальной количественной мерой потенциальной опасности, позволяющей:
- провести корректировку исходных целей и стратегии решения задач анализа риска;
- провести сравнение опасностей различной природы и механизмов действия;
- провести классификацию и ранжирование потенциальных источников опасности по их вкладу в интегральные показатели риска;
- изучить механизм и исследовать причинно-следственную логику возникновения и развития аварий, а также влияние на показатели риска различных факторов технологического, природного и социального характера;
- обеспечить направленное снижение рисков за счет оптимального управления технологическими (техническими) и организационно-методическими факторами воздействия (снижение вероятности, уменьшение величины ущерба).
Использование и расчеты меры риска в качестве оценки безопасности эксплуатируемого ГТС требует совместного учета характеристик состояния сооружения, которые непосредственно связаны с вероятностью аварии, и характеристик ущерба от возможной аварии.
Безопасность ГТС
Безопасность гидротехнического сооружения (ГТС) - свойство ГТС, позволяющее обеспечивать защиту жизни, здоровья и интересов человека, окружающей среды и объектов экономики на основе реализации мер по предупреждению аварийных состояний и аварий.
Аварийное состояние ГТС
Это состояние ГТС, при котором вследствие развития опасных процессов его дальнейшая эксплуатация в проектном режиме недопустима, а промедление с реализацией противоаварийных мероприятий неизбежно приводит к аварии (разрушению) ГТС или влечет за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.
Переходя к количественным оценкам опасности, уязвимости, риска, следует иметь в виду, что каждое из них является достаточно сложной функцией многих переменных - факторов. Для получения количественных характеристик указанных понятий необходимо определить полный набор таких факторов. Их объединение по совокупностям будем называть показателями (показателями уязвимости, опасности, риска). В зависимости от величин показателей строится градация по степеням опасности, уязвимости, риска. Такой подход позволяет работать уже с достаточно ограниченным числом переменных и выполнять количественную оценку, которую можно назвать интегральной.
За основу количественной оценки опасности, уязвимости, риска аварий ГТС принят широко известный подход [1, 2] получения нормирующих коэффициентов, характеризующих долю (вероятность) от наиболее неблагоприятной ситуации, принимаемой за единицу. Указанный подход количественной оценки риска аварий ГТС реализован ниже.
II. ИНТЕГРАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ АВАРИИ ГТС
Опасность аварии ГТС определяется следующими показателями.
1. Опасность превышения принятых при обосновании конструкции сооружения природных нагрузок и воздействий.
2. Обоснованность и соответствие проектных решений современным нормативным требованиям.
3. Соответствие проекту конструкции сооружения, условий его эксплуатации и свойств материалов сооружения и основания.
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 учетом приведенных ниже рекомендаций.
Показатель опасности 1
Степень опасности превышения принятых при расчетном обосновании конструкции сооружения природных нагрузок и воздействий (сейсмические, волновые, температурные воздействия, нагрузки от наносов, гидростатические, ветровые и ледовые, опасность превышения расчетных расходов через водосбросные сооружения, опасность обрушения в водохранилище береговых склонов и др.) принимается по экспертной оценке на одном из трех уровней, каждый из которых имеет соответствующий код, с учетом указаний действующих нормативных документов по определению нагрузок и воздействий на сооружения, данных натурных наблюдений за период эксплуатации ГТС и отличительных признаков, приведенных ниже в таблице 1.
Таблица 1
Степень
опасности по
показателю 1
|
Код
|
Отличительные признаки
|
1
|
2
|
3
|
Малая
|
1
|
Возможны лишь локальные повреждения элементов конструк-
ций и сооружений (крепления откосов и т.п.), которые
могут быть устранены в ходе текущих (плановых) ремонтных
работ
|
Средняя
|
2
|
Возможно разрушение элементов конструкций (бетонных
плотин, водосбросов, водовыпусков, пульпопроводов и
т.п.) или отдельных сооружений, которые могут привести к
возникновению аварийной ситуации. Требуется проведение
неотложных ремонтных работ, изменения режима эксплуата-
ции объекта
|
Большая
|
3
|
Возможны разрушения конструкций и сооружений, приводящие
к прорыву напорного фронта (прежде всего, если установ-
лена возможность превышения расчетных сейсмических
воздействий или паводковых расходов)
|
</2></2></1></1>
|
