СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНОГО НАДЗОРА ЗА БЕЗОПАСНОСТЬЮ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ С НАПОРНЫМ ФРОНТОМ

Волосухин Виктор Алексеевич – Директор Института
безопасности гидротехнических сооружений,
доктор технических наук, профессор

Дерновой Владимир Михайлович – Заместитель руководителя
Верхне-Донского управления Ростехнадзора (г.Воронеж)

---

Первые водохранилища на Земле появились в третьем тысячелетии до нашей эры [1]. К числу первых водохранилищ в России, введенных в эксплуатацию в 1704 г., относят Алапаевское, построенное на реке Нейва (бассейн Оби), с полным объемом 7,4 млн.м³, полезным 5,1 млн.м³ и площадью зеркала при НПУ 240 га. К началу ХХ века в России было уже 46 водохранилищ с полным объемом более 1 млн.м³.

В начале ХХI века мировая база данных включает более ста тысяч подпорных гидротехнических сооружений, в том числе тридцать шесть тысяч больших плотин (Н>15 м).

В соответствии с пунктом 177 ГОСТ 19179-73 «Гидрология суши. Термины и определения» [2] под водохранилищем понимается искусственный водоем, образованный водоподпорным сооружением на водостоке с целью хранения воды и регулирования стока. В состав гидротехнического комплекса водохранилища, как правило, входят плотина (грунтовая, каменная, каменно-земляная, бетонная и т.д.), водосбросы, водоспуски, водозаборы.

На территории Российской Федерации в настоящее время в эксплуатации находятся 2650 водохранилищ емкостью свыше 1 млн.м³. Полезный объем водохранилищ России составляет 341,76 км³, полный 811,87 км³, площадь зеркала при полном объеме – 69,77 тыс.км². Из эксплуатируемых в России водохранилищ 86% имеют объем от 1 до 10 млн.м³, вместе с тем более 90% суммарного полезного объема имеют водохранилища емкостью свыше 10 млн.м³.

Интересен анализ опыта разрушения грунтовых плотин в США. Разрушившаяся в 1972 г. после 34 лет эксплуатации грунтовая плотина высотой 6 м из-за перелива воды принесла прямой ущерб в 60 млн. долларов, при этом погибло 237 человек. Разрушившаяся в 1982 г. после 80 лет эксплуатации грунтовая плотина высотой 8 м из-за ошибок служб эксплуатации принесла прямой ущерб в 20 млн. долларов, при этом погибло 3 человека. Во все учебники ГТС вошла авария строящейся грунтовой плотины Teton высотой 92 м, произошедшая из-за ошибок в проекте. Эта трагедия принесла прямой ущерб в 1 млрд. долларов и унесла жизни 11 человек. Среднегодовая частота разрушений грунтовых плотин (2,5-5)·10^-4, в России этот показатель в 2,5-3,0 раза выше.

К прудам принято относить искусственные водоемы, которые создаются в бассейнах рек и имеют объем до 1 млн м³. В бассейне реки Дон (годовой среднемноголетний сток – 26,8 км³, весенний сток до зарегулирования составлял 60%, ныне – менее 29%) эксплуатируется 746 водохранилищ объемом более 1 млн м³ с суммарным полезным объемом 14,94 км³, полным объемом 31,17 км³ и площадью зеркала при полном объеме 4,89 тыс.км².

В бассейне реки Дон насчитывается более 10 тыс. прудов с суммарным полезным объемом 1,9 км³, полным объемом 2,1 км³, площадью зеркала при полном объеме 853 км². Большинство из них создано в 60-70 годы ХХ века и используется для сельскохозяйственного водоснабжения, орошения, рыборазведения и рекреации.

Опыту отраслевого надзора за безопасностью ГТС в России более 35 лет, и впервые он был введен для ГТС энергетики с разработкой Союзтехэнерго «Временного положения о надзоре за безопасностью гидротехнических сооружений электростанций» [3].

Под надзор было поставлено в СССР свыше 400 гидроузлов, обеспечивающих работу 216 ГЭС, 4 ГАЭС, 35 ТЭЦ, 72 ГРЭС и 9 АЭС.

Поднадзорными считались те ГТС, которые образуют водохранилища емкостью более 1 млн.м³ или имеют напор воды более 10 м, а также, независимо от параметров ГТС, ГЭС мощностью более 5 тыс. кВт, ТЭС и АЭС мощностью более 100 тыс. кВт.

С введением Федерального закона № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений» [4] был расширен перечень поднадзорных ГТС (гидротехнические сооружения – плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений, разрушений берегов и дна водохранилищ, рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения негативного воздействия вод и жидких отходов), что сформулировано в статье 3 закона. МПР РФ приказом от 02.03.1999 г. № 39 констатировало, что подлежат декларированию безопасности ГТС IV класса капитальности при напоре на сооружении более 3 м и объемах водохранилища более 0,5 млн.м³ [5].

С выходом постановления Правительства РФ от 29 мая 2008 г. № 404 «О Министерстве природных ресурсов и экологии Российской Федерации» ГТС, поднадзорные Росприроднадзору, были переданы Ростехнадзору.

В табл.1-3 представлены особенности зоны надзора за безопасностью ГТС Верхне-Донского управления Ростехнадзора.

Из табл.2 следует, что коэффициент изменчивости местного стока в Воронежской области наиболее высокий в Центральном федеральном округе, т.е. здесь наиболее часто чередуются как маловодные, так и многоводные годы. Зона надзора Верхне-Донского управления Ростехнадзора характерна высокой нагрузкой на местные водные ресурсы (до 40% в Воронежской области), что потребовало строительства только в этой области во второй половине ХХ века более 2235 ГТС с напорным фронтом.

В табл.4 представлены ГТС в зоне надзора Верхне-Донского управления Ростехнадзора по данным Российского регистра ГТС [6]. Нынешняя их структура следующая: ГТС энергетики – 3 (0,3%), ГТС промышленности – 57 (4,9%), ГТС агропроизводителей (орошение, сельскохозяйственное водоснабжение, рыборазведение, рекреация) – 1092 (94,8%). Следует отметить, что количество ГТС последнего класса значительно занижено, так как инвентаризация потенциально опасных ГТС в Воронежской, Тамбовской, Курской, Белгородской и Липецкой областях незавершенна из-за недостатка финансовых средств у эксплуатационных организаций.

Уровень безопасности ГТС в зоне надзора Верхне-Донского управления Ростехнадзора должен вызвать обеспокоенность администрации субъектов РФ, собственников. Например, в Воронежской области по данным Российского регистра ГТС [6] из базы данных по 306 ГТС нормальный уровень безопасности имеют всего 7,5%, пониженный – 58,8%, неудовлетворительный – 19%, опасный – 14,7%.

Согласно СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения» [8], срок службы основных ГТС для сооружений IV класса составляет 50 лет. СНиП 33-01-2003 установил, что допустимое значение аварии для напорных ГТС I класса – R=5·10^-5, для II класса – R=5·10^-4, для III класса – R=3·10^-3. Количественные значения для напорных ГТС IV класса не установлены. Выборочные данные по земляным плотинам IV класса из грунтовых материалов в бассейне Дона позволяют выделить четыре этапа их жизненного цикла: строительство – 1-2 года, наполнение водохранилища и первые годы эксплуатации – 3-5 лет, «нормальные» условия эксплуатации – 20-24 года, «старение» сооружения – 22-26 лет. Для этапа «старения» земляных плотин IV класса характерны забивка дренажных устройств, фильтров, рост эрозии, суффозии, снижение устойчивости верховых и низовых откосов, значительное снижение ресурса водосбросных, водоспускных, водозаборных сооружений и металлоконструкций.

В этом отражается реальная специфика рыночной экономики России конца ХХ и начала ХХI века, когда на профилактический, аварийный, капитальный ремонты выделяются средства в размере от 10 до 20% от минимально потребных сумм, квалификация эксплуатационного персонала, как правило, является низкой, предаттестационную подготовку по безопасности ГТС и аттестацию в межтерриториальных управлениях Ростехнадзора проходят единицы руководящих работников и специалистов.

Дальнейшему совершенствованию надзора за безопасностью ГТС послужат вносимые поправки в статьи 13 и 14 Федерального закона № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений», находящиеся на рассмотрении в Государственной Думе РФ [9].

Для зоны надзора за безопасностью ГТС Верхне-Донского управления Ростехнадзора характерна эксплуатация ГТС IV класса, где, как правило, постоянная служба эксплуатации отсутствует. Пруды и водохранилища на малых и средних реках находятся, как правило, в каскаде, что увеличивает риск аварий ГТС. На водосбросах прудов и водохранилищ произошли очень существенные изменения по отношению к периоду проектирования и строительства, поэтому следует пересмотреть основные гидрологические характеристики антропогенно освоенных бассейнов: расход воды, объем стока воды, модуль и слой воды, а также расчетные максимальные расходы воды для основного (Р=5% для ГТС IV класса) и поверочного (Р=1%) расчетных случаев. Работа, проведенная надзорными органами и эксплуатационными организациями в 2009 г., позволяет ожидать на конец года декларирования 52 ГТС IV класса, в том числе по Воронежской области – 33, Липецкой – 9, Тамбовской – 6, Белгородской – 4. В план декларирования на 2010 г. ожидается включение до 50 ГТС.

Для повышения эффективности надзора за безопасностью ГТС в зоне надзора Верхне-Донского управления Ростехнадзора необходимы:

— сбор достоверной информации о состоянии эксплуатирующихся ГТС посредством инвентаризации за счет средств субъектов РФ и создания в каждом субъекте региональной программы обеспечения безопасности ГТС на 2010-2011 гг.;
— повышение обоснованности капитального ремонта для ГТС, уровень безопасности которых является неудовлетворительным и опасным, и профилактического и аварийного (внепланового) для ГТС, уровень безопасности которых является пониженным;
— проведение мониторинговых исследований для ГТС IV класса, уровень безопасности которых является пониженным и неудовлетворительным;
— реализация предатестационной подготовки руководящих работников и специалистов эксплуатационных организаций ГТС с последующей аттестацией в Верхне-Донском управлении Ростехнадзора.

Выводы

1. Наличие значительного количества стареющих низконапорных ГТС IV класса в зоне надзора Верхне-Донского управления Ростехнадзора требует более четкой организации комплексного контроля за их состоянием.

2. Система надзора за безопасностью ГТС на региональном уровне должна носить государственный характер и приближаться к международным стандартам.

3. К первоочередным мероприятиям по повышению уровня безопасности ГТС в зоне надзора Верхне-Донского управления Ростехнадзора следует отнести инвентаризацию потенциально опасных ГТС в каждой области, создание региональных программ безопасности ГТС в каждом субъекте РФ, обучение и аттестацию эксплуатационного персонала, выделение средств – федеральных, областных, муниципальных для проведения капитальных, аварийных, профилактических ремонтов ГТС.

Библиографический список

1. Авакян А.Б. Водохранилища / А.В. Авакян, В.П. Салтанкин, В.А. Шаранов. – М.: Мысль, 1987. – 326 с.
2. ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 34 с.
3. Серков В.С. Временное положение о надзоре за безопасностью гидротехнических сооружений электростанций // Гидротехническое строительство, 1973, № 9.
4. Федеральный закон № 117-ФЗ от 21.06.1997 г. «О безопасности гидротехнических сооружений» (в ред. Федерального закона № 309-ФЗ от 30.12.2008 г.).
5. Сборник нормативно-методических документов, применяемых при декларировании безопасности гидротехнических сооружений/ В.А. Волосухин, О.Е. Ожиганов, А.В. Хныкин, С.П. Земцев, Я.В. Волосухин; Под общ. ред. В.А. Волосухина: Академия безопасности ГТС, Институт безопасности ГТС. – Новочеркасск: Лик, 2009. – 1172 с.
6. Российский регистр гидротехнических сооружений – 2008: Справочное издание. – М.: Росводресурсы, 2008. – 482 с.
7. Гогоберидзе М.И. Риск повреждения и разрушения грунтовых плотин / М.И. Гогоберидзе, Ю.Н. Макашвили, Г.А. Беручашвили, М.Э. Гвилия // Гидротехническое строительство, 1984, № 4, с. 35-37.
8. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. – М.: Госстрой России, 2004. – 24 с.
9. Проект № 243819-5 ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ».