Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ сложившейся практики сбора и обработки информации о состоянии и уровне безопасности гидротехнических сооружений 13
1.1. Анализ итогов инвентаризации водохозяйственных объектов на территории Российской Федерации 13
1.2. Становление сложившейся системы обеспечения безопасности ГТС в Российской Федерации и за рубежом 16
1.3. Особенности современной системы обеспечения безопасности ГТС в Российской Федерации и за рубежом 21
1.3.1. Анализ нормативно-правовых документов по обеспечению безопасной эксплуатации плотин различных стран 22
1.3.2. Современные проблемы обеспечения безопасности ГТС в Российской Федерации 28
1.3.3. Анализ современной нормативно-правовой базы Российской Федерации, регулирующей вопросы обеспечения безопасности низконапорных гидроузлов 31
1.3.4. Анализ современной системы оценок технического и технологического состояния ГТС, практикуемой в Российской Федерации 33
1.4. Опыт математического моделирования гидродинамических аварий, связанных с прорывом напорного фронта водохранилищ в Российской Федерации и за рубежом 41
1.4.1. Современные математические и численные модели неустановившегося движения воды в случаях прорыва напорного фронта водохранилищ, разработанные в России з
1.4.2. Современные математические и численные модели неустановившегося движения воды в случаях прорыва напорного фронта водохранилищ, разработанные за рубежом 51
1.4.3. Методы, основанные на использовании эмпирических соотношений, разработанные в России 54
Глава 2. Методология проведения детальных обследований гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов с учетом /ГО их специфики
2.1. Подготовительный этап 6 5
2.2. Порядок проведения детальных обследований и определения уровня безопасности ГТС низконапорных гидроузлов в условиях отсутствия проектной документации 68
2.2.1. Определение основных параметров, технического состояния и уровня безопасности напорного сооружения 74
2.2.2. Определение основных параметров, технического состояния и уровня безопасности водосбросного сооружения 93
2.2.3. Определение основных параметров, технического состояния и уровня безопасности водовыпускного сооружения ЮО
2.2.4. Определение основных параметров и технического состояния других сооружений гидроузла 105
2.2.5. Оценка состояния комплекса гидротехнических сооружений Ю5
2.3. Представление результатов 105
Глава 3. Анализ технического состояния низконапорных гидроузлов Московской области 109
3.1. Анализ технического состояния обследованных гидроузлов 110
3.1.1. Структура и объем выполненной работы 111
3.1.2. Некоторые сведения о назначении и проблемах собственности низконапорных гидроузлов на примере
обследованных объектов 112
3.1.3. Основные проблемы обеспечения безопасности обследованных гидроузлов 118
3.1.4. Основные конструктивные параметры, влияющие на безопасность гидроузлов 122
3.1.5. Состояние основных конструктивных элементов обследованных гидроузлов и причины их разрушений и повреждений 124
3.1.6. Готовность обследованных гидроузлов к пропуску паводка 135
3.1.7. Определение степени опасности обследованных гидроузлов для территории нижнего бьефа и оценка их состояния в соответствии с Российским регистром гидротехнических сооружений 141
3.1.8. Оценка безопасности обследованных гидротехнических сооружений по сочетанию группы неблагоприятных факторов 143
3.1.9. Сопоставление статистических данных по результатам детальных обследований гидроузлов Московской области, проводившихся в разное время 150
3.2. Ранжирование обследованных гидроузлов с точки зрения экономической эффективности проведения ремонтных мероприятий 153
Глава 4. Анализ результатов расчетов, выполненных по нашедшим применение на практике методикам определения параметров волны прорыва и выбор на этой основе упрощенной методики, приемлемой для инженерных расчетов 165
4.1. Сравнение параметров волны прорыва, определенных различными методами 166
4.1.1. Сравнение параметров волны прорыва, определенных для существующих на территории Московской области гидроузлов 166
4.1.2. Расчет параметров волны прорыва с использованием различных методов в случае разрушения плотины Истринского гидроузла 174
4.1.3. Сравнение параметров волны прорыва, определенных различными методами в случае призматического русла треугольного поперечного сечения 181
4.2. Разработка метода предварительных экспертных оценок глубины затопления в нижнем бьефе низконапорных гидроузлов в случае прорыва их напорного фронта 189
Заключение 198
Библиографический список использованной литературы 201
- Становление сложившейся системы обеспечения безопасности ГТС в Российской Федерации и за рубежом
- Порядок проведения детальных обследований и определения уровня безопасности ГТС низконапорных гидроузлов в условиях отсутствия проектной документации
- Некоторые сведения о назначении и проблемах собственности низконапорных гидроузлов на примере
- Расчет параметров волны прорыва с использованием различных методов в случае разрушения плотины Истринского гидроузла
Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
В настоящее время уделяется повышенное внимание вопросам обеспечения безопасности гидротехнических сооружений (ГТС). Во исполнение «Закона о безопасности гидротехнических сооружений», ряда принятых Правительством РФ Постановлений, а также ведомственных нормативных документов проведены несколько этапов инвентаризации ГТС, пополняется Регистр гидротехнических сооружений, для ряда объектов представлены и утверждены декларации безопасности.
Несмотря на большой объем проделанной работы, остается ряд нерешенных вопросов обеспечения безопасности ГТС низконапорных гидроузлов, напрямую связанных с их спецификой.
На территории Российской Федерации насчитывается значительное количество низконапорных гидроузлов (по разным оценкам около 30-40 тысяч), что составляет порядка 70 % от общего числа водохозяйственных объектов страны. В отличие от объектов более высокого класса, за которыми, как правило, ведется надлежащий контроль, аварии на низконапорных гидроузлах происходят чаще и приносят значительный ущерб.
Большая часть речных низконапорных гидроузлов (около 60%) является бесхозяйными или принадлежит собственникам, у которых отсутствует возможность оплаты комплекса мероприятий, обеспечивающих их безопасность (бывшие колхозы, совхозы, ставшие АО, ООО и т.п.).
Положение усугубляется отсутствием для большинства ГТС проектной " документации, расчетного обоснования, журналов наблюдений за состоянием гидротехнических сооружений а, следовательно, и проектных значений контролируемых показателей состояния.
Определенная специфика заключается также в методах оценки состояния и уровня безопасности ГТС низконапорных гидроузлов. Выполнять подобную работу могут лишь специалисты достаточно высокой квалификации, вынужденные, зачастую, руководствоваться только собственным накопленным опытом, так как для объектов IV класса, как правило, не предусматривается установка контрольно-измерительной аппаратуры, в связи с чем, специалисты, в основном, ориентируется на качественные и, частично, количественные диагностические показатели, определяемые на основе визуальных наблюдений и простейших измерений.
С учетом сложившейся ситуации необходимо искать пути наиболее эффективного разрешения назревших проблем, связанных с обеспечением безопасности большинства низконапорных гидроузлов.
Наиболее приемлемым решением представляется использование системного подхода, применение которого позволило бы замкнуть комплекс серьезнейших взаимосвязанных проблем, имеющих четкую практическую направленность, элементами которого являются: существенное уточнение законодательной базы, касающейся низконапорных ГТС; сбор информации о состоянии низконапорных ГТС; анализ собранной информации; оценка технического состояния и уровня безопасности ГТС; ранжирование ГТС по степени опасности и эффективности проведения превентивных ремонтных мероприятий; принятие управленческих решений; выполнение проектных работ, необходимых для ремонта ГТС; проведение ремонта или реконструкции; решение задач финансирования и обеспечения кадрами структур и организаций, ответственных за выполнение всех этапов данной цепочки.
Крайне важным элементом в этой цепочке, не проработанным в должной мере, что приводит к существенной разноречивости результатов многочисленных инвентаризаций (различие составляет до 10000 ГТС), является проблема сбора и анализа информации, необходимой для оценки состояния низконапорных гидроузлов с учетом их специфики и ранжирования по степени опасности.
С учетом этого весьма актуальной и назревшей представляется разработка и апробация методологической основы выделенной проблемы; составной частью которой является и решение задачи определения параметров волны прорыва достаточно простыми и недорогими инженерными методами, что позволяло бы оперативно оценивать степень опасности многочисленных низконапорных гидроузлов.
Целью диссертационной работы является разработка и апробация системы оценки состояния гидротехнических сооружений речных низконапорных гидроузлов с учетом их специфики.
Для достижения этой цели решались следующие задачи.
Выполнение анализа имеющейся информации о состоянии гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов Российской Федерации.
Разработка методологии проведения детальных обследований гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов, включающую в себя рекомендации по сбору, оформлению и анализу полученной информации.
Апробация разработанной методологии проведения детальных обследований гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов и анализ их состояния на примере Московской области.
Осуществление анализа статистических данных по широкому кругу параметров, играющих существенную роль в обеспечении безопасности гидротехнических сооружений низконапорньрс гидроузлов.
Выполнение сравнения существующих методов расчета параметров волны прорыва и разработка на этой основе упрощенной методики, приемлемой для предварительных экспертных оценок масштабов чрезвычайной ситуации в случае прорыва напорного фронта низконапорных гидроузлов.
Методы исследований. Детальное обследование гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов Московской области проводилось с использованием метода натурных наблюдений. В диссертационной работе выполнены также исследования поведения волны прорыва в различных условиях с помощью методов математического моделирования.
Достоверность результатов:
Достоверность результатов, полученных в процессе детальных
обследований низконапорных гидроузлов, обусловлена
использованием современных методов проведения обследований и обработки полученных данных.
Достоверность данных, полученных при сравнении и анализе различных методов расчета параметров волны прорыва, обусловлена использованием высокоточных современных программ, надежность которых была в свое время доказана сравнением результатов расчетов с большим "количеством аналитических тестов и проверена на ряде ответственных объектов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующих выносимых на защиту положениях:
впервые дан критический анализ имеющейся информации о состоянии гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов;
сформулированы основные принципы методологии проведения детальных обследований, сбора и анализа информации о состоянии и уровне безопасности гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов с учетом их специфики;
выполнена апробация разработанной методологии проведения детальных обследований, сбора и анализа информации о состоянии гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов на примере Московской области;
-впервые получены и подвергнуты детальному анализу обширные статистические данные о состоянии гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов Московской области, позволяющие оперативно принимать эффективные управленческие решения для обеспечения их безопасности;
- впервые выполнено сравнение различных методов расчета параметров волны прорыва и разработана упрощенная методика их расчетов, позволяющая с приемлемой точностью осуществлять предварительную экспертную оценку масштабов чрезвычайной ситуации в случае прорыва напорного фронта плотин низконапорных гидроузлов.
Практическая ценность работы заключается в следующем.
Полученные статистические данные используются Межведомственной комиссией по вопросам безопасности гидротехнических сооружений, созданной при Правительстве Московской области. На основе этих данных предполагается в дальнейшем разработать программу: «Безопасность гидротехнических сооружений Московской области».
Предложенная методология детальных обследований и анализа состояния гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов была с успехом использована для инвентаризации гидротехнических сооружений Московской и Орловской областей и, в дальнейшем, может быть использована и для других регионов Российской Федерации.
Получено уравнение степенной регрессии для основного параметра волны прорыва - максимальной глубины затопления в нижнем бьефе, применение которого позволит выполнять предварительные экспертные оценки масштаба чрезвычайной ситуации в случае прорыва напорного фронта низконапорных гидроузлов.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографического списка использованной литературы из 40 наименований. Общий объем диссертации состоит из 230 стр., из которых 190 машинописного текста. Диссертация содержит 40 рисунков, 43 таблицы и 12 приложений.
Становление сложившейся системы обеспечения безопасности ГТС в Российской Федерации и за рубежом
Нормативно-правовые базы являются документами, которые могут претерпевать различные изменения с учетом возрастающих требований в области обеспечения безопасности плотин и развиваться в сторону уточнения и совершенствования их положений, формулирования требований к их исполнению. Законодательные акты во многих странах сопровождаются иногда значительным количеством различных документов разъяснительного и директивного характера. Часто Законы устанавливаются вновь с учетом внесенных дополнений и поправок, обусловленных реальными условиями, возникающими в правовом поле.
В данном разделе рассматриваются нормативно-правовые акты по обеспечению безопасности плотин, применяемые в 20 странах мира. Обзор нормативно-правовых баз выполнен на основе материалов, опубликованных Всемирным банком в 2002 году и прокомментированных Дэниэлом Д. Брэдлоу (директором программы международных правовых исследований, Вашингтонский колледж права, Американский университет), Алессандро Пальмиери (ведущий специалист по плотинам, Отдел по обеспечению качества и соответствия, Группа экологически и социально устойчивого развития, Всемирный банк), Салман М.А.Салман (ведущий советник по юридическим вопросам, Группа международного права и экологически и социально устойчивого развития, Аппарат вице-президента по юридическим вопросам, Всемирный банк) в книге «Нормативно-правовая база безопасности плотин», где приведены мнения и выводы авторов по данной проблеме [9]. Сравнительный анализ выполнен по четырем направлениям, нашедшим отражение в нормативно-правовых актах разных стран: а) правовая форма регулирования отношений в законодательной сфере; б) организационная форма регулирования отношений в законодательной сфере; в) полномочия регламентирующего органа; г) содержание нормативно-правовых актов, обеспечивающих безопасность плотин. 1. Правовая форма регулирования отношений в законодательной сфере. В качестве основного законодательного документа регулирования отношений в законодательной сфере в Российской Федерации выступает Закон о безопасности ГТС [32]; в двенадцати странах (Австралия, Канада, Финляндия, Франция, Латвия, Мексика, Новая Зеландия, Норвегия, ЮАР, Швейцария, США, Соединенное Королевство) указанные вопросы представлены в общем законодательстве по водному хозяйству, плотинам, энергетике или природным ресурсам; в некоторых странах, (Аргентина, Канада, Китай, Финляндия, Франция, Индия, Мексика, Португалия, ЮАР, Испания, Швейцария, США) помимо основного законодательного документа, обеспечение вопросов безопасности осуществляется на основе специального законодательства.
В девяти странах созданы органы, которые самостоятельно занимаются исключительно вопросами безопасности плотин (Аргентина, Австралия, Канада, Китай, Франция, Индия, Португалия, Румыния, Сша). В частности: Аргентина - Регулирующая организация по безопасности плотин — ОРСЕП при Секретариате водных ресурсов Высший орган управления -Технический совет, состоящий из руководителей четырех региональных управлений, имеющих директоров; им подчиняются руководители учреждений ОРСЕП провинций. Австралия - Министр, Председатель Комитета безопасности плотин (КБП). Действующим законодательством предусматривается назначение специально уполномоченного лица по вопросам обеспечения безопасности плотин.
Канада - Министерство охраны окружающей среды, Государственная энергетическая корпорация, Центр надзора за безопасностью больших плотин (ЦНББП). Канадская ассоциация плотин рекомендует назначать специально уполномоченное должностное лицо, ответственное за безопасность таких объектов.
Китай - Министерство водных ресурсов, Государственная энергетическая корпорация, Центр надзора за безопасностью больших плотин (ЦНББП), Центр обеспечения безопасности, Региональные природоохранные центры Министерства сельского и лесного хозяйства, Спасательная служба Министерства внутренних дел, Центр технической безопасности при Министерстве торговли и промышленности. Франция - Главная служба контроля. Индия - Организация по безопасности плотин (ОБП) на уровне штата или организация, в ведении которых находятся плотины, возглавляемая сотрудником в ранге не ниже старшего прораба.
Португалия - Национальный водный институт (НВИ) Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов.
Румыния - Национальная комиссия по безопасности плотин в составе Министерства водных и лесных ресурсов и охраны окружающей среды. В ее подчинении: Румынское управление электроснабжения; Румынское управление водного хозяйства. В их составе собственные комиссии по безопасности плотин; Министерство общественных работ; Государственный комитет по безопасности плотин и гидротехнических сооружений.
США - Министр обороны. Межведомственный Комитет по безопасности плотин, основной задачей которого является оказание помощи в разработке и осуществлении эффективных программ, комплексов мероприятий и рекомендаций на уровне федерального центра и штатов, а также между федеральными ведомствами. В Российской Федерации начиная с 2004 г. надзор за безопасностью ГТС осуществляют федеральные органы исполнительной власти: - Ростехнадзор - за безопасностью объектов топливно-энергетического комплекса, в составе которого находится около 300 комплексов сооружений, имеющих в своем составе более 1000 отдельных ГТС, в том числе 426 напорных ГТС, формирующих основные водохранилища Российской Федерации. - Ространснадзор - за безопасностью 118 объектов водного транспорта, в составе которых находится 335 судоходных ГТС; - Росприроднадзор - за безопасностью 28500 ГТС других отраслей. Органы надзора за безопасностью гидротехнических сооружений планируют проведение обследований и инвентаризации гидротехнических сооружений, участвуют в этих обследованиях, выдают предписания, организуют сбор, хранение информации и организацию передачи информации, получаемой периодически по результатам мониторинга, о состоянии гидротехнических сооружений и уровне их безопасности.
Порядок проведения детальных обследований и определения уровня безопасности ГТС низконапорных гидроузлов в условиях отсутствия проектной документации
С точки зрения безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений гидроузла комиссией устанавливаются следующие сведения: 1. Имеется ли служба эксплуатации, осуществляющая надзор и необходимый ремонт основных гидротехнических сооружений гидроузла. 2. Возможен ли подъезд к водосбросным сооружениям плотины. Под подъездом подразумевается возможность службы эксплуатации или ремонтной бригады добраться до гидротехнических сооружений. Подъездной дорогой считается участок дороги от автомагистрали со специальным покрытием до водосбросных сооружений гидроузла. Указывается протяженность этого участка дороги, тип дорожного покрытия и его состояние. По типу дорожного покрытия подъездные участки различают: а) с асфальтовым покрытием; б) с покрытием из железобетонных плит; в) с покрытием из втрамбованного щебня; г) без специального покрытия. Специалисты оценивают состояние подъездной дороги и дают оценку состояния как «удовлетворительное» или «неудовлетворительное». 3. Имеется ли запас резервных строительных материалов, необходимых для ликвидации аварий и аварийных ситуаций на гидроузле. 4. Экспертно устанавливается (в зависимости от высоты плотины, объема водоема и рельефа местности масштаб возможной чрезвычайной ситуации в случае прорыва напорного фронта гидроузла). Для низконапорных гидроузлов масштаб чрезвычайной ситуации может быть локальным, муниципальным или межмуниципальным (в том случае, если гидроузел расположен в непосредственной близости от границы двух поселений). Определение на основе экспертных оценок более крупномасштабного характера чрезвычайной ситуации не может расцениваться как объективное (в этом случае необходимо проводить расчет параметров волны прорыва). 5. Указывается наличие в нижнем бьефе в зоне влияния возможной чрезвычайной ситуации населенных пунктов и объектов народного хозяйства. 6. Исходя из информации, полученной о нижнем бьефе гидроузла (см. п.5), указывается степень опасности для территории нижнего бьефа: а) не опасный - в нижнем бьефе не располагаются населенные пункты и объекты народного хозяйства; б) опасный - в нижнем бьефе располагаются объекты народного хозяйства; в) особо опасный - в нижнем бьефе располагаются населенные пункты, сюда также входят гидроузлы, прорыв напорного фронта которых способен спровоцировать аварийную ситуацию на нижерасположенном гидроузле или вызвать экологическое бедствие. 7. Указывается наличие и тип средств оповещения населения в случае чрезвычайной ситуации на гидроузле. 8. Далее комиссия оценивает состояние и основные параметры водохранилища: а) степень прозрачности воды (визуально); б) процент зарастания водными растениями (визуально); в) состояние берегов (крутые или пологие, степень зарастания берегов древесно-кустарниковои растительностью, наличие несанкционированных свалок бытовых отходов). При отсутствии сведений об объеме водоема, эта величина определяется экспертно - как произведение ранее найденной по космическим снимкам площади водоема и среднего значения глубины водохранилища (среднее значение глубины водохранилища определяется экспертно в зависимости от высоты плотины и длины водохранилища или же со слов местных жителей). 9. К акту обследования также прикладывается фотоиллюстрация общего вида водоема с гребня плотины. Прежде чем приступить к детальному обследованию основных гидротехнических сооружений гидроузла необходимо выполнить следующие действия: 1. Установить назначение гидроузла: при наличии собственника на основе предоставленным им сведений, при отсутствии собственника на основе опроса местных жителей или в зависимости от входящих в состав гидроузла гидротехнических сооружений. В процессе апробации методики обследования низконапорных гидроузлов специалистами МГУП были выделены следующие основные виды назначения таких объектов: а) рыбохозяйственное; б) рекреация; в) нужды сельского хозяйства (водопой скота, орошение и т.п.); г) хозяйственные нужды (обеспечение водоснабжения ближайших населенных пунктов); д) применение в качестве резервных водоемов для забора воды при тушении пожаров ближайших населенных пунктов; е) технические нужды (обслуживание предприятий легкой промышленности). 2. С помощью специального прибора - навигатора (используются современные навигаторы типа Garmin 60 CSx, Л-connect 100) установить точные географические координаты местоположения объекта. Как правило, за координаты принимается центр пересечения оси плотины с осью водосброса, дополнительно (для исключения возможной ошибки записи координат) правобережное и левобережное примыкание плотины к берегам. 3. Установить состав гидротехнических сооружений гидроузла и выполнить зарисовку компоновки гидротехнических сооружений обследуемого гидроузла (рис. 2) с указанием основных параметров гидротехнических сооружений. Например, длины и ширины плотины по гребню, заложение
Некоторые сведения о назначении и проблемах собственности низконапорных гидроузлов на примере
На протяжении ряда лет детальные обследования низконапорных гидроузлов проводились Московским государственным университетом природообустройства (МГУП) в Московской области. Обследования, выполнявшиеся в 2002, 2003, 2004 и 2005 гг. по заданию ГУ «Мособлводхоз», ГУПР по Московской области, Московско-Окского бассейнового водного управления и Министерства экологии и природопользования Московской области позволили получить достаточно полную информацию о техническом состоянии и уровне безопасности ГТС более 330 гидроузлов.
Однако в Московской области оставалось еще достаточно большое число водоемов, гидротехнические сооружения которых не были обследованы и по которым отсутствовала детальная информация, необходимая для принятия конкретных управленческих решений по группам гидроузлов и по каждому гидроузлу в отдельности.
В связи с чем, при выборе Московской области в качестве объекта анализа диссертационной работы учитывалось: а) значительное количество (550) гидроузлов; б) возможность привлечения высококвалифицированных специалистов для проведения обследований; в) возможность разработки рациональных транспортных схем; г) определенный объем ранее накопленной информации. Целью работы являлась апробация методологии детальных обследований гидротехнических сооружений низконапорных гидроузлов и инвентаризация водохозяйственных объектов на территории Московской области.
Полученные статистические данные используются Межведомственной комиссией по вопросам безопасности гидротехнических сооружений, созданной при Правительстве Московской области. На основе этих данных предполагается в дальнейшем разработать программу: «Безопасность гидротехнических сооружений Московской области».
В процессе проведения обследований выполнялся детальный анализ состояния гидротехнических сооружений по их различным параметрам с целью определения основных направлений работ по использованию этих ГТС в дальнейшем, включая необходимость проведения соответствующих ремонтно-восстановительных мероприятий или ликвидации.
В рамках этой работы выполнено детальное обследование гидротехнических сооружений 550 низконапорных гидроузлов, расположенных на территории 37 районов Московской области. На рис. 10 приведена схема расположения обследованных гидроузлов; в табл. 3 - количество обследованных гидроузлов в различных районах Московской области.
Основной особенностью выполненной работы являлось формирование всех полученных данных в специальные электронные таблицы, на основе которых была создана единая база данных (см. приложение 1), позволяющая оперативно анализировать различные показатели и их сочетания.
С точки зрения рационального использования водных ресурсов гидроузлы, как правило, стараются размещать таким образом, чтобы удовлетворить потребности как местного населения, так и различных отраслей народного хозяйства. В связи с чем, большинство существующих гидроузлов обслуживают сразу несколько потребителей воды.
Дело в том, что большинство (более 90%) этих гидроузлов не используется по своему назначению, часть их в лучшем случае, используется для нужд местного населения (рекреация, пожаротушение, водоснабжение), малая доля для рыборазведения, некоторое количество расположено в отдалении от населенных пунктов и объектов промышленности, в связи с чем не находит хозяйственного применения.
Значительная часть - 75 (48,4 %) находится на балансе бывших колхозов, совхозов и т.п., являющихся в настоящее время фактическими банкротами, не способными финансировать проведение ремонтных работ; 53 объекта вообще являются бесхозяйными (34,2 %).
На подавляющем количестве таких гидроузлов 153 (98,7 %) оказалась безвозвратно утеряна проектная документация, на восстановление которой, учитывая колоссальное количество объектов, понадобятся годы работы проектных институтов и значительное вложение денежных средств. Учитывая то обстоятельство, что, по мнению специалистов, некоторая часть (пусть малая) этих объектов была в свое время возведена хозспособом, восстановление проектной документации представляется довольно дорогостоящим и, подчас, бессмысленным занятием.
Еще одной острой проблемой, касающейся обеспечения безопасности низконапорных гидроузлов сельскохозяйственного назначения является отсутствие службы эксплуатации - по данным обследования такая служба отсутствует на 139 объектах, что составляет 89,7 % обследованных сооружений. При этом перед службами эксплуатации, формируемыми чаще всего как временные недоукомплектованные бригады без специалистов гидротехников и мелиораторов, которые имеются в наличии всего на 10,3 % гидроузлов, ставится только одна задача - обеспечить функционирование донного водовыпуска для подачи воды к насосной станции. На выполнение значительно более разнообразного комплекса эксплуатационных работ по сооружениям гидроузла (плотине, водосбросу) у собственников нет технических и финансовых средств. В условиях более низких цен на сельскохозяйственную продукцию, поступающую из других регионов, и повышения стоимости электроэнергии, продукция, производимая на мелиорируемых землях, перестает быть выгодной для собственников земель и сооружений.
Расчет параметров волны прорыва с использованием различных методов в случае разрушения плотины Истринского гидроузла
В последнее время из бюджета выделяются достаточно большие средства для проведения профилактических мероприятий, связанных с предотвращением ущерба, возникающего при возможном разрушении гидротехнических сооружений.
Кроме того, в соответствии с постановлением правительства РФ [33] часть средств выделяется субъектам федерации в виде субвенций. Крайне острой при этом является проблема эффективного использования средств, предназначенных для реализации необходимых превентивных мероприятий по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений, решение которой дополнительно затруднено отсутствием соответствующих методических разработок.
Анализ отдельных материалов обеспечения безопасности ГТС, позволяет сделать вывод о том, что имеющиеся подходы посвящены главным образом вопросам подсчета ущербов при разрушении гидротехнических сооружений. При этом отдельные методические разработки практически не затрагивают проблему эффективности вложения инвестиций в выполнение ремонтных работ, а при необходимости и реконструкции ГТС.
Единственной разработкой, затрагивающей проблему эффективности вложения средств в работы и мероприятия по защите от вредного воздействия вод территорий и объектов, до сих пор являлась разработка ВИЭМС [24], выполненная под руководством Шпагиной А.Н., которая относится к последствиям наводнений природного характера. Представляется, что основные положения указанной разработки могут быть использованы и для оценок экономической эффективности финансирования работ, связанных с реализацией превентивных мероприятий, обеспечивающих безопасность ГТС.
Эффект при осуществлении работ и мероприятий по обеспечению безопасности ГТС [24] равен предотвращенному ущербу (Уп) за счет вкладываемых инвестиций.
При этом проект будет считаться эффективным при условии, что интегральный предотвращенный ущерб (Уп) будет больше или равен сумме вложенных инвестиций (К): УП К (1) Интегральный предотвращенный ущерб (Уп) равен сумме ущербов. Для определения эффективности капитальных вложений рассчитывается чистый предотвращенный эффект.
В соответствии с рекомендациями Шпагиной А. Н., чистый предотвращенный ущерб (Уч) за каждый год расчетного периода определяется как разница между полным ущербом за определенный год (Уі) и годовыми эксплуатационными издержками (И) по сооружениям защиты от вредного (негативного) воздействия вод: УЧ = У,-И. (2) Предложения, сформулированные в [24] могут быть уточнены и использованы с учетом специфики, которая имеет место при разрушении ГТС, в том числе специфики ущерба в зонах верхнего и нижнего бьефов, а также ущерб от разрушения непосредственно гидротехнических сооружений и затраты на их восстановление. Определение экономической эффективности может быть выполнено с использованием аналогичных показателей.
В соответствии с этим определение экономической эффективности превентивных мероприятий основывается на методологии оценки эффекта через предотвращаемый экономический ущерб.
Под экономическим ущербом, связанным с разрушением напорных ГТС понимается прямой ущерб, возникающий в зонах верхнего и нижнего бьефа, ущерб от разрушения собственно ГТС, а также затраты на ликвидацию ущерба и восстановление объектов хозяйствования и косвенный ущерб.
Предложения, выдвинутые в [24] направлены, как уже отмечалось на проблемы, связанные с предотвращением вредного действия вод, главным образом на обеспечение безопасности защитных сооружений.
Представляется, что при разрушении напорных ГТС вопросы, связанные с учетом издержек можно опустить. В связи с этим, можно несколько уточнить приведенную формулу (2) в соответствии со спецификой расчета ущерба, связанного непосредственно с аварией гидротехнического сооружения, а именно: чистый предотвращенный ущерб (Уч) за счет выполненных превентивных мероприятий принимать равным полному ущербу (Уп).
Экономическая эффективность капитальных вложений в превентивные мероприятия (Э) определяется отнесением предотвращенного ущерба (Уп) к капитальным вложениям (К), обеспечивающим получение этого результата: Э = Уп / К (3) Однако выполнение расчетов на основе (3) не дает достаточных оснований для окончательного принятия решения об эффективности вложения средств в данное конкретное сооружение, даже если этот показатель будет достаточно высок.
В связи с чем, предлагается ранжировать ГТС (гидроузлы) по величине экономической эффективности превентивных мероприятий. Окончательное принятие решения об очередности финансирования ремонтных работ и эффективности использования средств необходимо производить в следующей последовательности: 1. Производится ранжирование ГТС и гидроузлов в зависимости от их состояния (в первую очередь аварийные, затем потенциально опасные) и степени опасности в зависимости от ущерба. 2. Определяется экономическая эффективность инвестиций в превентивные мероприятия. 3. Для объектов с одинаковой или близкой по величине экономической эффективностью инвестор оценивает возможность вложения необходимого объема средств в тот или иной объект для выполнения ремонтных работ, учитывая при этом состояние ГТС и степень их опасности (возможный ущерб), которые должны быть окончательно подтверждены мнением экспертов.
Такой подход позволит разработать четкие календарные планы выполнения превентивных мероприятий по различным объектам, подготовить необходимый объем проектных материалов, провести своевременно конкурсы на проектные и строительные работы, а самое главное, позволит эффективно использовать средства, выделяемые на обеспечение безопасности ГТС.
Возможность применения метода была проверена на примере расчета экономической эффективности проведения ремонтных мероприятий для комплекса детально обследованных объектов Коломенского района. На рис. 32 представлена схема размещения плотин прудов на притоках р.Коломенки. Для ГТС указанных гидроузлов произведена оценка их состояния и уровня безопасности (табл. 21).
