Ниже створа водоподпорных сооружений головного узла, в 5-10 км от створа расположены населенные пункты Красный Ключ, Нижняя Павловка, Яман-Елгинский ЛПХ, Кировка.
Учитывая вышеизложенное и во исполнение требований Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений», Павловская ГЭС была включена в перечень объектов электроэнергетики, подлежащих декларированию безопасности в 1998 году (см. совместный приказ Минтопэнерго России и МЧС России от 31 декабря 1997 г. №461/792).
Сведения о возможных материальных, социальных и экологических последствиях аварии ГТС для объектов жизнеобеспечения и хозяйственных объектов, об уровне освоения зоны расположения гидротехнических сооружений (использование территории гидротехнического сооружения и русла водотока в хозяйственных целях, наличие промышленной и гражданской застройки, затапливаемой в нижнем бьефе при образовании волны прорыва) являются секретными и имеются в ОАО «Башкирэнерго». [13, с. 30-31].
3.3 Характеристика факторов, определяющих уровень безопасности гидротехнических сооружений
Фактические условия эксплуатации ГТС удовлетворяют требованиям действующих норм и правил.
В соответствии с картами оценки сейсмического районирования (ОСР – 97), применяемым с 1998 года в качестве НТД, для района расположения Павловской ГЭС, подтверждена сейсмическая активность 5 баллов.
Селевой и оползневой опасности, в том числе опасности обрушения береговых склонов в водохранилище не имеется.
За весь период эксплуатации Павловского гидроузла максимальный расход паводка отмечался 7 мая 1979 г. и составил 4800 куб. м/сек. При этом величина приточности с большим запасом не превышала расчетные максимальные расходы обеспеченностью Р=0,1% - 8200 куб. м/сек и Р=1% - 6140 куб. м/сек.
Изменений расчетных значений механических и фильтрационных характеристик материалов сооружений и конструкций, а также свойств пород оснований не имеется.
Павловская ГЭС находится в эксплуатации свыше 40 лет. За этот период случаев аварий на ГТС зарегистрировано не было, что свидетельствует о достаточной степени надежности сооружений и приемлемых условиях эксплуатации на всех этапах деятельности структурных образований.
Показатели состояния гидротехнических сооружений соответствуют критериям безопасности, установленным для сооружений Павловской ГЭС.
Водопропускные сооружения гидроузла полностью обеспечивают пропуск паводковых расходов расчетной обеспеченности.
Гидротехнические сооружения и их механическое оборудование в целом находятся в работоспособном состоянии.
Фильтрационный режим сооружений, согласно визуальным и инструментальным наблюдениям, носит в целом установившийся характер. [13, с. 38-41].
3.4 Сведения о нарушениях, допущенных в процессе строительства и эксплуатации ГТС
Проектные решения сооружений можно считать удачными, но отступления от них при строительстве сделали эксплуатацию затруднительной в связи с необходимостью проведения значительных реконструктивных и ремонтных работ для повышения надежности сооружений.
Строительство Павловской ГЭС осуществлялось в установленном порядке, в соответствии с проектом Мосгидэпа – генерального проектировщика гидроузла. К наиболее серьезным нарушениям, зарегистрированным при строительстве гидроузла, относятся отступления от проекта, допущенные при возведении русловой плотины:
· не удален аллювий (толщиной до 2-х м) под основанием плотины и плотина намыта на фильтрующее основание;
· не выполнен бетонный зуб, перекрывающий аллювиальный слой и и сопрягающий цементационную завесу с ядром плотины;
· не выдержаны размеры и состав ядра плотины, нет четкой границы между ядром и боковыми призмами: выше отметки 137, 00 возведение плотины продолжалось сухой отсыпкой негабаритным камнем, щебнем, гравийно-галечной смесью;
· намыв между отметками 126, 00 и 132, 00 проводился в зимнее время и выполнен некачественно;
· искажены проектные очертания откосов плотины, низовой откос недосыпан.
Кроме того,
- Не оформлена рисберма отводящего канала.
- Не укреплен левый берег отводящего канала.
- Перед затоплением котлована не разобрана низовая перемычка.
В соответствии с уточненным сейсмическим районированием основные сооружения Павловской ГЭС попадают в зону пятибалльного землетрясения, проект был выполнен без учета сейсмического воздействия.
В средней части русловой грунтовой плотины на отметке 110, 00 отмечается ряд сосредоточенных выходов фильтрационных вод.
В процессе эксплуатации имели место отдельные случаи нарушений (см. раздел 5 «Сценарии возможных аварий»). [13, с. 29, 39-41].
4. Сейсмоустойчивость ГТС
Район расположения гидротехнических сооружений Павловской ГЭС отнесен к зоне пятибалльного землетрясения в соответствии с уточненным сейсмическим районированием. Поскольку основные сооружения Павловской ГЭС построены без учета сейсмического воздействия на них, а также учитывая тот факт, что при мощном сбросе воды из водохранилища в нижний бьеф существует возможность спровоцировать «местные» землетрясения силой 1-2 балла, необходимо рассмотреть сейсмоустойчивость ГТС.
4.1 Воздействие землетрясения на поверхность земли и некоторые инженерные сооружения
Общее действие землетрясений различной степени балльности на поверхность земли и некоторые инженерные сооружения следующее:
6 баллов. В немногих случаях оползни, на сырых грунтах возможны видимые трещины шириной до 1 см, в горных районах отдельные случаи оползней. Возможны изменения дебита источников и уровня воды в колодцах.
7 баллов. В отдельных случаях оползни проезжей части дорог на крутых склонах и трещины на дорогах. Нарушения стыков трубопроводов. В отдельных случаях изменения дебита источников и уровня воды в колодцах. В немногих случаях возникают новые или пропадают существующие источники воды. Отдельные случаи оползней на песчаных или гравелистых берегах рек.
8 баллов. Небольшие оползни на крутых откосах выемок и насыпей дорог, трещины в грунтах достигают нескольких сантиметров. Возможно возникновение новых водоемов. Во многих случаях изменяется дебит источников и уровень воды в колодцах. Иногда пересохшие колодцы наполняются водой или существующие иссякают.
9 баллов. Значительные повреждения берегов искусственных водоемов, разрывы частей подземных трубопроводов. В отдельных случаях – искривление рельсов и повреждение проезжих частей дорог. На равнинах наводнения: часто заметны наносы песка и ила. Трещины в грунтах достигают 10 см, а по склонам и берегам – свыше 10 см. Кроме того, большое количество тонких трещин в грунтах. Частые оползни грунтов, обвала горных пород. На поверхности воды большие волны.
10 баллов. Опасные повреждения плотин и дамб. Серьезные повреждения мостов. Искривление железнодорожных рельсов. Разрывы или искривления подземных трубопроводов. Дорожные покрытия и асфальт образуют волнообразную поверхность.
Трещины в грунте шириной несколько десятков сантиметров и в некоторых случаях до одного метра. Параллельно руслам водных потоков появляются широкие разрывы. Осыпание рыхлых пород с крутых склонов. Возможны большие оползни на берегах рек и крутых морских побережьях. В прибрежных районах перемещаются песчаные и илистые массы. Выплескивание воды в каналах, озерах, реках. Возникновение новых озер.
11 баллов. Серьезные повреждения мостов, плотин и железнодорожных путей. Шоссейные дороги приходят в негодность. Разрушение подземных трубопроводов.
Значительные деформации почвы в виде широких трещин, разрывов и перемещений в вертикальном и горизонтальном направлениях. Многочисленные горные обвалы.
12 баллов. Изменение рельефа местности. Сильное повреждение или разрушение практически всех наземных и подземных сооружений. Радикальное изменение земной поверхности. Наблюдаются значительные трещины в грунтах с обширными вертикальными и горизонтальными перемещениями. Горные обвалы и обвалы берегов рек на больших площадях. Возникают озера, а иногда и водопады. Изменяются русла рек.
При землетрясениях интенсивностью 8 и более баллов возможно возникновение пожаров, поскольку разрушаются печи, падают бытовые нагревательные приборы и происходит замыкание электропроводки. Особенно опасно образование искр от ударов или коротких замыканий в нефте- и газохранилищах.
Вторичные пожары возникают в результате повышенной плотности застройки городов, нарушения или отсутствия системы тушения пожаров, большого количества сгораемых материалов в конструкциях зданий, паники населения и неблагоприятной погоды.
Риск массовых пожаров может быть значительно снижен при заблаговременном оборудовании на объектах резервуаров с водой и современных насосных установок с электропитанием от передвижных электростанций. За рубежом практикуется применение резервуаров с водой под улицами вблизи пожароопасных объектов.
Количество вторичных пожаров при высокой плотности застройки города сгораемыми зданиями может во много раз повысить число первичных пожаров. При этом убытки от пожаров могут намного превысить убытки от механических повреждений и разрушений. [11, с. 24-26]
4.2 Наиболее распространенный характер повреждений плотин из грунтовых материалов при воздействии землетрясения
Наиболее характерный и распространенный вид повреждений – оползания откосов. Формы правления повреждения этого вида различны и зависят от особенностей конструкции и размеров сооружения, типа основания, характера сейсмического воздействия.
Учитывая накопленный опыт, все повреждения откосов целесообразно разделить на два типа:
· первый, когда при подвижках материала откосов возможность возникновения явления разжижения исключена;
· второй, при котором она существует и проявляется при землетрясениях.