В рамках региональной программы по ликвидации угроз от захоронений для соседних государств должны быть достигнуты соглашения и принята программа обеспечения безопасности мест захоронения опасных отходов. Это также уменьшит издержки для Кыргызстана. Тем не менее, чтобы издержки были приемлемыми для всех участников, необходимо находить и применять недорогие технологии.
В дополнение к вышеупомянутой стратегии поиска новых инвесторов в секторе добычи ископаемых, которая включает в себя улучшение законодательства, надо смягчить административные процедуры для привлечения иностранных инвесторов. Необходима также тщательная разработка методов получения надёжной базовой информации, благодаря организации и проведению исследований, а также подготовка технико-экономического обоснования осуществимости проекта по эксплуатации прибыльных залежей полезных ископаемых благоприятным для окружающей среды путём, что в дальнейшем улучшит условия для привлечения инвесторов.
4.3 Опасные природно-техногенные процессы на гидротехнических объектах и сооружениях.
Надёжность плотин и дамб гидротехнических сооружений.
В ряду потенциально опасных техногенных объектов гидротехнические комплексы (плотины, дамбы, водохранилища) занимают одно из первых мест, поэтому обеспечение надёжности плотин имеет исключительно большое значение. Мировая практика гидротехнического строительства насчитывает немало примеров, когда их ненадёжная работа, низкая устойчивость не только наносила существенный ущерб, но и приводила к большим человеческим жертвам.
Плотины и дамбы в процессе строительства и эксплуатации являются объектами приложения многочисленных природных и эксплуатационных нагрузок, а также технических воздействий. Действие этих нагрузок осуществляется раздельно или в различных сочетаниях, что приводит к изменению параметров эксплуатационной пригодности плотины и возникновению отказов, аварийных ситуаций.
К числу природных факторов, оказывающих существенное влияние на условия строительства и эксплуатации плотины относятся: климатические условия (количество и характер осадков, температурный и ветровой режим); топография (рельеф прилегающей территории); геологические факторы, включающие геологическое и тектоническое строение основания и бортов сооружения, вещественный состав, водно-физические, деформационные, прочностные характеристики грунтов и горных пород основания и бортов и т.д.; гидрогеологические характеристики водостока (реки); сейсмичность района.
При воздействии и эксплуатации плотин сами плотины, скальные и грунтовые массивы оснований и берегов подвергаются различным воздействиям: массы воды и сооружения, инъектируемых в толщу массивов закрепляющих растворов, буровзрывных работ, нагреванию или охлаждению за счёт аккумулированного в водохранилище тепла, физико-химической и механической суффозии, усиленному размыву русла и берегов.
Работа водосбросов и гидроагрегатов вызывает вибрации плотины и прилегающего к ней скального или грунтового массива. Несмотря на то, что вибрации распространяются на небольшие расстояния, однако, действуя в течение продолжительного времени, они могут усиливать осадки оснований, ослаблять грунты, изменять течение фильтрационных процессов в скальных массивах оснований и берегов.
Строительство плотин и эксплуатация водохранилищ в свою очередь вызывает большие изменения фильтрационного и гидрогеологического режимов, напряжённо-деформированного и температурного состояния скальных массивов оснований и берегов, вследствие чего выявленные в процессе изысканий инженерно-геологические условия, геодинамический режим (тектоническая активность) не являются постоянными, а изменяются в процессе строительства и эксплуатации.
Создание крупных водохранилищ может повлечь за собой повышение сейсмической активности в районе строительства гидроузла.
Совокупность перечисленных выше природных и техногенных факторов является причиной изменения состояния плотин различного типа, своеобразного их «старения» или износа, приводящих к появлению отказов, аварий, в том числе с катастрофическими последствиями.
К числу основных типов плотин, сооружённых в Кыргызстане, относятся гравитационно-бетонные (Токтогульская, Курпсайская, Ташкумырская, Андижанская) и грунтовые.
Статистика показывает, что наибольшее число инцидентов и аварий на гравитационно-бетонных плотинах обусловлено потерей устойчивости оснований (20% инцидентов и аварий), чрезмерной фильтрацией в теле и основании плотины (соответственно 15% и 14%), температурные и усадочные трещины (12%) относительно высокая интенсивность отказов и аварий под действием этих факторов наблюдается в первые 2 – 3 года после начала эксплуатации. В дальнейшем интенсивность резко падает и начинается «нормальная» работа сооружения. Воздействие попеременного замораживания и оттаивания (15%) и агрессивности воды (12%) проявляется через 10 – 15 лет с начала эксплуатации и оказывает существенное влияние на надёжность плотин через 40 – 60 лет.
Основными разрушающими факторами для грунтовых плотин является фильтрация через тело (12%), основания и вдоль сопрягающих устоев (17%), причём фильтрация проявляется в первые 10 лет эксплуатации, и особенно часто в первый год. Другой наиболее частой причиной аварий грунтовых плотин является перелив воды через гребень (15%) вследствие недостаточной пропускной способности водосборов. Неустойчивость оснований также приводит к аварии в 12% случаев. Следует обратить внимание на тот факт, что большинство факторов проявляет себя наиболее интенсивно в первые 5 – 10 лет эксплуатации. И только влияние химической суффозии, коррозии, выветривания растёт по мере эксплуатации грунтовых плотин через 40 – 60 лет их эксплуатации.
Плотины Нарынского каскада ГЭС.
Район расположения каскада Нарынских ГЭС является сейсмически активной территорией Центрального Тян-Шаня и сравнительно хорошо изучен в сейсмологическом отношении.
Каскад Нарынских ГЭС являет собой пример беспрецедентного приближения высоких плотин к сейсмогенерирующим разломам. Глубокая часть Токтогульского водохранилища расположена непосредственно на пересечении Таласо-Ферганского и Наро-Чичканского разломов. В период затопления этого водохранилища было зарегистрировано появление возбуждённой сейсмичности, опасной тем, что остаточные деформации от многочисленных толчков разной силы и направлении накапливаются на протяжении длительного времени.
Сами плотины (Токтогульская (Рис. 9), Курпсайская, Ташкумырская) являются сооружениями высшей категории капитальности и относятся к объектам повышенного риска (Рис. 3).
Серьёзному испытанию подверглась сейсмостойкость плотин при Суусамырском землетрясении 19 августа 1992 года с магнитудой М = 7,3 и интенсивностью в эпицентре 9 баллов. Очаг землетрясения находился на расстоянии приблизительно 90 км. от Токтогульской ГЭС. Расчётная интенсивность землетрясения в створе Токтогульской ГЭС составила 7,6 – 7,8 балла, в створе Курпсайской ГЭС – 7,2 – 7,3 балла. Землетрясение было неожиданным и не предварялось никакими прогнозными данными. В дополнение к этому очаг землетрясения оказался расположенным с северной стороны Таласо-Ферганского разлома, которая, по всем ранее проведённым исследованиям, считалась менее активной в сейсмическом отношении, чем южная сторона. Следует отметить, что незадолго до Суусамырского землетрясения, а именно 18 мая 1992 года произошло сильное Кочкоратинское землетрясение (Рис. 1, 7).
Благодаря тому, что на плотинах Нарынского каскада была установлена контрольно-измерительная аппаратура и приборы, в частности деформометры на контактах «скала-бетон», пьезометры для контроля фильтрационных процессов, удалось оценить реакцию плотин Токтогульской и Курпсайской ГЭС на эти сильные землетрясения.
Визуальное обследование сооружений Токтогульской ГЭС после Суусамырского землетрясения выявило лишь незначительные нарушения: трещины в перегородках, в стёклах некоторых оконных панелей машзала, нарушения в креплении плафонов светильников, выход из строя нескольких приборов закладной контрольно-измерительной аппаратуры.[24] Судя по показаниям контактных пьезометров, можно сделать вывод о появлении или развитии трещин на контактных поверхностях «скала-бетон», что подтверждается и увеличением фильтрационных расходов. Учитывая обратимость этих явлений, в целом можно констатировать, что Суусамырское землетрясение перенесено без ущерба для надёжности Токтогульской ГЭС и подтвердило правильность инженерных решений по обеспечению сейсмостойкости гидроузла.
Более ощутимыми оказались последствия для сооружений Курпсайской ГЭС. Прежде всего, это касается контактной зоны сооружения со скальным основанием. Деформометры, установленные в левобережном примыкании плотины на расстоянии 7 – 9 м. от напорной грани, после землетрясения зафиксировали скачок в деформациях от 40 до 100 условных единиц. В течение последующих двух месяцев показания этих приборов изменились незначительно, что указывает на необратимость процессов. Влияние землетрясения сказалось и на изменении фильтрационного режима: в левобережном примыкании плотины изменились пьезометрические уровни, на 13% возрос фильтрационный расход при практически постоянном уровне воды в верхнем бьефе, что означает раскрытие трещин.