Гидротехнические объекты на Украине и в Днепропетровской области. Причины аварий и возможные последствия.

Гидродинамические аварии возникают при разрушении различных гидросооружений - речных плотин, морских и речных дамб и пр.

Прорыв плотин может быть спровоцирован геологическими либо метеорологическими стихийными бедствиями, вызван чрезмерным напором воды из-за катастрофического паводка, обветшанием конструкций, в результате злого умысла.

При прорыве плотины может образоваться разрушительной силы волна, опасная для жителей населённых пунктов, расположенных ниже по течению. Её величина и скорость распространения зависят от объёма сдерживаемой плотиной воды, высота ее уровня над местностью и скорости разрушения плотины. Скорость волны может достигать в равнинных районах 25 км/час, а в горной местности - 100 км/час! Сила удара во многом зависит от топографии места. На равнине, где у волны есть возможность растечься по сторонам, удар волны менее значителен и быстро ослабевает. В горной местности, в ущельях, где воде некуда деваться, и особенно при сильных перепадах высот, способствующих разгону, ударная сила волны может достигать катастрофических масштабов и ослабевает не раньше, чем выйдет на «оперативный простор». Кроме того, порвавшаяся через плотину вода может, увлекая за собой камни и подмывая берега, превратится в солевой поток.

Параметры водохранилищ Днепровского каскада ГЭС и зон возможного катастрофического затопления

Наименования	Киевская ГЭС	Каневская ГЭС	Кременчугская ГЭС	Днепродзержинская ГЭС	Днепровская ГЭС	Каховская ГЭС
ПЛОТИНА И ВОДОХРАНИЛИЩЕ
Расстояние между осями плотины (км)	-	123	149	114	129	230
Объем водохранилища (км3)	3,7	2,6	13,9	2,4	3,3	18,2
Площадь зеркала (км2)	922	675	2250	567	410	2150
Длина водохранилища (км)	110	-	148	140	137	240
Глубина максимальная (м)	14,5	21,0	20,0	16,0	53,0	22,0
Протяженность плотин (км)	40,9	-	10,7	8,1	-	3,2
Ширина гребня, плотины (м)	21	-	95	26	-	74
ЗОНЫ ЗАТОПЛЕНИЯ
Площадь затопления (км2)	150,0	335,0	2250,0	840,0	342,0	640,0
Всего затопляется населенных пунктов	57	48	192	48	45	86
Попадает в зону затопления, (тыс. человек)	590,8	73,0	540,0	366,0	195,0	101,0
Попадает в зону возможного затопления объектов хозяйствования, которые продолжают работать	60	-	132	34	148	24

Гидротехнический авариями, которые имеют место в Украине могут быть: прорывы плотин (дамб, шлюзов) с образованием волн прорыва и катастрофических затоплений или с образованием прорывного паводка; аварийные срабатывания водохранилищ ГЭС в связи с угрозой прорыва гидросооружения.

Переоборудование берегов больших водохранилищ чрезвычайно интенсивно происходило в первые годы после заполнения. Наибольших масштабов достигла переработка берегов на Каневской (373 км, что равняется 42 % всей длины береговой линии); Кременчугскому (25 %длины береговой линии), Днепровскому (195 км, 35 % длины береговой линии) и на Днепродзержинской (115 км, 32 % береговой линии) водохранилищах.

Значительная часть береговой линии, защищённая инженерными сооружениями (по Днепровскому каскаду 611 км или 17 % всей береговой линии).

В Украине по данным Госкомгеологии затоплено близко 800 тыс. га земель, которая равняется 15 % территории (в том числе 200 тыс. га в зонах орошения). В зону подтопления попадают 240 городов и посёлков городского типа, 138 тыс. частных домов. Развитие этого отрицательного процесса на городских территориях характеризуются большим разнообразием причин и факторов: потери воды из водонесущих коммуникаций, неорганизованный поверхностный сток, ликвидация или ухудшение фильтрационных свойств почв естественных дренажных систем (ярил, балок, русел небольших речек и п.т.), уменьшение выпаривания в связи с асфальтированием, баражный эффект фундаментов, трасс коллекторов, туннелей.

Одной из важнейших причин подтопления земель есть гидротехническое строительство, которое привело к перераспределению речного стока и перекрытия естественных путей дренирования грунтовых вод. Так, система больших водохранилищ Днепровского каскада обусловила поднятия уровня воды в Днепре от 12 до 12, а вследствие чего состоялось подтопление огромных площадей Приднепровья. Отмечается катастрофическая степень поражённости этим процессом (50%) в зоне влияния Кременчугского водохранилища. Основной причиной подтопления сельскохозяйственных угодий стало строительство оросительных сетей при несвоевременном введении дренажных сооружений: в том числе в зоне влияния Северо-Крымского канала 96 тыс. га затоплено, Каховской оросительной системы — 5,1 тыс. га, Каланчацкой — 9,1 тыс. га. Как известно, подтопление значительных территорий есть результатом бесхозяйственного отношения к освоению, недостаточному изучению инженерно-геологических условий, отсутствия необходимого внимания к проектированию, строительства и эксплуатации объектов в сложных инженерно-геологических условиях.

Всё это приводит к крайне отрицательным следствиям — загрязнение подземных вод, повышение влажности и ухудшение санитарного состояния территорий, засол и заболачивания грунтов, вымокание зелёных насаждений, снижение урожайности сельхозугодий, деформация зданий, возникновение таких процессов, как сдвиги, просадки, карсты, обвалы.

Создание Днепровского каскада гидроэлектростанций с большими водохранилищами, хотя уменьшает опасность затопления территорий во время наводнений, тем не менее, создаёт опасность катастрофического затопления при прорыве дамб этих водохранилищ.

Возникновение катастрофических затоплений на территории страны возможно в результате разрушения плотин, дамб, водопропускных сооружений на 12 гидроузлах и 16 водохранилищах речек Днепр, Днестр, Южный Буг, Северский Донец. Их общая площадь может достичь 8294 км ~, к которой попадают 536 населённых пунктов и 470 промышленных объектов разнообразного назначения.

В Украине построен близко 1 тыс. водохранилищ объёмом большее 1 млн. м³ и площадью водного зеркала около 1 млн. га и 24 тыс. прудов. Большинство плотин земляные (из местных материалов или намывные).

Характерным для катастрофического затопления при разрушении гидросооружений есть значительная скорость распространения (3 - 25 км/ч), высота (10 - 20 м) и ударная сила (5-ю т/м²) волны прорыва, а также скорость затопления всей территории.

Катастрофическое затопление может возникнуть вследствие разрушения значительных гидротехнических сооружений. Наиболее опасными в этом отношении есть Днепровской, Днестровский и Южно-Бугские каскады гидросооружений. Например, в случае разрушения плотин на всех гидросооружениях Днепровского каскада территория катастрофического затопления составляет около 7020 тыс. га с населением почти 1,5 млн. человек. Может быть выведен из строя порядка 270 промышленных предприятий, 14 электростанций, 200 км линий электропередач, многочисленные сети и сооружения газового и водного снабжения, многие мосты.

Существенная активизация гравитационных процессов (сдвиги, обвалы и т.п.) происходит в связи с эксплуатацией Днепровского каскада гидроэлектростанций. Активизация абразии и эрозии грунтов отмечается в районах гидротехнических сооружений на побережьях чёрного и Азовского морей, при проведении работ из изменения русел речек и т.п.