ВАК 05.17.00 Химическая технология
ВАК 05.23.00 Строительство и архитектура
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
Проанализированы полученные повреждения и разрушения на объектах электроэнергетики при Фукуйском (Япония) 28.06.1948 г., Спитакского (Армения) 08.12.1988 г. и ряда других землетрясений. Отмечены причины аварий Саяно-Шушенской ГЭС и плотин. Сделаны выводы и даны рекомендации для принятия соответствующих защитных мероприятий.
землетрясения, энергообъекты, повреждения, разрушения
Введение. Эффективная работа объектов экономики во многом связана с устойчивой работой энергосистем Республики. Например, работа водопроводной сети полностью зависит от электроснабжения, и в случае аварии на сетях электроэнергетики, подача воды, особенно в жилые дома, прекращается, так как отключаются все насосные подстанции. А вода играет главную роль в деле пожаротушения, необходима для предотвращения инфекционных заболеваний и во многом другом.
Объекты экономики – плотины, водохранилища, дамбы, перемычки, туннели, каналы, берегозащитные и ограждающие сооружения в различных сочетаниях входят в состав электростанций. По этому, при землетрясениях, безаварийная работа энергообъектов, энергетического оборудования, подстанций, линии электропередач и др. становится важной и актуальной.
Методология исследования базируется на положениях Закона Республики Узбекистан «О безопасности гидротехнических сооружений», принятым в
Основная часть. Факты повреждения и разрушения объектов энергосистем рассмотрены на примере последствий Фукуйского (Япония)
Фукуйское землетрясение произошло 28.06.1948 г. с М=7,3 и при глубине h=14,4 км [3, 14]. В результате землетрясения погибли 5268 человек, разрушено 35,5 тыс. зданий. В эпицентральной области произошло поднятие территории до
Cпитакское землетрясение 01.12.1988 г.
[1, 2, 6] с магнитудой в очаге М=7 и с интенсивностью 9–10 баллов, охватило 40 % территории Армении с населением 1 млн. чел., где были сосредоточены предприятия электротехнической, станкостроительной, текстильной, пищевой, промышленности, приборостроительной и радио промышленности.
В г. Ленинакане, где интенсивность землетрясения проявилось силой 8 баллов, из 319 трансформаторных подстанций, 155 получили повреждения различной степени, в том числе 40 было разрушено полностью. Это привело к тому, что все коммунально – энергетическое хозяйство Ленинакана практически полностью было выведено из строя.
В г. Спитаке (9 балльная зона-эпицентр землетрясения) были разрушены сети и сооружения коммунально-энергетического хозяйства. В Степанакерте полностью разрушились все электростанции, которые находились в пределах 8 балльной изосейсты, за исключением Кировокана (7 балльная зона) и открытого распределительного устройства Разданской ГРЕС (6 балльная зона).
В результате землетрясения, имели место повреждения на восьми подстанциях мощностью 35, 110 и 220 Кв. На пяти подстанциях они классифицировались как значительные. Полностью было разрушено
Таблица 1
Повреждения объектов энергосистем
|
Наименование объектов |
Повреждения |
||
|
слабые |
умеренные |
сильные |
|
|
1. Высоковольтная линия электропередач с напряжением 154 тыс. вольт, подвешенная на 298 стальных мачтовых опорах высотой |
|
1. На 32 мачтах наблюдались повреждения в кольцевой связи фундаментов и небольшие осадки |
|
|
2. Вспомогательная высоковольтная линия электропередач с напряжением 77 тыс. вольт |
|
2. На шести мачтах наблюдались повреждение фундаментов |
|
|
3. Фарфоровые изоляторы на обоих линиях |
|
3. Получили повреждения |
|
|
4. Второстепенная линия электропередач на деревянных столбах |
4. 245 деревянных столбов наклонились |
|
4. 482 столба были сломаны и провода порвались |
|
5. Трансформаторы |
5. Отмечены осадка фундаментов и вырывы анкерных болтов, которые очень близко к краю фундаментов. Вырывы анкерных болтов и размеры фундаментов также привели к опрокидыванию масляных выключателей (рис.1-3) [3]. |
|
5. Серьезные пов-реждения в местах вводов анкерных креплений имели четыре трансформа-тора по 100 тыс. кв. каждый подстанции г. Мацуоки. |
|
Рис. 1. Анкерный хомут, срезанный в уровне трансформатора [14]
|
Рис. 2. Опрокинутые масляные выключатели [14] |
Такие явления, связанные с повреждением и разрушением объектов энергосистем, наблюдались и при других землетрясениях [3, 4] (рис. 1…3). При этом отмечались не только повреждения самого оборудования, но и помещении, где они были расположены. Например, значительные повреждения имели трансформаторные подстанции в пос. Газли в
Рис. 3. Разрушение плотины Ши-Кань на Тайване
во время землетрясения Чи-Чи
21.09.1999 г [9]
Известны также катастрофические последствия Калифорнийского землетрясения в США 17 октября
В этих и других землетрясениях наблюдались тяжелые повреждения телефонных и телеграфных столбов, разрыв проводов во многих местах, в городах массовый выход из строя линии связи.
Особого внимания заслуживают сейсмические события ХХI века в Китае, где 12 мая
Баоцуси –
Несмотря на близость плотин к эпицентру землетрясения (12–
|
|
|
|
Рис. 4. Фрагменты повреждения плотины «Зипингпу» во время землетрясения [9]
|
|
Сохранность плотин была обеспечена высоким качеством проектирования, правильной эксплуатацией и своевременным принятием необходимых мер в критических ситуациях. Не выполнение этих требовании приводят к катастрофическим разрушениям плотин. Не учет сейсмического разлома проходящего под плотиной Шикань, привел к его разрушению землетрясением Чи-Чи в
Кроме рассмотренных четырех крупных плотин, землетрясением был нанесен значительный ущерб большому числу менее масштабных объектов. Пострадали многие водохранилища и ГЭС, нарушена инфраструктура, водоснабжение, возникла угроза потери контроля за безопасностью и распространением водных потоков. Всего были повреждены 1583 плотины и водохранилища, из них 3 – больших, 57 – средних и 1523 – малых водоемов. В связи с распространением из–за землетрясения оползней появились опасные вторичные последствия-запруды, их прорыв и затопления расположенной ниже местности [7, 11, 12].
В ноябре 1991г., спустя 15 лет после начала эксплуатации, на левобережном примыкании плотины Чиркейской ГЭС произошло обрушение породы объёмом около 5 тыс. м3, 3 ноября
В обоих случаях провоцирующими факторами явились, предшествующие периоды высокой сейсмической активности, вызвавшие максимальные арочные напряжения плотин в зоне обрушения в холодное время с обильными дождями (рис. 5, 6) [6, 10, 13].
В результате воздействия землетрясения на незакреплённое или слабо закрепленное к фундаменту оборудование, происходит его смещение, и даже опрокидывание, что приводит к поломке и нарушению нормального его функционирования. Чтобы этого не произошло необходимо определение величин перемещения и углов поворота и сопоставление их с допустимыми и принятие соответствующих защитных мероприятий.
|
Рис. 5. Саяно-Шушенская ГЭС [10] |
Рис. 6. Панорама Чиркейского ущелья, водохранилища и ГЭС [13] |
Плотина Саяно-Шушенской ГЭС, Россия. В результате аварии на Саяно-Шушенской ГЭС погибло 75 человек, оборудованию и помещениям станции нанесён серьёзный ущерб (рис. 7). Работа станции по производству электроэнергии была приостановлена. Последствия аварии отразились на экологической обстановке акватории, прилегающей к ГЭС, на социальной и экономической сферах региона. Сумма ущерба составила более 40 млрд. руб. [10].
|
Рис. 7. Август |
Выводы:
– нельзя нещадно десятки лет эксплуатировать объекты энергетики в ущерб их надежности и безопасности, сверхустановленных ресурсов работы сооружений и оборудования, без проведения мероприятий по модернизации и техническому переоснащению;
– в период эксплуатации необходимо соблюдение всех регламентов по проведению капитальных ремонтов и обеспечению наблюдений за состоянием технологического оборудования и гидротехнических сооружений. По истечении нормативных сроков работы оборудование подлежит замене, как это принято в мировой практике;
– на стадии строительства гидроэнергетических объектов не должны допускаться отклонения от проектных решений;
– необходимо производить анализ последствий землетрясений не только в рамках жилищно-промышленного строительства, но и на объектах энергосистем;
– все объекты энергосистем, эксплуатируемые в сейсмоактивных областях должны быть сейсмобезопасными, обоснованными соответствующими теоретико-практическими расчетами.
1. Ахмедов М.А. Факты повреждения и разрушения электрооборудования при сильных землетрясениях // Строительная механика и расчет конструкций: мат-лы Междунар. научно-техн. конф. (Узбекистан, Самарканд, 28-29 июня 2007 г.). Самарканд, 2007. С. 40-43.
2. Бородай И.А., Покровский В.Н. Состояние электротехнического оборудования энергообъектов Армении при землетрясениях 1988 г. // Сб. сейсмостойкое строительство. Вып.12. 1991. С. 2-24.
3. Инженерный анализ последствий землетрясений в Японии и США. М.: Госстройиздат, 1961. 193с.
4. Штейнбругге К.В., Моран Д.Ф. Инженерный анализ последствий землетрясения 21 декабря 1954 г. в Юрека (Калифорния)// Инженерный анализ последствий землетрясений в Японии и США. М.: Госстройиздат, 1961. С.186-193.
5. Жунусов Т.Ж. Анализ эффективности восстановительных мероприятий по последствиям землетрясения 19(20) марта 1984г. в Газли // Сб. Строительство в особых условиях, сейсмостойкое строительство. М.: 1985, серия 14. С. 33-38.
6. Малик Л.К. Чрезвычайные ситуации, связанные с гидротехническим строительством [Электронный ресурс]. URL: http:www//bk/dam-safety/files/malik1.pdf (Дата обращения 25.08.2015 г.)
7. Рашидов Т.Р., Салямова К.Дж, Ахмедов М.А. Землетрясения и мероприятия, проведения которых необходимы для повышения самообеспеченности плотин //Мат-лы Междунар. конф. (Узбекистан, Ташкент, 25-26 ноября 2014 г.). - Ташкент, 2014. С.12-17.
8. Жиа Жин Сенг, Си Зепинг, Чен Хоукун. Землетрясение в Китае и его воздействие на безопасность плотин// Гидротехническое строительство, 2008. №12. С.43-47.
9. Бронштейн В.И. Повреждения плотин при землетрясениях и методы их сейсмоусиления [Электронный ресурс]. URL: http:www//nasha ucheba.ru (Дата обращения 05.09.2015 г.)
10. Саяно-Шушенская ГЭС [Электронный ресурс.]. URL: http:www//sayano-shushenskaya-ges (Дата обращения 25.08.2015 г.)
11. Гупта К., Расторги Б. Плотины и землетрясения. М.: Мир, 1979. 251 с.
12. Плотины и землетрясения [Электронный ресурс]. URL: http:www//rushydro.ru (дата обращения 25.08.2015 г.)
13. Чиркейская ГЭС [Электронный ресурс]. URL: http:www//610-chirkeyskaya-ges-foto. html. (Дата обращения 20.07.2015 г.)
14. Fukui Earthquake Region Horuriku, Japan 28 June, Tokyo, 1953.
