Москва, Россия
УДК 627.51 Паводки и защита от них
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.06.01 Сельское хозяйство
ББК 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ТБК 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
В статье представлены результаты изучения ландшафтных особенностей расположения дамбы и просчитан возможный ущерб окружающей среде в случае разрушения дамбы по одному из сценариев. Изучаемая дамба находится в п. Сумкино Тобольского района Тюменской области и предназначена для защиты поселка от затопления во время половодья и паводков реки Иртыш и озера Саускановское. Анализ сценариев аварий и проведенные расчеты вероятности возникновения каждого сценария показали, что наиболее вероятной аварией дамбы, является авария по сценарию «отказ противопаводковой дамбы вследствие потери фильтрационной прочности». В случае отказа дамбы или перелива паводковых вод через нее под зону затопления попадет 71,85 га селитебной территории, с которой произойдет сброс загрязняющих веществ с земельных ресурсов и систем канализации в водный объект.
дамба, гидротехнические сооружения, ущерб, половодье, загрязняющие вещества
В России на сегодняшний день насчитывается около нескольких десятков тысяч километров грунтовых дамб обвалования и планируется строительство и последующий вод в эксплуатацию новых дамб, многие гидротехнические сооружения бесхозны и потенциально опасны [1, 9]. При расчёте размера вероятного вреда при аварии подпорных гидротехнических сооружений с целью установления величины финансового обеспечения ответственности за вред, необходимо определить зону возможного затопления с учётом тяжести последствий [4]. Меры по защите от наводнений выбираются на основе минимизации совокупного социального риска (ожидаемых денежных затрат), включая остаточный риск и затраты на противопаводковые мероприятия [3].
Противопаводковая дамба, расположенная в п. Сумкино Тобольского района Тюменской области, в начале и в конце примыкает к автомобильной дороге, образуя замкнутый польдер, что обеспечивает защиту территории поселка с юго-восточной стороны от затопления паводковыми водами реки Иртыш и оз. Саускановское.
Ландшафтные особенности данной территории уникальны. Селитебная территория п. Сумкино расположена в левой пойме р. Иртыш, западнее от его русла, а с юга поселок примыкает к озеру Саускановское, имеющему вид обширной меандры, в которое впадает река Заимская (рис. 1). Река Заимская на участке, защищаемом дамбой справа по течению, протекает через озеро Саускановское и впадает в р. Иртыш с левого берега. Площадь зеркала озера равна 2 км2. Берега реки река Заимская и озера Саускановское местами закустарены и заболочены. Речка и озеро находятся в пойме р. Иртыш, их уровни весеннего половодья зависят от уровней этой реки.
Рис. 1 Ситуационный план расположения дамбы
Река Иртыш относятся к типу рек с четко выраженным весенне-летним половодьем, летне-осенними дождевыми паводками и длительной устойчивой зимней меженью. Поверхностный сток составляет 71%, подземный 29% от годового. При этом поверхностный сток состоит из снегового (51%) и дождевого (20%). Река Иртыш пересекает различные природные зоны, поэтому характер водного режима весьма разнообразен. Средняя продолжительность половодья 135 дней, наименьшая – 96 дней, наибольшая – 191 день. Наивысшие уровни воды держатся 1-3 дня.
В результате проведенного анализа инженерно-геологических и природно-климатических условий расположения дамбы, современных конструктивно-компоновочных решений с учетом различных режимов эксплуатации, а также условий возникновения и развития аналогичных аварий на других гидротехнических сооружениях (ГТС), ООО ИТЦ «Запсибгидропром» были определены возможные аварии дамбы и выявлены их основные причины. Сценарии возможных повреждений и разрушений противопаводковой дамбы могут быть следующие:
- обрушение откосов дамбы при потере статической устойчивости сооружения;
- разрушение дамбы из-за потери фильтрационной прочности тела и/или основания дамбы;
- разрушение дамбы при переливе воды через гребень [2, 5].
Анализ сценариев аварии и проведенные расчеты вероятности возникновения каждого сценария показали, что наиболее вероятной аварией дамбы, является авария по сценарию «отказ противопаводковой дамбы вследствие потери фильтрационной прочности». На защищаемой территории расположены жилые дома, нежилые строения, объекты транспорта и связи. Через образовавшийся проран в теле дамбы произойдет затопление защищаемой территории. Паводковые воды по естественному рельефу постепенно затопят защищаемую территорию до момента выравнивания уровней воды в водном объекте и на затопленной территории. Разрушение участка й дамбы приведет к затоплению территории общей площадью 71,85 га и средней глубиной затопления 1,95 м.
Из этой площади на селитебную территорию, попадающую в зону затопления, приходится 53,2 га. При затоплении селитебной территории возможно поступление загрязняющих веществ в реку Иртыш и озеро Саускановское. В результате в природные воды попадут загрязняющие вещества такие как, взвешенные вещества, нефтепродукты и органические вещества (табл. 2). Возможный ущерб природной среде рассчитывался по Методике [6].
Таблица 1 - Расчет массы сброса загрязняющего вещества в природные воды и возможного ущерба
|
Вещество |
Удельный вынос, кг/га |
Общая площадь селитебной территории, га |
Масса, кг/год |
Ущерб, руб.
|
|
Взвешенные вещества |
3000 |
53,2 |
31920 |
144050,27 |
|
Нефтепродукты |
40 |
53,2 |
425,6 |
34698,72 |
|
Органические вещества (БПК20) |
140 |
53,2 |
1489,6 |
2005,97 |
|
Всего: |
33835,2 |
1021018,4 |
||
В зоне затопления отсутствуют оборудование гидроэлектростанций или предприятий и хранилища нефтепромышленного комплекса. Поэтому в реку и озеро загрязняющие вещества поступят с поверхностным стоком с селитебной территории и от затопленных или разрушенных систем канализации. С селитебной территории будет сброшено 33835,2 кг загрязняющих веществ, а от затопления или разрушения систем канализации будет сбрасываться 194368,75 тонн в сутки загрязняющих веществ (табл. 2).
Таблица 2 - Расчет массы сброса загрязняющего вещества в природные воды в результате затопления элементов систем канализации и возможного ущерба
|
Вещество |
Масса сброса, т/сут. |
Ущерб, руб.
|
|
Взвешенные вещества |
92218,75 |
2433,1 |
|
Азот аммонийных солей |
14896,875 |
478,7 |
|
Фосфор фосфатов |
2128,125 |
211,4 |
|
Органические вещества (БПК5) |
85125 |
558,5 |
|
всего: |
194368,75 |
3681,8 |
В зоне затопления при аварии ГТС земли лесного фонда отсутствуют, поэтому ущерб лесам исключен. Таким образом, ущерб природной среде будет состоять только из ущерба водным объектам и составит 1,0247 млн. руб.
Прогнозируя уровень воды в предстоящее половодье, мы отмечаем, что перелив воды через гребень дамбы маловероятен, так как по условиям предыдущих двух лет уровень воды в реках Тюменской области катастрофически низкий [10], река Иртыш при этом не исключение. По данным гидропоста [8], находящегося в г. Тобольск, уровень воды в реке Иртыш на конец зимы 2023 года составляет минус 29 cм над нулем поста и это примерно соответствует значениям двух предыдущих лет, в которые перелива через гребень дамбы не наблюдалось. Уровень неблагоприятного явления «выход воды на пойму» наблюдается на данном участке р. Иртыш при уровне 787 см, в 2021 году максимальный уровень воды составил 479 см (21 мая), а в 2022 году 439 см (5 июня).
Таким образом, для предотвращения затопления территории необходим тщательный контроль состояния дамбы для исключения проран в ней. Визуальные обследования, замеры уровней воды в реке, техническое нивелирование с использованием реперов и автоматизированной телеметрической контрольно-измерительной аппаратуры являются достаточными для предупреждения и локализации аварий [7]. Постоянный мониторинг состояния дамбы позволяет оперативно принимать необходимые решения по выполнению эксплуатационных и аварийно-восстановительных работ, во всем мире для его проведения все чаще используют цифровые технологии и дистанционное зондирование [9] .
1. Волосухин В.А., Бандурин М.А., Приходько И.А., Евтеева И.Д. Имитационное моделирование устойчивости оградительных дамб реки Псекупс в условиях возрастающих статических и сейсмических воздействий // Международный сельскохозяйственный журнал. 2022. № 5 (389). С. 459-463.
2. Горбачева Н.А., Гребенщикова Е.А., Шелковкина Н.С. Оценка возможных аварий и повреждений на гидротехнических сооружениях инженерной защиты // В сборнике: Агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития. Материалы всероссийской научно-практической конференции. В 2-х частях. Благовещенск, 2021. С. 324-330.
3. Dung Thien Nguyen. Risk-Based Planning and Optimization of Flood Management Measures in Vietnam - A Case Study in Phan-Calo River Basin // J. Ecol. Eng. 2023; 24(5).
4. Косарев С.Г., Босов М.А. Определение границ зон возможного затопления при аварии защитной дамбы в с. Толбага // В сборнике: Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов. Материалы XXII Международной научно-практической конференции. В 2-х частях. Чита, 2022. С. 127-131.
5. Носуля И.С. Прогнозирование возможных аварий на дамбе обвалования р. Абин в Абинском районе Краснодарского края // Тенденции развития науки и образования. 2022. № 91-7. С. 146-148.
6. Об утверждении Методики определения размера вреда, который может быть причинен жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и юридических лиц в результате аварии гидротехнического сооружения (за исключением судоходных и портовых гидротехнических сооружений): приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору: [от 10 декабря 2020 г. № 516]. URL: https://docs.cntd.ru/document/573191717 (дата обращения: 10.03.2023). Текст: электронный.
7. Пунтусов В.Г. Проектные решения по предупреждению и локализации аварий левобережной дамбы канала им. А. Матросова в Славском городском округе Калининградской области // В сборнике: Балтийский морской форум. Материалы IX Международного Балтийского морского форума. В 6-ти томах. XIX Международная научная конференция. Калининград, 2022. С. 258-262.
8. Сайт АllRivers. Уровни воды онлайн: https://allrivers.info/gauge/irtysh-tobolsk/waterlevel (дата обращения 6.04.2023).
9. Симутин А.Н., Арсеньев И.Д., Хотеев Е.А., Дейнеко А.В. Цифровые двойники напряжённо-деформированного состояния для автоматизированного мониторинга гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. № 12 (2022). С. 20-31.
10. Уфимцева М.Г., Уфимцев А.Е. Влияние ландшафтных особенностей на баланс влаги пашни [Электрон. ресурс] // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. 2022. № 1. - Режим доступа: http://agroecoinfo.ru/STATYI/2022/1/st_125.pdf.
