МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТЕРИЕВ БЕЗОПАСНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИИ

РД 153-34.2-21.342-00

Москва 2000

"Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений" (далее "Методика") разработана в соответствии с решением совместного заседания НТС РАО "ЕЭС России", Координационного Совета по проблеме "Безопасность энергетических сооружений", секции "Единая энергетическая система" Научного Совета РАН по проблемам надежности и безопасности больших систем энергетики на тему: "О ходе реализации и научно-техническом обеспечении Федерального Закона "О безопасности гидротехнических сооружений" от 14 сентября 1999 г.

"Методика" разработана в НИИ энергетических сооружений (д.т.н. Иващенко И.Н., к.т.н. Царев А.И., инженеры Блинов И.Ф. , Комельков Л.В., Еникеев Ф.Г., Лавров Б.А., к.т.н. Лобач А.А., к.т.н. Чернилов А.Г., к.т.н. Дидович М.Я.), ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (к.т.н. Беллендир Е. II ., д.т.н. Храпков А.А., к.т.н. Кузнецов B . C ., к.т.н. Василевский А.Г., инж. Караваев А.В., д.т.н. Сапегин Д.Д., д.т.н. Судаков В.Б., к.т.н. Дурчева В.Н., к.т.н. Швайнштейн A . M ., инж. Векслер А.Б), институте Гидропроект (к.т.н. Новоженин В.Д., инж. Вахрамеев А.К, д.т.н Зарецкий Ю К, д.т.н. Мгалобелов Ю.Б.).

В разработке "Методики" активное участие принимали сотрудники НТЦ энергонадзора Минэнерго России (инж. Радкевич Д.Б.), Саяно-Шушенской ГЭС (д.т.н. Гордон Л.А), МГСУ (д.т.н. Рассказов Л.Н.), ЦСГНЭО (д.т.н. Бронштейн В.И.), МЭИ (к.т.н. Желанкин В.Г.).

Основные положения "Методики" обсуждались на заседаниях рабочей группы (председатель рабочей группы - к.т.н. Новоженин В.Д.), а также на совещании "Современные методы инструментального обследования для определения реального состояния гидротехнических сооружений электростанций России и опыт составления деклараций безопасности Москва ВВЦ, 20 - 22 сентября 2000 г.".

Отличительной особенностью данного документа является введение двух уровней критериальных значений диагностических показателей состояния сооружений. При этом первый уровень вводится в соответствии с требованиями ст. 9 Федерального закона "О безопасности гидротехнических сооружений" (см . п. "Методики") и является предупреждающим. Превышение первого уровня сигнализирует о наступлении потенциально опасного состояния и требует от собственника (эксплуатирующей организации) оповещения об этом органа надзора и принятия оперативных мер по переводу сооружения в нормальное состояние. В отличие от первого, превышение второй уровня критериальных значений влечет за собой также и ввод ограничений на режим эксплуатации гидротехнического сооружения (вплоть до понижения уровня верхнего бьефа).

Применительно к предусмотренным данной "Методикой" способам определения критериальных значений диагностических показателей на основе использования детерминистических статистических моделей необходимо оценить реакцию сооружения на два уровня воздействий, со ответствующих основному и особому сочетаниям нагрузок. Реакция сооружения в заданных точках контроля определяет соответствующие указанным воздействиям два уровня критериальны значений диагностических показателей

"Методика" рассмотрена и рекомендована к утверждению на совместном заседании Координационного Совета по отраслевой программе "Безопасность энергетических сооружений" и секции НТС РАО "ЕЭС России" "Правовые и нормативно-технические проблемы безопасности энергетических сооружений" (протокол № 3 от 26.12.2000 г.).

"Методика" вводится в действие с 1 января 2001 г. На основе обобщения опыта применения "Методики" в процессе эксплуатации и в ходе декларирования безопасности гидротехнических ее сооружений "Методика" подлежит пересмотру в 2005 году.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

1.1. Федеральным законом "О безопасности гидротехнических сооружений" определены следующие понятия, имеющие непосредственное отношение к данной "Методике"

Чрезвычайная ситуация - обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии гидротехнического сооружения, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или ущерб окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Безопасность гидротехнических сооружений - свойство гидротехнических сооружений, позволяющее обеспечить защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов.

Критерии безопасности ги дротехнического сооружения - предельные значения количественных и качественных показателей состояния гидротехнического сооружения и условий его эксплуатации, соответствующие допустимому уровню риска аварии гидротехнического сооружения и утвержденные в установленном порядке федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими государственный надзор за безопасностью гидротехнических сооружений.

Допустимый уровень риска аварии гидротехнического сооружения - значение риска аварии гидротехнического сооружения, установленное нормативными документами.

1.2. В "Методике" используются также следующие понятия:

Авария гидротехнического сооружения (далее ГТС) - разрушение или повреждение ГТС, вызванное непредвиденными (не предусмотренными проектом и правилами безопасности) ситуациями, и сопровождаемое неконтролируемым сбросом воды или жидких стоков из хранилища

Уровень риска аварии ГТС - характеристика безопасности ГТС, которая может быть представлена в вероятностной форме, либо в форме детерминистического показателя (уровня безопасности ГТС), характеризующего степень отклонения состояния ГТС и условий его эксплуатации от требований нормативных документов.

Контролируемые показатели - измеренные на данном сооружении с помощью технических средств или вычисленные на основе измерений количественные характеристики, а также качественные характеристики состояния ГТС

Диагностические показатели - наиболее значимые для диагностики и оценки состояния ГТС контролируемые показатели, позволяющие дать оценку безопасности системы "сооружение -основание - водохранилище" в целом или отдельных ее элементов.

Критерии состояния ГТС:

К1 - первый (предупреждающий) уровень значений диагностических показателей, при достижении которого устойчивость, механическая и фильтрационная прочность ГТС и его основания, а также пропускная способность водосбросных и водопропускных сооружений еще соответствуют условиям нормальной эксплуатации;

К2 - второй (предельный) уровень значений диагностических показателей, при превышении которых эксплуатация ГТС в проектных режимах недопустима

Эксплуатационные состояния сооружений:

нормальное - состояние сооружения, при котором сооружение соответствует всем требованиям нормативных документов и проекта, при этом значения диагностических показателей состояния сооружения не превышают своих критериальных значений К1;

потенциально опасное - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического показателя стало большим (меньшим) своего первого (предупреждающего) уровня критериальных значений (значений К1) или вышло за пределы прогнозируемого при данном сочетании нагрузок интервала значений. Потенциально опасное состояние сооружения не отвечает нормативным требованиям, но эксплуатация ГТС не приводит к угрозе немедленного прорыва напорного фронта и сооружение может ограниченное время эксплуатироваться в соответствии с указаниями ;

предаварийное - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического показателя стало большим (меньшим) второго (предельного) уровня критериальных значений (значений К2). В этом случае эксплуатация сооружения в проектных режимах недопустима без оперативного проведения мероприятий по восстановлению требуемого уровня безопасности и без специального разрешения органа надзора (см. ).

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. «Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений» (далее по тексту - "Методика") обязательна для применения при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию и эксплуатации объектов энергетического комплекса Российской Федерации организациями, осуществляющими разработку, утверждение и применение критериев безопасности ГТС всех классов.

2.2. «Методика» определяет основные понятия, регламентирует процедуру и последовательность действий при выборе контролируемых и диагностических показателей состояния ГТС в составе проекта и на стадии эксплуатации, определении их критериальных значений, разработке прогнозных математических моделей, применении качественных характеристик, а также определяет «Порядок разработки и утверждения критериальных значений диагностических показателей состояния ГТС» и общие правила оценки риска аварий эксплуатируемых ГТС в детерминированной и вероятностной формах.

2.3. В соответствии со ст. 9 Федерального закона "О безопасности гидротехнических сооружений" собственник гидротехнического сооружения и эксплуатирующая организация обязаны: "систематически анализировать причины снижения безопасности гидротехнического сооружения и своевременно осуществлять разработку и реализацию мер по обеспечению технически исправного состояния гидротехнического сооружения и его безопасности, а также по предотвращению аварии гидротехнического сооружения".

2.4. Для эксплуатируемых ГТС необходимо различать следующие эксплуатационные состояния:

Нормальное;

Потенциально опасное;

Предаварийное.

2.5. Оперативную оценку эксплуатационного состояния сооружения и его безопасности следует осуществлять путем сравнения измеренных (или вычисленных на основе измерений) количественных и качественных диагностических показателей с их критериальными значениями К1 и К2, а также с прогнозируемым интервалом изменения диагностических показателей.

2.6. Для сооружений четвертого класса, а также при специальном обосновании для сооружений третьего класса допускается устанавливать один уровень критериальных значений К2

2.7. Количественные критериальные значения К1 и К2 диагностических показателей следует устанавливать на основе оценок реакции сооружения при основном и особом сочетании нагрузок, соответственно. Состав нагрузок в сочетаниях и способ их определения должны быть установлены для конкретного сооружения нормативными документами и проектом и уточнены на стадии эксплуатации с учетом изменений в требованиях нормативных документов.

2.8. Критериальные значения диагностических показателей, а также уровень риска аварии, ГТС (уровень безопасности ГТС) следует определять преимущественно в детерминистической форме в связи с тем, что все требования и критериальные условия действующих нормативных документов выражены в детерминистической форме с использованием системы коэффициентов надежности, опосредованно обеспечивающих допустимый уровень риска аварии гидротехнического сооружения.

2.9. В период эксплуатации для корректировки состава и критериальных значений К1 и К2 диагностических показателей следует использовать, кроме результатов расчетов, данные натурныхнаблюдений за весь период строительства и эксплуатации, а также результаты анализа опыта эксплуатации данного ГТС и аналогичных по конструкции и условиям эксплуатации сооружениях. В целях прогноза изменения показателей и возможно более точной их корректировки статистическими и детерминистическими методами должна быть разработана математическая модель сооружения.

2.10. Наиболее опасные зоны ГТС, состав диагностических показателей и их критериальные значения должны быть определены при разработке проекта в соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию отдельных видов ГТС и уточнены перед вводом в эксплуатацию и в процессе эксплуатации ГТС в соответствии со сценариями возможных аварий и результатами выполненных натурных наблюдений за работой и состоянием ГТС.

2.11. Измеряемый (вычисляемый по результатам измерений) контролируемый показатель, выбранный в качестве диагностического показателя, должен отвечать следующим условиям:

Диапазон изменения значений показателя при нормальном эксплуатационном состоянии должен в несколько раз превосходить погрешность измерительной системы,

Диагностический показатель должен поддаваться прогнозу с помощью детерминистических или статистических прогнозных моделей.

2.12. Порядок разработки и утверждения критериальных значений диагностических показателей представлен в . Перечень контролируемых количественных и качественных показателей состояния и условий эксплуатации ГТС, а также перечень контролируемых нагрузок на сооружение, приведен в .

2.13. Наряду с оценкой безопасности на основе сравнения измеренных значений диагностических показателей с их критериальными и прогнозируемыми значениями, оценка безопасности ГТС включает оценку уровня риска аварии. Для этой цели должна быть построена иерархическая система факторов безопасности и выполнена оценка уровня риска аварии в детерминистической и (или) вероятностной форме (см. ). Как правило, оценка уровня риска аварии должна выполняться при составлении декларации безопасности ГТС.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ГТС.

3.1. Проектное обоснование прочности и устойчивости ГТС и их оснований должно быть выполнено из условий недопущения предельных состояний :

3.2. На стадии проекта состав и критериальные значения диагностических показателей К1 и К2 следует определять на основе анализа результатов расчетов и экспериментальных исследований фильтрационного, гидравлического и температурного режимов, напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости ГТС на основное и особое сочетание нагрузок (см. ), а также на основе анализа прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик материала.

3.3. На основе анализа результатов натурных наблюдений и опыта эксплуатации ГТС должны быть осуществлены корректировка и дополнение критериальных значений К1 (а в случае необходимости и К2) диагностических показателей с использованием:

Результатов прогноза, выполненного на основании статистических моделей, сформированных по данным натурных наблюдений,

Поверочных расчетов по "откалиброванным" на основе натурных наблюдений детерминистическим математическим моделям, применительно к уточненным расчетным схемам ГТС, уточненным расчетным значениям параметров свойств материалов и пород оснований, а также параметров основного и особого сочетаний нагрузок.

3.4. На основе анализа работы ГТС на стадии эксплуатации следует также определить состав и критериальные значения К1 и К2 (аналогичных по назначению критериям К1 и К2) качественных диагностических показателей состояния ГТС (см. ).

3.5. Для сооружений, измеренные значения диагностических показателей которых оказались значительно ниже расчетных значений, определенных на стадии проекта и в случае отсутствия результатов уточненных расчетов эксплуатируемого сооружения, критериальные значения показателей следует принимать по прогнозным статистическим моделям. При этом указанные статистические модели следует применять, как правило, в пределах диапазона нагрузок и воздействий, испытанных сооружением в процессе эксплуатации.

3.6. В случае превышения одним или несколькими диагностическими показателями критериального значения К1, определенного на стадии проекта и уточненного расчетом на стадии эксплуатации (а также в случае отсутствия указанных уточненных расчетных данных), допускается на период проведения мероприятий, которые предусмотрены , осуществлять прогноз поведения ГТС на основе статистических моделей.

3.7. Диагностику "потенциально опасного" и тем более "предаварийного" эксплуатационного состояния ГТС следует осуществлять на комплексной основе, с привлечением данных измерений всех диагностических показателей, в особенности таких, как параметры фильтрационного режима (расходы, величины противодавления, положение кривой депрессии, градиенты напора) и характеристики трещинообразования в бетонных плотинах, а также с привлечением статистических прогнозных моделей и качественных диагностических показателей.

4. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

4.1. Для целей диагностики, прогноза состояния сооружений и определения эксплуатационных ситуаций следует использовать три типа математических моделей:

Статистические,

Детерминистические (расчетные);

Смешанные

4.2. Статистические модели следует применять при наличии представительного временного ряда измерений для прогноза в диапазоне воздействий, ранее испытанных сооружением, для всего комплекса измеряемых диагностических показателей.

4.3. При построении статистической модели должны быть осуществлены следующие действия:

Из временного ряда измерений формируется базовая последовательность измерений (F изм );

Выбирается прогнозирующая функция F прог. ,(например, в случае прогноза напряженно-деформированного состояния плотины, в виде F прог = F (Z , T , t ) - как правило, многочлена с неопределенными коэффициентами, где: Z - отметка уровня верхнего бьефа; Т - температура окружающей среды; t - время, отсчитываемое, например, от начала измерений);

Методом наименьших квадратов определяются коэффициенты многочлена;

Определяется погрешность прогноза δ = kσ (где σ - среднеквадратическая погрешность прогноза, k = 1, 2, 3 - целые числа; при k = 3 вероятность попадания F изм в интервал значений F прог ± δ составляет 99%);

Оценивается значимость коэффициентов многочлена и отбрасываются малозначащие члены,

Построенная прогнозная статистическая модель проверяется на данных измерений, не входивших в базовую последовательность, и, в случае необходимости, осуществляется корректировка модели

4.4. Модель следует передать эксплуатирующей организации в виде формулы для вычисления F прог. , либо в виде графиков или компьютерных программ, с помощью которых по текущим значениям аргументов вычисляется F прог. и ее погрешность.

4.5. В процессе эксплуатации статистическая модель должна корректироваться с учетом новых данных измерении.

4.6. Детерминистическая (расчетная) модель, разработанная на стадии проекта, может использоваться на стадии начальной эксплуатации для прогноза при текущих, реальных на момент проверки нагрузках и воздействиях на сооружение. С этой целью следует выполнить расчеты не только на экстремальные, но и на промежуточные нагрузки и воздействия при реальных (определенных на стадии возведения сооружения) характеристиках материалов сооружения и основания

4.7. С использованием данных натурных наблюдений необходимо проверить следующей гипотезы детерминистической модели:

Гипотезу о сплошности материалов сооружения и пород основания (при обнаружении трещин или иных несплошностей, соизмеримых с разрешающей способностью применяемого численного метода, указанные несплошности следует включать в расчетную модель);

Гипотезу материала (должен быть определен общий вид уравнений, характеризующий свойства материалов сооружения и пород основания при расчетах напряженно-деформированного состояния, фильтрационного и температурного режима);

Гипотезу формы (подтверждение гипотез формы натурными измерениями, например, гипотезы плоских сечений, позволяет уменьшить размерность задачи).

4.8. Процедура калибровки расчетной модели, прошедшей указанные в п. 4.7 проверка осуществляется на основе данных натурных наблюдений и заключается в следующем:

Принятые в проекте значения характеристик материалов сооружения и пород оснований варьируются (им даются некоторые приращения);

Выполняется серия расчетов при различных (проварьированных) значениях характерней и для каждого выполненного расчета вычисляется невязка между расчетными и измеренными показателями состояния (перемещениями, напряжениями, расходами);

По величине невязки для выполненной серии расчетов выбирается первое приближение калиброванной модели - в качестве новых значений характеристик выбираются те, для которых навязка между расчетными и измеренными значениями наименьшая из всех выполненных расчетов,

Процесс калибровки можно продолжить, дав характеристикам (параметрам модели) nepei го приближения новые вариации и выполнив новую серию расчетов.

Примечания к п. 4.8.

1. Варьирование параметров расчетной модели должно производиться таким образом, чтобы значения откалиброванных параметров оставались реальными и не выходили за предел возможной погрешности в их определении.

2. Описанная выше процедура калибровки может быть обобщена и формализована как задача на минимум функционала невязки Ф (Е пл, E осн ):

где: F расч , F изм -расчетное (измеренное) значение диагностического показателя (перемещения, напряжения, фильтрационного расхода и т.д.);

I - количество циклов натурных измерений диагностического показателя, вошедших в базовую последовательность калибровки;

J - количество точек измерения диагностического показателя, вошедших в базовую последовательность калибровки;

Е пл, Е осн - аргументы функционала невязки Ф , например, модули деформации плотины Е пл основания Е осн.

3. Минимизация функционала Ф может проводиться любым из известных в прикладной математике численных методов. В качестве начального приближения берутся проектные значения корректируемых (калибруемых) параметров.

4. В функционале Ф число варьируемых параметров, с помощью которых достигаете лучшее приближение результатов измерений и расчетов, взято для определенности равным двум. В общем случае число калибруемых параметров может быть иным.

5. Если после калибровки откорректированные параметры (коэффициенты уравнений) расчетной модели нереальны и существенно отличаются от исходных (проектных), то это означает, что выбранная для калибровки расчетная модель не может быть прогнозной и должна быть заменена на другую, более адекватную реальной работе сооружения.

4.9. Для оценки погрешности детерминистической модели следует выполнить серию (или несколько серий) расчетов при одинаковых воздействиях, варьируя параметры модели в диапазоне их возможного изменения (а также густоту и конфигурацию сетки в случае применения метода конечных элементов).

4.10. Смешанные прогнозные модели следует применять в случаях, когда прогноз реального поведения сооружения на основе статистической или детерминистической модели оказывается неточным - в этом случае для разных диапазонов нагрузок и временных интервалов следует применять различные модели (например, для описания обратимых перемещений сооружения может быть использована детерминистическая модель, а для необратимых, в том числе связанных с реологическими процессами, - статистическая).

5. ПРИМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОСТОЯНИЯ ГТС ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

5.1. При определении эксплуатационного состояния ГТС наряду с измеренными (вычисленными) количественными диагностическими показателями следует контролировать на основе визуальных наблюдений и экспертных оценок качественные диагностические показатели (см. ).

5.2. Необходимо учитывать следующие отличия в определении критериальных значений качественных диагностических показателей и (аналогичных по смыслу критериальным значениям количественных показателей К1 и К2, соответственно) на стадиях разработки проекта и эксплуатации:

На стадии разработки проекта и начальной эксплуатации сооружения должен быть установлен перечень качественных диагностических показателей и - эта работа должна быть выполнена экспертами на основе обобщения опыта эксплуатации аналогичных сооружений и путем анализа прогноза изменения состояния сооружения под действием деструктивных процессов, природных и технологических нагрузок и воздействий;

Через каждые 5 лет эксплуатации необходимо выполнить обследование сооружения и на основе обобщения натурных наблюдений и с учетом особенностей эксплуатации сооружения, а также изменения его состояния экспертным методом откорректировать перечень качественных диагностических показателей и определить их критериальные значения и .

5.3. Критериальные значения и качественных диагностических показателей, контролируемых визуально, следует определять экспертным методом:

Должна быть создана группа экспертов из представителей эксплуатирующей и проектной организаций и из специалистов по эксплуатации сооружений, строительным материалам, геологии, фильтрации и др.;

Экспертная группа должна составить перечень сценариев всех потенциально возможных аварий на сооружении с учетом его конструктивных и эксплуатационных особенностей и определить деструктивные процессы (деформаций, коррозии, износа, старения, протечек, суффозии и т.п.), которые могут привести к аварии ГТС;

На основе анализа влияния деструктивных процессов на состояние сооружения экспертная группа должна определить качественные диагностические показатели и их критериальные значения К1, соответствующие условиям нормальной эксплуатации;

Для каждого сценария потенциально возможной аварии определяются качественные диагностические показатели и их критериальные значения К2, соответствующие началу развития аварийного состояния.

5.4. При определении эксплуатационного состояния ГТС и детерминированной оценки уровня риска аварии ГТС (уровня безопасности ГТС - см. ) необходимо учитывать следующие обстоятельства:

Изменения (порой весьма существенные) исходных данных, технических решений, нормативных требований, методов расчетов, принятых при проектировании ГТС, а также наличие и влияние условий эксплуатации, не предусмотренных в проекте,

Изменение в процессе эксплуатации свойств материалов сооружений и пород оснований, а также проектных уровней нагрузок и воздействий;

Недостатки в организации эксплуатации ГТС

6. ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

6.1. Учет представленных в данном разделе требований необходим для обеспечения оперативности и эффективности контроля состояния сооружений с использованием диагностических показателен и их критериальных значении.

6.2. Измерительная аппаратура в сооружении должна быть размещена таким образом, чтобы для каждого критериального значения показателя имелась соответствующая ему измеренная величина показателя.

6.3. Измерительные преобразователи должны быть установлены в первую очередь в тех зонах или точках, которые наиболее "чувствительны" к изменениям состояния конструкции или в которых по данным расчетов показатели имеют максимальные значения.

К таким зонам следует отнести: трещины и разломы в скальных основаниях, участки слабых пород, контакт "бетон-скала", примыкания к скальным бортам плотин, температурно-осадочные и блочные швы бетонных и железобетонных сооружений, гребни и зоны сопряжения с основанием наиболее высоких участков плотин из грунтовых материалов, зоны возможной контактной фильтрации, сопряжения бетонных и земляных сооружений и др.

6.4. Учитывая возможность преждевременного выхода из строя отдельных измерительных преобразователей, а также с целью повышения достоверности данных измерений в неоднородных материалах, в указанных зонах сооружений и их основаниях измерительные преобразователи следует устанавливать группами по 2÷3 шт., дублировать измерения разными способами.

6.5. Измерения контролируемых показателей состояния сооружений должны выполниться возможно более простыми и надежными средствами. В случае применения недостаточно долговечных измерительных средств должна предусматриваться возможность их замены.

6.6. Для того, чтобы упростить сопоставление измеренных значений диагностических пока значений с критериальными значениями должна быть составлена специальная таблица для всех сооружений гидроузла. В этой таблице для строительного периода должны быть приведены следующие данные:

Наименование всех показателей состояния сооружений, контролируемых натурными наблюдениями;

Способы определения значения каждого показателя по данным измерений;

Первоначальные расчетные значения показателей, взятые из проекта,

Значения показателей по данным измерений на характерные периоды работы сооружений.

6.7. Во время нормальной эксплуатации в таблице (базе данных) должны быть дополнительно помещены уточненные по данным измерений критериальные значения диагностических показателей (абсолютная величина, интенсивность изменения во времени) и значения показателей по данным измерений в характерные периоды работы сооружений.

6.8. С целью повышения эффективности контроля состояния сооружения, периодичность измерений должна быть назначена с учетом следующих факторов: ответственности сооружения и величины ущерба, возможного вследствие аварии или разрушения; качества строительства и эксплуатации; информативности и надежности системы контроля; фактического состояния, наличия (отсутствия) неблагоприятных процессов, снижающих эксплуатационную надежность и безопасность ГТС.

6.9. Для повышения безопасности эксплуатации сооружений следует использовать автоматизированные системы диагностического контроля (АСДК) гидротехнических сооружений, которые должны обеспечить автоматизацию процессов измерения параметров, характеризующих состояние сооружений, предварительную и окончательную обработку и анализ результатов контрольных измерений, сопоставление измеренных показателей с их критериальными показателями

6.10. АСДК в зависимости от типа конкретного контролируемого сооружения должна включать в себя ряд подсистем в соответствии с номенклатурой диагностических показателей: контроля фильтрационного режима, геодезических наблюдений, контроля напряженно- деформированного состояния и т.д. В каждой подсистеме должны выполняться операции как общие для системы в целом, так и характерные для конкретной подсистемы.

6.11. В программу натурных наблюдений должны быть включены указания относительно состава и порядка визуальных наблюдений, являющихся одним из основных источников информации при определении критериальных значений и качественных диагностических показателей состояния сооружений. Особое внимание следует уделять контролю зон:

Изменения инженерно-геологических условий основания;

Сопряжения различных сооружений;

Приложения сосредоточенных нагрузок;

Переменного влажностного и температурного режима,

Изменения конфигурации сооружения, концентрации и изменения характера напряжений.

Перечень контролируемых визуальными наблюдениями показателей состояния сооружении приведен в .

7. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ПРИНЯТИИ РЕШЕНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ СООРУЖЕНИЙ

7.1. Безопасность гидротехнического сооружения считается полностью обеспеченной, если эксплуатационное состояние ГТС оценивается как "нормальное".

7.2. В случае наступления эксплуатационного состояния, диагностируемого как "потенциально опасное" (при превышении одним или несколькими диагностическими показателями значений К1 или выхода диагностических показателей за пределы прогнозируемого при данном уровне нагрузок интервала значений) следует проверить достоверность результатов измерений и вычислений, а также обоснованность принятого значения К1. При этом наряду с диагностическими показателями следует привлекать для анализа результаты измерений и вычислений других контролируемых показателей.

При необходимости должна быть создана экспертная комиссия с привлечением проектной и научно-исследовательской организаций для уточнения оценки состояния сооружения и уровня его безопасности.

При превышении первого (предупреждающего) уровня критериальных значений собственник (эксплуатирующая организация) должен оповестить о наступлении потенциально опасного состояния сооружения орган надзора и принять оперативные меры по переводу сооружения в нормальное состояние

7.3. Превышение одним или несколькими диагностическими показателями второго (предельного) уровня критериальных значений К2 следует считать признаком наступления состояния, при котором дальнейшая эксплуатация ГТС в проектных режимах является нарушением Федерального закона с вытекающей отсюда ответственностью.

С наступлением данного состояния эксплуатирующая организация (собственник) обязана известить об этом орган надзора и незамедлительно приступить к проведению мероприятий по восстановлению требуемого уровня безопасности. Впредь до восстановления требуемого уровня безопасности должны быть введены ограничения на режим эксплуатации гидротехнического сооружения (вплоть до понижения уровня верхнего бьефа) Все мероприятия по восстановлению нормального состояния и ограничения на режим эксплуатации сооружений должны осуществляться под непосредственным контролем органа надзора.

Если значения контролируемых показателей отклоняются от границ прогнозируемого интервала с возрастающей интенсивностью, свидетельствуя о быстром развитии разрушительных процессов, то собственник ГТС и эксплуатирующая организация обязаны в соответствии ст. 9 Федерального закона "осуществлять по вопросам предупреждения аварий гидротехнического сооружения взаимодействие с органом управления по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям; незамедлительно информировать об угрозе аварии гидротехнического сооружения региональные органы надзора за безопасностью гидротехнических сооружений, другие заинтересованные государственные органы, органы местного самоуправления и в случае непосредственной угрозы прорыва напорного фронта - население и организации в зоне возможного затопления". Одновременно эксплуатирующая организация (собственник) должна незамедлительно приступить к сработке или понижению уровня верхнего бьефа до отметок, при которых развитие разрушительного процесса прекратится.

1. . Собрание законодательства Российской Федерации, 1997, № 30, ст. 3589.

2. Золотов Л.А., Иващенко И.Н., Радкевич Д.Б. Оперативная количественная оценка уровня безопасности эксплуатируемых гидротехнических сооружений. - Гидротехническое строительство, 1977, №2, с. 40-43.

3. Стефанишин Д.Б. Первоочередные задачи по вероятностным расчетам сооружений при составлении деклараций их безопасности. - Гидротехническое строительство, 1988, № 10, с. 1 - 6.

4. Царев А.И., Иващенко И.Н., Малаханов В.В., Блинов И.Ф. Критерии безопасности гидротехнических сооружений как основа контроля их состояния. - Гидротехническое строительство, 1994, № 1, с. 9-14.

6. . Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования.

Приложение 1
Порядок разработки и утверждения критериальных значений диагностических
показателей состояния ГТС

1. В соответствии со ст. 9 Федерального закона "Собственник или эксплуатирующая организация обязаны:

Обеспечивать разработку и своевременное уточнение критериев безопасности гидротехнического сооружения".

2. Устанавливаются два обязательных этапа определения (назначения) критериальных значений диагностических показателей (критериев безопасности):

На стадии проекта;

На стадии эксплуатации.

3. Критериальные значения диагностических показателей, разработанные на стадии проекта, должны корректироваться на стадии ввода объекта в эксплуатацию с учетом всей дополнительной информации, полученной в период строительства, а также с учетом возможного расширения объема контроля за эксплуатируемым ГТС.

4. Критериальные значения диагностических показателей должны быть откорректированы и вновь утверждены органом надзора также в случаях:

Изменения нормативно-правовой базы, действовавшей при определении и утверждении критериев безопасности;

Изменения состояния ГТС и условий его эксплуатации, приведших к изменению эксплуатационного состояния.

5. В соответствии со ст 13 Федерального закона критерии безопасности подлежат утверждению органом надзора за безопасностью гидротехнических сооружений.

6. Собственник (или эксплуатирующая организация) обязаны представить критерии безопасности на утверждение одновременно с представлением декларации безопасности.

7. Утверждение критериев безопасности осуществляется органом надзора на основе рассмотрения следующих материалов:

Перечня контролируемых диагностических показателей;

Таблицы диагностических показателей и их критериальных значений;

Схем размещения средств измерений и состава визуальных наблюдений на сооружениях;

Пояснительной записки с описанием использованных методов определения критериев безопасности.

8. В процессе рассмотрения и утверждения критериев безопасности органом надзора следует анализировать:

Достаточность КИА;

Обоснованность назначения состава диагностических показателей;

Обоснованность и корректность использованных методов определения критериев безопасности.

9. Рассмотрение представленных в орган надзора для утверждения критериев безопасности материалов осуществляется одновременно с экспертизой декларации безопасности и должно быть завершено в течение трех месяцев.

Приложение 2
Перечень контролируемых количественных и качественных показателей
состоянии, уровни внешних воздействий и условий эксплуатации ГТС

1. Для оценки состояния эксплуатируемого ГТС необходимо контролировать следующие количественные (измеряемые с помощью технических средств и вычисляемые на основе измерении) показатели:

Вертикальные и горизонтальные перемещения и деформации сооружений, их оснований (в пределах активной и приконтактной зон);

Напряжения в сооружениях и их основаниях (бетон, арматура, скала, грунт и др.);

Напряжения на контакте бетонных сооружений с основанием, с различного рода засыпками и земляными сооружениями,

Параметры сейсмических колебаний оснований и динамической реакции сооружений;

Взаимные смещения по межсекционным швам бетонных и железобетонных сооружений;

Раскрытие трещин, межблочных швов в бетонных и железобетонных сооружениях;

Глубину распространения трещины по контакту бетонной плотины со скальным основанием;

Углы поворота характерных сечений бетонных и железобетонных сооружений;

Фильтрационный расход воды (суммарный и по отдельным участкам сооружений и их оснований), поступающий в дренажные устройства и подземные выработки или выходящий на дневную поверхность;

Отметки депрессионной поверхности фильтрационного потока в теле грунтовых сооружений и береговых примыканиях;

Пьезометрические напоры и их градиенты в теле грунтовых сооружений, основании и береговых примыканиях;

Фильтрационное давление на подошвы бетонных сооружений;

Температуру сооружений и их оснований в приконтактной зоне;

Поровое давление и интенсивность его рассеивания в водоупорных элементах плотин из грунтовых материалов и оснований.

2. Для оценки состояния сооружений необходимо контролировать также действующие на сооружение нагрузки и воздействия, к числу которых относятся:

Гидростатическое давление со стороны верхнего и нижнего бьефов (уровни воды, графики наполнения и сработки водохранилища);

Температура окружающих сооружение сред (воздуха, воды);

Давление наносов (их уровень и механические характеристики);

Воздействие льда на сооружение и механическое оборудование,

Динамические воздействия на сооружение (от сбрасываемого потока воды, работы гидроагрегатов, железнодорожного и автомобильного транспорта, промышленных взрывов);

Сейсмические воздействия (динамические перемещения, скорости, ускорения основания во время сейсмособытия).

3. Оценку уровня риска аварии (уровня безопасности) эксплуатируемого ГТС необходимо выполнять с учетом следующих качественных показателен:

Соответствия конструктивно-компоновочных решений и условий эксплуатации ГТС положениям действующих норм и правил, а также современным методам расчетов и методам оценки состояния ГТС;

Опасности превышения принятых в проекте расчетных уровней возможных природных воздействий;

Изменения расчетных значений механических и фильтрационных характеристик материалов сооружений, а также свойств пород оснований;

Соответствия критериям безопасности показателем состояния, контролируемых средствами измерений;

Соответствия критериям безопасности показателен состояния, оцениваемых на экспертной основе (в том числе контролируемых визуально),

Нарушения условий эксплуатации.

Расшифровка показателей более низкого уровня иерархии изложена в работе [ ]

4. Визуальному контролю подлежат следующие качественные показатели состояния эксплуатируемых ГТС:

Наличие и развитие просадок или пучения грунта на гребне, бермах или откосах;

Локальные оползни откосов и береговых склонов;

Повреждения волнозащитных креплений откосов плотин;

Наличие полостей и каверн в основании и теле сооружений;

Наличие и развитие трещин на гранях сооружений, в зонах сопряжения элементов сооружении и основании с различными механическими и фильтрационными свойствами, а также в под земных выработках;

Протечки в потернах сооружений, следы выщелачивания бетона;

Засорение, зарастание, перемерзание дренажных устройств;

Наледи на выходах профильтровавшейся воды;

Высачивание воды и намокание откосов и склонов;

Наличие мутности профильтровавшейся воды;

Механические повреждения элементов водосбросного тракта и размывы русла в нижнем бьефе;

Ориентировочные объемы и уровень наносов в верхнем бьефе.

5. Перечни, приведенные в п.п. 1 - 4, не являются неизменными и исчерпывающими и должны уточняться и дополняться для каждого конкретного сооружения с учетом природных условии, конструктивных особенностей сооружений и условий эксплуатации.

Приложение 3
Рекомендуемое
Оценка уровня риска аварии эксплуатируемых ГТС

1. Детерминированную оценку уровня риска эксплуатируемых ГТС рекомендуется осуществлять в форме обобщенного показателя, объединяющего влияние количественных и качественных факторов безопасности. Указанный обобщенный показатель (уровень безопасности ГТС) характеризует степень отклонения безопасности ГТС от требований проекта (точнее - от современных требований норм и правил)

2. Оценка уровня безопасности ГТС может быть выполнена следующим образом:

а) рассматриваются различные сценарии аварий,

б) для каждого сценария аварии определяется перечень действующих факторов,

в) различные количественные и качественные факторы безопасности приводятся к единому масштабу (ранжируются по единой шкале, разбитой на интервалы);

г) осуществляется количественная оценка меры риска (уровня безопасности ГТС) с учетом взаимовлияния различных (приведенных к единому масштабу) факторов безопасности по формуле :

(П.3.1)

где I i - значения факторов безопасности; I max , I min - максимальное и минимальное значения факторов для того интервала указанной количественной шкалы, которому соответствуют качественные значения факторов, учитываемых при вычислениях по формуле (П.З. 1).

3. Рассмотренный в п.п. 1, 2 способ оценки уровня безопасности эксплуатируемого ГТС не исключает применения вероятностного метода оценки меры риска. В частности традиционные вероятностные представления характеристик воздействий (гидрологических, ветроволновых, сейсмических) следует использовать при выполнении оценок факторов безопасности, характеризующих природные воздействия, свойства материалов и пород основания. Аналогично при оценке соответствия состояния эксплуатируемого ГТС современным методам расчетов, нормам и правилам рекомендуется использование (при наличии соответствующих рекомендаций в нормативных документах) вероятностных оценок надежности гидроузла в целом или его отдельных элементов.

4. Наиболее эффективно применение вероятностных оценок надежности и безопасности сооружений при сильной случайной изменчивости действующих факторов, в особенности при учете особых нагрузок и воздействий (в том числе катастрофических природных) или их сочетаний, на пример сейсмического воздействия при случайном и меняющемся в широких пределах уровне водохранилища и т.п.

5. Вероятностную оценку риска аварии ГТС рекомендуется осуществлять в следующем порядке:

а) рассматриваются различные сценарии аварий;

б) для каждого сценария аварии определяется перечень действующих факторов;

в) определяются вероятностные характеристики действующих факторов;

г) расчетом по формулам [ , ] определяется вероятность аварии ГТС.

6. Заключительным этапом оценки риска аварии или оценки уровня безопасности эксплуатируемого ГТС является анализ полученных результатов, выявление наиболее "опасных" факторов и разработка рекомендаций технического или организационного характера по обеспечению безопасности ГТС.

Примечание.

Приведенные в данном приложении рекомендации по оценкам риска аварии (уровня безопасности) эксплуатируемых ГТС не исчерпывают существующего многообразия методов указанных оценок. По согласованию с органом надзора возможно применение и других методов детерминированных и вероятностных оценок риска аварий ГТС.

Приложение 4
Рекомендуемое
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ К1 и К2 ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ГИДРОСООРУЖЕНИЙ

№ п.п.	Наименование показателя
1	2	3
	Отметки депрессионной поверхности фильтрационного потока в теле грунтовых сооружений и береговых примыканиях.	Аналитические методы (метод исследования напорной и безнапорной фильтрации, метод фрагментов) и графический - для определения критериальных значений пьезометрических напоров, фильтрационных расходов. Численные методы, метод ЭГДА - для определения критериальных значений основных показателей фильтрационного режима (уровни, пьезометрические напоры, фильтрационные расходы). На стадии эксплуатации критериальные значения K 1 u K 2 уточняются поверочными расчетами, в том числе на основе использования прогнозных статистических моделей.
	Пьезометрические напоры в теле сооружений, оснований береговых примыканиях.
	Градиенты напора в теле сооружений, основании и береговых примыканиях
	Фильтрационные расходы в теле сооружений, основании и береговых примыканиях.
	Избыточное поровое давление и интенсивность его рассеивания в водоупорных элементах плотин из грунтовых материалов	Расчеты напряженно-деформированного состояния плотин из грунтовых материалов и их конструктивных элементов с учетом консолидации водоупорных элементов плотин из грунтовых материалов.
	Вертикальные перемещения (осадки) гидросооружений и их оснований.	Детерминистические расчеты прочности и устойчивости бетонных гидросооружений и сооружений из грунтовых материалов (численные методы механики сплошной среды, теории упругости, пластичности, ползучести). На стадии эксплуатации критериальные значения показателей состояния ГТС уточняются поверочными расчетами по «откалиброванным» на основе данных натурных наблюдений детерминистическим математическим моделям, а также на основе прогнозных статистических (регрессионных) моделей.
	Горизонтальные перемещения гидросооружений и их оснований.
	Напряжения в теле сооружений и их основаниях, контактные напряжения.
	Углы поворота характерных сечений бетонных и ж/бетонных сооружений.
	Раскрытие трещин и межблочных швов	Инженерные методы, регламентированные СНиП (вторая группа предельных состояний) Численные методы расчета НДС с учетом образования и раскрытия трещин. На стадии эксплуатации для контроля состояния ГТС используются критериальные значения показателей, определенные на стадии проекта.
	Глубина распространения трещины по контакту бетонной плотины со скальным основанием.	Расчет НДС системы плотина-основание методами теории упругости с учетом раскрытия шва по контакту, определение предельной глубины распространения трещины по контакту бетонной плотины со скальным основанием из условия обеспечения прочности сооружения и основания. На стадии эксплуатации - использование прогнозных математических моделей (аппроксимация, регрессионная модель)
	Взаимное смещение секций по швам бетонных и ж/бетонных сооружений.	Определение допустимого взаимного смещения секций по швам относительно друг друга из условия сохранения герметичности шпонок.
	Температура и температурный градиент в теле сооружения и в приконтактной зоне основания (для сооружений, возводимых в северной климатической зоне)	Расчеты термонапряженного состояния плотин и их оснований численными методами. На стадии эксплуатации критериальные значения показателя уточняются расчетом с учетом реального температурного режима окружающей среды.
	Температура фильтрующей воды в теле грунтовых сооружений.	Численные методы теории теплопроводности. На стадии эксплуатации - использование статистических моделей.
	Глубина размыва дна отводящего канала ниже рисбермы.	Определение глубины размыва - расчетом по эмпирическим зависимостям (из условия допустимой неразмывающей скорости потока) и удельного расхода или на основе исследований гидравлической модели. Критериальные значения глубины размыва дна отводящего канала ниже рисбермы на стадии эксплуатации принимаются равными значениям, определенным на стадии проекта.
	Линейный размер и площадь зоны нарушения контакта плит крепления откосов плотин из грунтовых материалов.	Расчет прочности плит крепления откосов плотин из грунтовых материалов для различных условий их опирания.
	Параметры сейсмических колебаний основания и динамической реакции сооружений.	Расчет численными методами динамической теории сейсмостойкости.

Работоспособное, пониженный уровень безопасности

Антикоррозионная защита железобетонных элементов имеет частичные повреждения.

На отдельных участках в местах малой толщины защитного слоя проступают следы коррозии распределительной арматуры или хомутов, а также коррозия рабочей арматуры отдельными точками и пятнами; потери сечения рабочей арматуры не более 5%; глубоких язв и пластинок ржавчины нет.

Антикоррозионная защита закладных деталей не обнаружена.

Глубина нейтрализации бетона не превышает толщины защитного слоя.

Изменен цвет бетона, местами отслоение защитного слоя бетона при простукивании.

Шелушение граней и ребер конструкций, подвергшихся замораживанию.

Ориентировочная прочность бетона в пределах защитного слоя ниже проектной не более 10%.

Удовлетворяются требования действующих норм, относящихся к предельным состояниям I группы; требование норм по предельным состояниям II группы могут быть частично нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации.

Местами разрушено антикоррозионное покрытие.

На отдельных участках коррозия отдельными пятнами с поражением до 5% сечения, местные погнутости от ударов транспортных средств и другие повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 5%.

Имеются слабые повреждения.

Волосяные трещины, пересекающие не более двух рядов кладки (длиной не более 15 см).

Размораживание и выветривание кладки, отделение облицовки на глубину до 15% толщины.

Несущая способность достаточна.

Невыполнение (неполное выполнение) первоочередных мероприятий по обеспечению надежности и безопасности ГТС, предписаний органов государственного надзора, наличие других нарушений правил эксплуатации ГТС при прочих показателях, соответствующих нормальному уровню безопасности ГТС.

Ill - Ограниченно работоспособное, неудовлетворительный уровень безопасности

Трещины в растянутой зоне бетона, превышающие их допустимое раскрытие. Трещины в сжатой зоне и в зоне главных растягивающих напряжений, прогибы элементов, вызванные эксплуатационными воздействиями, превышают допустимые более чем на 30%. Бетон в растянутой зоне на глубине защитного слоя между стержнями арматуры легко крошится. Пластинчатая ржавчина или язвы на стержнях оголенной рабочей арматуры в зоне продольных трещин или на закладных деталях, вызывающие уменьшение площади сечения стержней от 5 до 15%. Снижение ориентировочной прочности бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов до 30 и в остальных участках - до 20%. Провисание отдельных стержней распределительной арматуры, выпучивание хомутов, разрыв отдельных из них, за исключением хомутов сжатых элементов ферм вследствие коррозии стали (при отсутствии в этой зоне трещин).

Уменьшенная против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов при коэффициенте запаса К = 1,6 (см. примечание). Высокая водо- и воздухопроницаемость стыков стеновых панелей.

Прогибы изгибаемых элементов превышают 1/150 пролета. Пластинчатая ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15%. Местные погнутости от ударов транспортных средств и другие механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 15%. Погнутость узловых фасонок ферм.

Средние повреждения. Размораживание и выветривание кладки, отслоение от облицовки на глубину до 25% толщины. Вертикальные и косые трещины (независимо от величины раскрытия) в нескольких стенах и столбах, пересекающие не более двух рядов кладки. Волосяные трещины при пересечении не более четырех рядов кладки при числе трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка. Образование вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами: разрывы или выдергивание отдельных стальных связей и анкеров крепления стен к колоннам и перекрытиям. Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см под опорами ферм, балок, прогонов и перемычек в виде трещин и лещадок, вертикальные трещины по концам опор, пересекающие не более двух рядов. Смещение плит перекрытий на опорах не более 1/5 глубины заделки, но не более 2 см. В отдельных местах наблюдается увлажнение каменной кладки вследствие нарушения горизонтальной гидроизоляции, карнизных свесов, водосточных труб. Снижение несущей способности кладки до 25%. Требуется временное усиление несущих конструкций, установка дополнительных стоек, упоров, стяжек.

Снижение механической или фильтрационной прочности элементов сооружений, превышение предельно допустимых (критериальных) значений показателей состояния ГТС для работоспособного состояния (К1), другие отклонения от проектного состояния, способные привести к развитию аварии.

IV - неработоспособное (предельное, аварийное), опасный уровень безопасности

Трещины в конструкциях, испытывающих знакопеременные воздействия, трещины, в том числе пересекающие опорную зону анкеровки растянутой арматуры; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины в средних пролетах многопролетных балок и плит, а также слоистая ржавчина или язвы, вызывающие уменьшение площади сечения арматуры более 15%; выпучивание арматуры сжатой зоны конструкций; деформация закладных и соединительных элементов; отходы анкеров от пластин закладных деталей из-за коррозии стали в сварных швах, расстройство стыков сборных элементов с взаимным смещением последних; смещение опор; значительные (более 1/50 пролета) прогибы изгибаемых элементов при наличии трещин в растянутой зоне с раскрытием более 0,5 мм; разрыв хомутов сжатых элементов ферм; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины; разрыв отдельных стержней рабочей арматуры в растянутой зоне; раздробление бетона и выкрошивание заполнителя в сжатой зоне. Снижение прочности бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов и в остальных участках более 30%. Уменьшенная против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов. Существующие трещины, прогибы и другие повреждения свидетельствуют об опасности разрушения конструкций и возможности их обрушения.

Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета. Потеря местной устойчивости конструкций (выпучивание стенок и поясов балок и колонн). Срез отдельных болтов или заклепок в многоболтовых соединениях. Коррозия с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25% и более. Трещины в сварных швах или в околошовной зоне. Механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 25%. Отклонения ферм от вертикальной плоскости более 15 мм. Расстройство узловых соединений от проворачивания болтов или заклепок; разрывы отдельных растянутых элементов; наличие трещин в основном материале элементов; расстройство стыков и взаимных смещений опор. Требуются срочные мероприятия по исключению аварии и обрушения конструкций.

Сильные повреждения. В конструкциях наблюдаются деформации, повреждения и дефекты, свидетельствующие о снижении их несущей способности до 50%, но не влекущие за собой обрушения. Большие обвалы в стенах. Размораживание и выветривание кладки на глубину до 40% толщины. Вертикальные и косые трещины (исключая температурные и осадочные) в несущих стенах и столбах на высоте 4 рядов кладки. Наклоны и выпучивание стен в пределах этажа на 1/3 и более их толщины. Ширина раскрытия трещин в кладке от неравномерной осадки здания достигает 50 мм и более, отклонение от вертикали на величину более 1/50 высоты конструкции. Смещение (сдвиг) стен, столбов, фундаментов по горизонтальным швам или косой штрабе. В конструкции имеет место снижение прочности камней и раствора на 30-50% или применение низкопрочных материалов. Отрыв продольных стен от поперечных в местах их пересечения, разрывы или выдергивание стальных связей и анкеров, крепящих стены к колоннам и перекрытиям. В кирпичных сводах и арках образуются хорошо видимые характерные трещины, свидетельствующие об их перенапряжении и аварийном состоянии. Повреждение кладки под опорами ферм, балок и перемычек в виде трещин, раздробление камня или смещения рядов кладки по горизонтальным швам на глубину более 20 мм. Смещение плит перекрытий на опорах более 1/5 глубины заделки в стене. В кладке наблюдаются зоны длительного замачивания, промораживания и выветривания кладки и ее разрушение на глубину 1/5 толщины стены и более. Происходит расслоение кладки по вертикали на отдельные самостоятельно работающие столбы. Наклоны и выпучивание стен в пределах этажа на 1/3 их толщины и более. Смещение (сдвиг) стен, столбов и фундаментов по горизонтальным швам. Наблюдается полное коррелированное разрушение металлических затяжек и нарушение их анкеровки. Отрыв продольных стен от поперечных в местах их пересечения, разрывы или выдергивание стальных связей и анкеров, крепящих стены к колоннам и перекрытиям. Горизонтальная гидроизоляция полностью разрушена. Кладка в этой зоне легко разбирается с помощью лома. Камень крошится, расслаивается. При ударе молотком по камню звук глухой. Наблюдается разрушение кладки от смятия в опорных зонах ферм, балок, перемычек. Происходит разрушение отдельных конструкций. В конструкциях наблюдаются деформации и дефекты, свидетельствующие о потере ими несущей способности свыше 50%. Возникает угроза обрушения. Необходимо запретить эксплуатацию аварийных конструкций, прекратить технологический процесс и немедленно удалить людей из опасных зон.

Требуются срочные мероприятия по исключению аварии и обрушения конструкций - установка стоек, упоров и т.п.

Развиваются опасные процессы снижения прочности и устойчивости ГТС и их оснований, показатели состояния ГТС превышают предельно допустимые (критериальные) значения, характеризующие переход от ограниченно работоспособного к неработоспособному состоянию сооружений и оснований (К2).

Примечания:

1. Для отнесения строительной конструкции к перечисленным в таблице категориям состояния достаточно наличия хотя бы одного признака, характеризующего эту категорию.

2. Отнесение обследуемой конструкции к той или иной категории состояния при наличии признаков, не отмеченных в таблице, в сложных и ответственных случаях, особенно с остановкой производства, должно производиться на основе детальных инструментальных обследований, выполняемых специализированными организациями.

3. Преднапряженные железобетонные конструкции с высокопрочной арматурой, имеющие признаки II категории состояния, относятся к III категории, а имеющие признаки III категории - соответственно к .

4. При уменьшенной против требований норм и проекта площади опирания сборных элементов необходимо провести ориентировочный расчет опорного элемента на срез и смятие бетона. В расчете учитываются фактические нагрузки и прочность бетона.

Таблица 2

Методы определения критериальных значений К1 и К2 показателей состояния гидротехнических сооружений

	Наименование показателя
	Отметки депрессионной поверхности фильтрационного потока в теле грунтовых сооружений и береговых примыканиях	Аналитические методы (метод исследования напорной и безнапорной фильтрации, метод фрагментов) и графический - для определения критериальных значений пьезометрических напоров, фильтрационных расходов. Численные методы, метод ЭГДА - для определения критериальных значений основных показателей фильтрационного режима (уровни, пьезометрические напоры, фильтрационные расходы). На стадии эксплуатации критериальные значения К1 и К2 уточняются поверочными расчетами, в том числе на основе использования прогнозных статистических моделей
	Пьезометрические напоры в теле сооружений, основании и береговых примыканиях
	Градиенты напора в теле сооружений, основании и береговых примыканиях
	Фильтрационные расходы в теле сооружений, основании и береговых примыканиях
	Избыточное поровое давление и интенсивность его рассеивания в водоупорных элементах плотин из грунтовых материалов	Расчеты напряженно-деформированного состояния плотин из грунтовых материалов и их конструктивных элементов с учетом консолидации водоупорных элементов плотин из грунтовых материалов
	Вертикальные перемещения (осадки) гидросооружений и их оснований	Детерминистические расчеты прочности и устойчивости бетонных гидросооружений и сооружений из грунтовых материалов (численные методы механики сплошной среды, теории упругости, пластичности, ползучести). На стадии эксплуатации критериальные значения показателей состояния ГТС уточняются поверочными расчетами по "откалиброванным" на основе данных натурных наблюдений детерминистическим математическим моделям, а также на основе прогнозных статистических (регрессионных) моделей
	Горизонтальные перемещения гидросооружений и их оснований
	Напряжения в теле сооружений и их основаниях, контактные напряжения
	Углы поворота характерных сечений бетонных и ж/бетонных сооружений
	Раскрытие трещин и межблочных швов	Инженерные методы (вторая группа предельных состояний). Численные методы расчета НДС с учетом образования и раскрытия трещин. На стадии эксплуатации для контроля состояния ГТС используются критериальные значения показателей, определенные на стадии проекта
	Глубина распространения трещины по контакту бетонной плотины со скальным основанием	Расчет НДС системы плотина-основание методами теории упругости с учетом раскрытия шва по контакту, определение предельной глубины распространения трещины по контакту бетонной плотины со скальным основанием из условия обеспечения прочности сооружения и основания. На стадии эксплуатации - использование прогнозных математических моделей (аппроксимация, регрессионная модель)
	Взаимное смещение секций по швам бетонных и ж/бетонных сооружений.	Определение допустимого взаимного смещения секций по швам относительно друг друга из условия сохранения герметичности шпонок.
	Температура и температурный градиент в теле сооружения и в приконтактной зоне основания (для сооружений, возводимых в северной климатической зоне).	Расчеты термонапряженного состояния плотин и их оснований численными методами. На стадии эксплуатации критериальные значения показателя уточняются расчетом с учетом реального температурного режима окружающей среды
	Температура фильтрующей воды в теле грунтовых сооружений	Численные методы теории теплопроводности. На стадии эксплуатации - использование статистических моделей
	Глубина размыва дна отводящего канала ниже рисбермы	Определение глубины размыва - расчетом по эмпирическим зависимостям (из условия допустимой неразмывающей скорости потока) и удельного расхода или на основе исследований гидравлической модели. Критериальные значения глубины размыва дна отводящего канала ниже рисбермы на стадии эксплуатации принимаются равными значениям, определенным на стадии проекта
	Линейный размер и площадь зоны нарушения контакта плит крепления откосов плотин из грунтовых материалов	Расчет прочности плит крепления откосов плотин из грунтовых материалов для различных условий их опирания
	Параметры сейсмических колебаний основания и динамической реакции сооружений	Расчет численными методами динамической теории сейсмостойкости

Таблица 3

Состав основных технических и программных средств систем мониторинга гидротехнических сооружений

Технические и программные средства мониторинга	Класс сооружения
1 Системы мониторинга
1.1 Правила (инструкция) мониторинга ГТС
1.2 Средства инструментальных наблюдений
1.3 Компьютерные средства
2 Средства инструментальных наблюдений
2.1 Дистанционная контрольно-измерительная аппаратура, совместимая с автоматизированными информационно-измерительными диагностическими системами
2.2 Средства геодезического контроля, пьезометры, мерные водосливы, средства химического анализа и другие измерительные устройства, требующие участия человека в процессе измерений
2.3 Мобильные средства измерения, дефектоскопы, средства акустического, электрометрического и радиолокационного зондирования, тепловизоры и другие средства измерения и индикации, используемые при инспекционных обследованиях
3 Выносные модули и автономные терминалы автоматизированных информационно-измерительных систем, обеспечивающие автоматизированный сбор информации о состоянии ГТС
4 Компьютерные программные средства
4.1 Программное обеспечение автоматизированного ввода данных измерений
4.2 Программное обеспечение первичной обработки данных измерений
4.3 Программное обеспечение формализации отчетных материалов и графического оформления результатов измерений и анализа данных наблюдений
5 Информационное обеспечение базы данных (БД)
5.1 Информация о сооружениях гидроузла (текстовая, графическая, табличная)
5.2 Инструкция о составе наблюдений, установленной КИА и системе мониторинга ГТС
5.3 Данные наблюдений и результаты их первичной обработки
5.4 Данные диагностики и прогноза состояния сооружений
5.5 Результаты анализа риска аварии (уровня безопасности)
6 Интерфейс пользователя информации БД
6.1 Ввод, редактирование, корректировка информации БД
6.2 Просмотр результатов измерений
6.3 Представление отображенной информации
6.4 Диагностирование состояния сооружения
6.5 Создание отчетных материалов
7 Программные средства диагностирования
7.1 Регрессионный анализ результатов наблюдений
7.2 Детерминистические модели работы сооружений
7.3 Оценка риска аварии (уровня безопасности)
Примечание. Знак "+" - рекомендованное требование, знак "*" - отсутствие требования.

Таблица 4

Требования к информационно-диагностической системе контроля состояния и безопасности гидротехнических сооружений гидравлических и тепловых электростанций

	1. Назначение и цели создания
Информационно-диагностическая система (ИДС) предназначена для:
	Контроля состояния гидротехнических сооружений и производственных зданий и сооружений электростанций;
	Повышения эффективности их технической эксплуатации и обслуживания;
	Своевременного обнаружения и предотвращения возникновения и развития аварийных ситуаций, снижения рисков аварий и непредвиденных расходов;
	Оптимизации эксплуатационных расходов, обеспечивающих необходимый уровень безопасности;
	Своевременного планирования и подбора вариантов воздействий на базе анализа результатов регулярных инструментальных и визуальных наблюдений, осмотров, и обследований зданий и сооружений, освидетельствования оборудования
	2. Основные технические и программные характеристики
Параметры ИДС, определяющие структуру ввода, форматы представления данных в системе и взаимодействие с пользователями должны отвечать следующим требованиям:
	ИДС должна быть выполнена в сетевом варианте по технологии "клиент-сервер" и обеспечивать возможность предоставления контролирующим органам через корпоративную сеть информации о сооружениях в заданных объемах и формах;
	ИДС должна иметь блочную структуру, обеспечивая накопление (в ручном и автоматическом режиме) информации, обработку информации и анализ (диагностику) состояния объектов контроля, а также возможность достраивания блоков с включением дополнительных объектов контроля и дополнительных функций;
	ИДС должна обеспечивать для каждого объекта энергетики текущий оперативный контроль безопасности эксплуатации гидротехнических сооружений, а также предоставлять экспертам информацию об организации и техническом состоянии системы контроля безопасности сооружений;
	Состав информации, обрабатываемой ИДС, должен включать данные с результатами визуальных осмотров и обследований, результаты инструментальных и визуальных наблюдений, заключения и рекомендации комиссий по обследованию и освидетельствованию сооружений и оборудования, результатов (выводов) дополнительных изысканий и научных исследований, связанных с оценкой состояния сооружений и оснований;
	Система должна быть защищена от несанкционированного доступа и повреждений техногенного и природного характера
	3. Основные функции
ИДС должна обеспечивать:
	Настройку на объект контроля технического состояния, включая разметку электронных чертежей для графического отображения результатов обследований, ремонтов и оценок технического состояния объектов;
	Ведение баз данных инструментальных (при ручном и автоматическом вводе результатов измерений) и визуальных наблюдений, сезонных осмотров и освидетельствований комиссиями экспертов, специализированных обследований, ремонтов;
	Ведение технических паспортов;
	Хранение и выдачу паспортных характеристик и справочных данных об основных конструктивных особенностях и условиях работы сооружения, включая принципиальные конструктивные разрезы и планы, геологические, климатические и гидрологические данные створа, сведения о действующей системе контроля безопасности;
	Ведение базы данных подрядных организаций (фирм), технологий, материалов и специалистов;
	Ведение базы данных технического состояния контролируемых объектов (наличия и расположения дефектов, отклонений от заданных параметров, записей экспертов и персонала, зарисовок и фотографий);
	Формирование справок о стационарных средствах измерения и контроля и их состоянии;
	Осуществление входного контроля и отбраковки результатов наблюдений;
	Сопоставление фактических значений диагностических показателей с критериями безопасности, для оценки состояния сооружений;
	Экспресс анализ состояния сооружений;
	Оперативную адаптацию к изменениям требований действующих нормативных правовых документов;
	Настройку автоматизированных рабочих мест с разным уровнем доступа к информации;
	Обработку и графическое представление результатов визуальных и инструментальных наблюдений;
	Отбор и поиск информации по задаваемым признакам, в том числе по чертежам и схемам размещения КИА;
	Подготовку и печать отчетной документации;
	Возможность контролировать график проведения регулярных наблюдений за состоянием зданий и сооружений, график выполнения мероприятий по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений, текущий и капитальный ремонт зданий и сооружений, механического оборудования, а также предписаний органа государственного надзора за безопасностью гидротехнических сооружений
	4. Структура базы данных
База данных ИДС должна содержать:
	Технические характеристики стационарной КИА и сведения о ее состоянии;
	Данные измерений;
	График проведения измерений по локальной инструкции и фактическое его исполнение;
	Показатели состояния сооружений;
	Критерии безопасности;
	Результаты визуальных осмотров с графическим и фотопредставлением дефектов;
	Результаты сезонных осмотров и комиссионных обследований;
	Результаты технических освидетельствований;
	Диагностические сообщения;
	Сообщения о вышедших из строя приборах;
	Внешние воздействия - проектные и фактические;
	Декларации безопасности;
	Экспертные заключения;
	Предписания органов государственного надзора, за безопасностью гидротехнических сооружений.
	В базе данных также должны быть представлены:
	Комплект векторных чертежей, подготавливаемых в AUTOCAD;
	Шаблоны для подготовки документации в Word, Excel;
	Графическая информация (растровые схемы и рисунки, выполненные в любом графическом редакторе, фотографии в цифровом формате)

Таблица 5

Перечень контролируемых визуальными наблюдениями показателей состояния гидротехнических сооружений

Визуально контролируемые показатели:

Наличие и развитие просадок или пучения грунта на гребне, бермах или откосах грунтовых сооружений;

Оползни, в том числе локальные, откосов плотин и береговых склонов, абразия берегов, оврагообразование;

Деформация, износ и коррозия бетонных, железобетонных и металлических элементов сооружений;

Повреждения волнозащитных креплений откосов плотин;

Наличие полостей и каверн в основании и теле сооружений;

Наличие и развитие трещин и других повреждений на гранях сооружений, в зонах сопряжения элементов сооружений и оснований с различными механическими и фильтрационными свойствами, а также в подземных выработках;

Протечки в потернах сооружений, следы выщелачивания бетона;

Засорение, зарастание, перемерзание дренажных устройств;

Наледи на выходах фильтрующей воды;

Высачивание воды и намокание откосов и склонов, заболачивание, появление ключей и грифонов;

Наличие мутности фильтрующей воды;

Механические повреждения элементов водосбросного тракта и размывы русла в нижнем бьефе;

Повреждение коррозия и нарушение работоспособности затворов, гидромеханического, кранового и электромеханического оборудования;

Работоспособность систем инструментального контроля;

Ориентировочные объемы и уровень наносов в верхнем бьефе, отложения наносов (бары) в нижнем бьефе

Примечание. Визуальные наблюдения могут выполняться в комплексе с инструментальными. При выполнении наблюдений за качественными характеристиками показателей состояния ГТС следует максимально использовать средства линейно-угловых измерений, масштабное фотографирование, методы неразрушающего контроля и другие возможные для применения технические средства. Обследования подводных элементов сооружений, подводящего и отводящего участков русел (каналов) следует выполнять с использованием гидроакустических средств измерений и подводной видеосъемки.

ПОСОБИЕ К «МЕТОДИКЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТЕРИЕВ БЕЗОПАСНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»

Пособие к РД 153-34.2-21.342-00 «Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений» разработано ОАО «Научно-исследовательским институтом энергетических сооружений» (д.т.н. Иващенко И.Н., инж. Блинов И.Ф., к.т.н. Дидович М.Я., инж. Комельков Л.В., инж. Суриков Е.А., инж. Фисенко В.Ф.); ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева» (к.т.н. Беллендир Е.Н., д.т.н. Гордон А.А., Храпков А.А., к.т.н. Кузнецов B.C., Филиппова Е.А., инж. Караваев А.В.).

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее «Пособие» составлено в форме комментариев к тексту РД 153-34.2-21.342-00 «Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений» . Комментируемые позиции РД 153-34.2-21.342-00 выделены в тексте «Пособия» жирным курсивом.

Комментарии даны по тем позициям «Методики», формулировки которых либо чрезмерно лаконичны, либо, в некоторых случаях, допускают неоднозначное толкование.

«2.1. «Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений» (далее по тексту - «Методика») обязательна для применения при проектировании, строительстве, вводе в эксплуатацию и эксплуатации объектов энергетического комплекса Российской Федерации организациями, осуществляющими разработку, утверждение и применение критериев безопасности ГТС всех классов».

Действие «Методики» распространяется на все типы гидротехнических сооружений: плотины, здания ГЭС, водосбросные, водоспускные, водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники; сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек; сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций; устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов , повреждения которых могут привести к возникновению чрезвычайной ситуации.

«2.2. «Методика» определяет основные понятия, регламентирует процедуру и последовательность действий при выборе контролируемых и диагностических показателей состояния ГТС в составе проекта и на стадии эксплуатации, определении их критериальных значений, разработке прогнозных математических моделей, применении качественных характеристик, а также определяет «Порядок разработки и утверждения критериальных значений диагностических показателей состояния ГТС» и общие правила оценки риска аварии эксплуатируемых ГТС в детерминированной и вероятностной формах».

Отличительной особенностью комментируемого руководящего документа является введение двух уровней критериальных значений диагностических показателей состояния сооружений. Превышение первого уровня сигнализирует о наступлении потенциально опасного состояния и требует от собственника (эксплуатирующей организации) оповещения об этом органа надзора и принятия оперативных мер по переводу сооружения в нормальное состояние. В отличие от первого, превышение второго уровня критериальных значений влечет за собой также и ввод ограничений на режим эксплуатации гидротехнического сооружения (вплоть до снижения действующих нагрузок).

Контроль за сооружением в период эксплуатации может выявить факторы, влияющие на безопасность сооружения, но неучтенные в проекте и при производстве строительных работ. Необходимая оперативность и объективность эксплуатационного контроля достигается решением ряда методологических и организационно-технических задач, первоочередной из которых является определение критериев безопасности.

Методика контроля безопасности эксплуатируемых сооружений, основанная на сопоставлении отдельных показателей их состояния (диагностических показателей), определяемых по результатам натурных наблюдений, с критериальными значениями контролируемых показателей (критериями безопасности), получила наибольшее распространение.

Наиболее опасные зоны гидротехнического сооружения, состав количественных и качественных показателей, контролируемых в периоды строительства и эксплуатации, а также состав количественных диагностических показателей и их критериальные значения должны быть определены при разработке проекта в соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию и должны быть уточнены перед вводом в эксплуатацию и в процессе эксплуатации сооружений. При этом назначаемые в составе проекта критериальные значения диагностических показателей должны быть увязаны со сценариями возможных аварий, опасными зонами сооружения и основными возможными формами разрушения сооружений.

Перечень диагностических показателей должен обеспечивать возможность оперативной оценки эксплуатационного состояния на конкретном сооружении и оперативного принятия мер по обеспечению безопасности с учетом организационно-технических возможностей эксплуатирующей организации. На основе анализа работы гидротехнического сооружения на начальной стадии эксплуатации состав диагностических показателей дополняется рядом новых, неучтенных на стадии проекта, эксплуатационных диагностических показателей состояния, существенных для данного конкретного сооружения и условий его эксплуатации.

Определение критериальных значений диагностических показателей для эксплуатируемых сооружений следует осуществлять на основе многофакторного анализа следующей информации:

результатов сопоставления критериальных значений, разработанных в составе проекта, с контролируемыми на эксплуатируемом сооружении показателями при максимальных фактических силовых воздействиях основного и особого сочетания нагрузок;

результатов поверочных расчетов наиболее ответственных элементов сооружения с использованием данных о фактических физико-механических характеристиках материалов сооружения и пород основания;

результатов анализа статистических моделей (и расчетов по ним), построенных с использованием данных натурных наблюдений и фактических нагрузок.

Для определения критериальных значений диагностических показателей следует использовать расчеты:

напряженно-деформированного состояния системы «сооружение-основание»; в зависимости от типа и конструкции могут решаться задачи теории упругости, ползучести, пластичности, механики хрупкого и пластического разрушения и других разделов механики твердых и сыпучих тел;

устойчивости бетонных сооружений и их оснований на сдвиг;

температурного режима и термонапряженного состояния сооружения и основания;

устойчивости откосов плотин из грунтовых материалов;

по определению пьезометрических уровней и расходов фильтрационного потока;

по определению пропускной способности водосбросных сооружений;

запаса отметки гребня сооружения и т.д.;

а также необходимые расчеты, учитывающие специфику ГТС различного назначения, в том числе сооружений ГРЭС и ТЭС.

Для повышения эффективности детерминистических расчетов следует осуществлять идентификацию («калибровку») параметров математической модели, т.е. сопоставление результатов расчетов и контрольных наблюдений на предшествующих стадиях эксплуатации и корректировку параметров модели.

Осуществление контроля безопасности сооружений только на основе анализа контролируемых показателей в ряде случаев затруднительно (в особенности когда ни один из контролируемых параметров не достиг предельно допустимого уровня, а процесс накопления повреждений тем не менее развивается). Принципиально более правильной является оценка состояния сооружения на основе применения обобщенных показателей, использующих всю доступную количественную и качественную информацию о состоянии как отдельных элементов сооружений, так и ГТС в целом. Наиболее развитой и безупречной (с точки зрения теоретической разработки и обоснования) формой обобщенного показателя состояния сооружения (его надежности) является вероятность его безотказной работы в течение срока эксплуатации. Принципиальным преимуществом этой формы является возможность контроля состояния сооружений с учетом его потенциальной сопротивляемости наступлению различных возможных видов предельного состояния, а также возможных, но еще нереализованных экстремальных воздействий (сейсм, паводок, ветер и т.п.).

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

«Чрезвычайная ситуация - обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии гидротехнического сооружения, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или ущерб окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей».

Таким образом, согласно определению, принятому в Федеральном законе и «Методике» , чрезвычайная ситуация (ЧС) есть следствие аварии.

«Безопасность гидротехнических сооружений - свойство гидротехнических сооружений, позволяющее обеспечить защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов».

Определение безопасности ГТС именно как «свойства ГТС» подразумевает возможность количественных оценок безопасности так же, как это делается в отношении таких, например, свойств, как «надежность ГТС».

Оценка безопасности эксплуатируемого ГТС включает:

оценку технической исправности путем сравнения значений диагностических показателей (параметров) с их прогнозируемыми и критериальными значениями (п. 2.5 «Методики»);

оценку уровня риска аварии (п. 2.13 «Методики»).

«Безопасность ГТС», в отличие от «надежности ГТС», является более общим свойством, так как учитывает последствия возможных аварий ГТС, подразумевает не только исправность, техническую и экологическую надежность ГТС, но и социальную приемлемость для общества определенных человеческих и материальных потерь в результате аварий. Любое гидротехническое сооружение вносит изменения в окружающую среду и может нарушить интересы какой-то группы людей.

«Критерии безопасности гидротехнического сооружения - предельные значения количественных и качественных показателей состояния гидротехнического сооружения и условий его эксплуатации, соответствующие допустимому уровню риска аварии гидротехнического сооружения и утвержденные в установленном порядке федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими государственный надзор за безопасностью гидротехнических сооружений».

В «Методике» критерии безопасности определяются как «значения», выраженные в количественной (или словесной) форме. Учитывая погрешности, неизбежные как при расчетных, так и экспериментальных методах оценки состояния ГТС, при определении безопасности назначается интервал критериальных значений.

«Авария гидротехнического сооружения - разрушение или повреждение ГТС, вызванные непредвиденными (не предусмотренными проектом и правилами безопасности) ситуациями и сопровождаемые неконтролируемым сбросом воды или жидких стоков из хранилища»

Согласно «Методике» , под аварией на гидротехническом сооружении ГЭС понимается событие, приводящее к прорыву напорного фронта, а на гидротехническом сооружении ТЭС - к сбросу жидких стоков из хранилища. В рамках принятого в определения аварии повреждение гидротехнического сооружения или его отказ, не приводящие к прорыву напорного фронта, не квалифицируются как авария. Прорыв напорного фронта возможен при нарушении устойчивости, фильтрационной или механической прочности ГТС, входящих в состав напорного фронта. Таким образом, согласно «Методике» , под аварией ГТС понимается ситуация, при которой нарушается устойчивость, механическая или фильтрационная прочность ГТС и его основания, а также не обеспечивается пропускная способность водосбросных и водопропускных сооружений. Именно в этих случаях возможен неконтролируемый сброс воды или жидких отходов.

«Допустимый уровень риска аварии гидротехнического сооружения - значение риска аварии гидротехнического сооружения, установленное нормативными документами».

Современные нормативные документы не устанавливают конкретное значение допустимого уровня риска аварии ГТС. Однако определенная доля риска аварии ГТС остается даже при выполнении всех требований нормативных документов. Указанный уровень риска присущ ГТС, запроектированным в соответствии с требованиями норм.

«Уровень риска аварии ГТС - характеристика безопасности ГТС, которая может быть представлена в вероятностной форме, либо в форме детерминистического показателя (уровня безопасности ГТС), характеризующего степень отклонения состояния ГТС и условий его эксплуатации от требований нормативных документов».

Уровень риска является обобщенным, интегральным показателем безопасности ГТС в целом. Этот показатель позволяет также сравнивать между собой уровень безопасности различных сооружений.

Вероятностная форма оценки безопасности ГТС в большей мере применима для стадии разработки проекта. На стадии эксплуатации большое значение имеют оценки состояния ГТС, выполняемые на основании данных инструментальных и визуальных натурных наблюдений, данных об условиях эксплуатации и т.п., которые трудно (если не невозможно) представить в вероятностной форме.

«Контролируемые показатели - измеренные на данном сооружении с помощью технических средств или вычисленные на основе измерений количественные характеристики, а также качественные характеристики состояния ГТС».

Контроль безопасности (технической исправности) ГТС осуществляется путем организации натурных измерений и наблюдений. Техническое обеспечение натурных измерений составляют: контрольно-измерительная аппаратура (КИА), устанавливаемая на сооружениях, а также средства автоматизированного сбора показаний КИА. Наряду с техническим обеспечением на ГТС имеется информационное и программное обеспечение контроля - базы данных для хранения результатов наблюдений, измерений и программные средства для обработки и анализа данных измерений. Требования к техническому, информационному и программному обеспечению натурных наблюдений приведены в разделе 6 «Методики» .

Установленная на сооружении контрольно-измерительная аппаратура (КИА) в циклическом режиме (или в режиме реального времени) измеряет текущие значения ряда показателей (перемещений, деформаций, напряжений, температур, фильтрационных расходов, пьезометрических напоров и т.д.).

По измеренным показателям вычисляются градиенты температур и пьезометрических напоров, интенсивность изменения фильтрационных расходов, величина противодавления, напряжения и т.п.

«Контролируемые показатели - совокупность всех наблюденных, а также измеренных с помощью технических средств и вычисленных по ним количественных показателей состояния ГТС, а также качественных показателей, полученных наблюдениями на сооружениях».

«Диагностические показатели - наиболее значимые для диагностики и оценки безопасности состояния ГТС контролируемые показатели, позволяющие дать оценку безопасности и состояния системы «сооружение - основание - водохранилище» в целом или отдельных ее элементов».

Диагностические показатели назначаются из числа контролируемых (как количественных, так и качественных) показателей состояния. Для крупных сооружений, имеющих несколько сотен, а то и тысяч измерительных устройств и пунктов наблюдений, доля диагностических показателей составляет обычно не более 10 - 20% от общего числа контролируемых показателей. Диагностические показатели назначаются в наиболее ответственных (или «опасных») зонах сооружений. Перечень диагностических показателей может изменяться в процессе эксплуатации.

Диагностические показатели выбираются из совокупности контролируемых показателей в соответствии с рекомендациями п. 2.11 «Методики» . Для диагностических показателей определяются критериальные значения. Анализ остальных контролируемых показателей производится при обнаружении отклонений от нормальной работы, зафиксированных при помощи диагностических показателей.

Критерии состояния ГТС:

К1 - первый (предупреждающий) уровень значений диагностических показателей, при достижении которого устойчивость, механическая и фильтрационная прочность ГТС и его основания, а также пропускная способность водосбросных и водопропускных сооружений еще соответствуют условиям нормальной эксплуатации.

В условиях нормальной эксплуатации выполняются все основные требования нормативных документов и правил технической эксплуатации в течение длительного времени, сопоставимого со сроком службы сооружения.

К2 - второй (предельный) уровень значений диагностических показателей, при превышении которых эксплуатация ГТС в проектных режимах недопустима.

Проектные режимы определяют, прежде всего, сочетания (основное и особое) воздействий и нагрузок, предусмотренные проектом. При превышении измеренными значениями диагностических показателей состояния ГТС их критериальных значений К 2 недопустима эксплуатация при любом из предусмотренных проектом сочетаний воздействий.

Величины К 1 и К 2 должны контролироваться в соответствии с условиями эксплуатации сооружения и действующими нагрузками, при которых они были назначены.

Эксплуатационные состояния сооружений:

нормальное - состояние сооружения, при котором сооружение соответствует требованиям действующих нормативных документов и проекта, при этом значения диагностических показателей состояния сооружений не превышают своих критериальных значений К 1;

потенциально опасное - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического показателя стало большим (меньшим) своего первого (предупреждающего) уровня критериальных значений (значений К 1) или вышло за пределы прогнозируемого при данном сочетании нагрузок интервала значений. Потенциально опасное состояние сооружения не отвечает нормативным требованиям, но эксплуатация ГТС не приводит к угрозе немедленного прорыва напорного фронта, и сооружение может некоторое ограниченное время эксплуатироваться в соответствии с указаниями п. 7.2 «Методики»;

предаварийное - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического показателя стало большим (меньшим) второго (предельно допустимого) уровня критериальных значений (значений К 2); в этом случае эксплуатация сооружения в проектных режимах недопустима без оперативного проведения мероприятий по восстановлению требуемого уровня безопасности и без специального разрешения органа надзора (п. 7.3 «Методики»)».

Таким образом, согласно «Методике», допустимых групп возможных состояний ГТС три - нормальное, потенциально опасное, предаварийное. Возможной (но недопустимой) группой состояний ГТС является аварийное состояние.

До введения в действие «Методики» оценка состояния ГТС гидроэлектростанций регламентировалась «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» . В ПТЭ предусматривалась одна проверка состояния ГТС - сравнение измеренных показателей с их предельно допустимыми значениями (ПДЗ). То есть возможных групп состояний было два - состояние сооружения отвечало требованиям норм, если критериальные соотношения выполнялись, и состояние сооружения не отвечало требованиям норм, если критериальные соотношения нарушались. Такой подход, во-первых, не оставлял возможности принятия заблаговременных мер по предотвращению аварий, что не соответствует требованиям ст. 9 Федерального закона, и во-вторых - не в полной мере соответствовал реальной практике эксплуатации ГТС. Наличие двух возможных состояний (исправного и неисправного) естественно для изделий с «мгновенным» отказом (электрическая лампа, реле, транзистор и т.п.). Эти изделия или работают, или не работают. Отказ гидротехнического сооружения - не мгновенный, сооружение оснащено контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей зафиксировать отклонения от нормальной работы и предотвратить повреждение или отказ. «Идеальных» гидротехнических сооружений не существует. Практика эксплуатации ГТС такова, что, несмотря на наличие неисправностей, эти сооружения продолжают эксплуатироваться, при этом обнаруженные неисправности устраняются. Поэтому для гидротехнического сооружения более естественными являются принятые в «Методике» три группы возможных состояний.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

«2.3. В соответствии со ст. 9 Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» собственник гидротехнического сооружения и эксплуатирующая организация обязаны: «систематически анализировать причины снижения уровня безопасности гидротехнического сооружения и своевременно осуществлять разработку и реализацию мер по обеспечению технически исправного состояния гидротехнического сооружения и его безопасности, а также по предотвращению аварии гидротехнического сооружения».

Введение не одного, а двух уровней критериальных значений диагностических показателей состояния ГТС обеспечивает возможность своевременного принятия мер по ликвидации потенциально опасного и предотвращению предаварийного (и аварийного) состояний сооружения.

«2.5. Оперативную оценку эксплуатационного состояния сооружения и его безопасности следует осуществлять путем сравнения измеренных (или вычисленных на основе измерений) количественных и качественных диагностических показателей с их критериальными значениями К1 и К2, а также с прогнозируемым интервалом изменения диагностических показателей».

Таким образом, согласно , критериальные соотношения имеют вид:

а) состояние сооружения нормальное (исправное), если

F изм £ К 1; (2.1)

б) состояние сооружения потенциально опасное, если

К 1 < F изм £ К 2; (2.2)

в) состояние сооружения предаварийное, если

F изм > К 2, (2.3)

где F изм - измеренное (вычисленное по измеренным) значение диагностического показателя; К 1, К 2 - числа (критерии), достижение которых хотя бы одним диагностическим показателем будет означать переход из одного состояния в другое.

Кроме процедуры сравнения измеренных (вычисленных) показателей с их критериальными значениями, диагностический контроль включает сравнение измеренного диагностического показателя с прогнозируемым его значением. То есть кроме проверки выполнения (или не выполнения) условий (2.1)-(2.3), следует контролировать попадание диагностического показателя в доверительный интервал, прогнозируемый для реально действующих на момент проверки нагрузок:

F прог - d £ F изм £ F прог + d, (2.4)

где F изм - измеренное (вычисленное по измеренному) значение диагностического показателя; F прог - значение диагностического показателя, прогнозируемого для реальных нагрузок и воздействий детерминистической или статистической прогнозной моделью; d - допускаемая погрешность прогнозной модели.

Примечание. Обе проверки - сравнение с критериями (2.1) - (2.3) и критерием (2.4), меняющимся в зависимости от реальных нагрузок и воздействий, - должны быть обязательными. Они являются необходимыми и достаточными условиями безопасности. Действительно, при использовании лишь критерия (2.4), как это иногда предлагается, возможна ситуация, когда построена весьма точная прогнозная модель для диагностического показателя (например, для необратимого наклона плотины в нижний бьеф). Благодаря точности модели измеряемый показатель (наклон) будет попадать в прогнозируемый интервал. Однако может наступить момент, когда при «сбывающемся» прогнозе плотина наклонится настолько, что потеряет устойчивость и опрокинется. От этого могут гарантировать только условия типа (2.1) - (2.3). Использование только критериев (2.1) - (2.3) также не может гарантировать безопасности. В этом случае возможна такая ситуация. Предположим, что угол наклона верховой грани плотины ограничен из условия устойчивости на опрокидывание: К 2=j=1° (примем, что при УМО j = 0). Такой угол поворота можно допустить только при экстремальных воздействиях (например, при нагрузках и воздействиях особого сочетания при УВБ, равном ФПУ). Предположим, что при диагностическом контроле измеренный угол составил j изм = 0,9°, т.е. условие (2.2) соблюдено: 0,9° < 1°, и формально состояние плотины будет оценено как нормальное. Однако не исключено, что j изм = 0,9° было замерено при УВБ более низком, чем ФПУ, например при половинном гидростатическом давлении верхнего бьефа. Очевидно, что при дальнейшем росте УВБ условие (2.2) может быть нарушено. При половинной нагрузке и линейно упругой работе сооружения ожидаемый угол должен быть не более половины градуса. Только наличие проверки (2.4) может гарантировать от ошибочной диагностики при использовании только критериев (2.1) - (2.3). Проверка (2.4) позволяет обнаружить отклонения от нормальной (прогнозируемой) работы до достижения нагрузками и воздействиями максимальных значений и заблаговременно принять меры по устранению возможных неисправностей.

«2.6. Для сооружений четвертого класса, а также при специальном обосновании для сооружений третьего класса допускается устанавливать один уровень критериальных значений К2 ».

Наличие первого (предупреждающего) уровня критериальных значений диагностических показателей обеспечивает повышение уровня безопасности сооружений, т.к. дает возможность своевременного осуществления мероприятий по предотвращению аварий. Однако реализация двухуровневой системы критериев безопасности требует более высокой квалификации эксплуатационного персонала, что, как правило, не обеспечивается на сооружениях.

«2.7. Количественные значения K1 и К2 диагностических показателей следует устанавливать на основе расчетов и оценок реакции сооружения при основном и особом сочетании нагрузок, соответственно. Состав нагрузок в сочетаниях и способ их определения должны быть установлены для конкретного сооружения нормативными документами и проектом и уточнены на стадии эксплуатации с учетом изменений в требованиях нормативных документов ».

Данным пунктом определен лишь способ назначения критериальных значений К 1 и К 2. События, соответствующие особому сочетанию воздействий, более редки и применительно к ним нормами допускаются некоторые нарушения условий нормальной эксплуатации сооружений. Как правило, реакция сооружения на действие нагрузок особого сочетания более значительна и, соответственно, значения К 2 являются определяющими по сравнению с К 1. Однако применительно к конкретному сооружению возможны ситуации (в том числе из-за различных сочетаний нормативных коэффициентов надежности, используемых в расчетах на основное и особое сочетание воздействий), когда К 1 оказывается определяющим по сравнению К 2. В этих случаях следует в качестве К 2 принимать более опасное для сооружения значение диагностического показателя.

«2.9. В период эксплуатации для корректировки состава и критериальных значений К1 и К2 диагностических показателей следует использовать, кроме результатов расчетов, данные натурных наблюдений за весь период строительства и эксплуатации, а также результаты анализа опыта эксплуатации данного ГТС и аналогичных по конструкции и условиям эксплуатации сооружений. В целях прогноза изменения показателей и возможно более точной их корректировки статистическими и детерминистическими методами должна быть разработана математическая модель сооружения ».

Основным способом назначения критериальных значений К 1 и К 2, в соответствии с данной «Методикой», является расчетное определение реакции сооружения в заданных для контроля точках сооружения. При наличии достаточно представительного ряда натурных наблюдений эти данные используются как для корректировки результатов расчета, так и для построения статистических моделей. В случае ограниченного объема данных натурных наблюдений на конкретном сооружении, для построения статистических моделей могут при соответствующем обосновании дополнительно привлекаться результаты наблюдений на сооружениях-аналогах.

«2.11. Измеряемый (вычисляемый по результатам измерений) контролируемый показатель, выбранный в качестве диагностического показателя, должен отвечать следующим условиям:

диапазон изменения значений показателя при нормальном эксплуатационном состоянии должен в несколько раз превосходить погрешность измерительной системы;

диагностический показатель должен поддаваться прогнозу с помощью детерминистических или статистических прогнозных моделей ».

При выборе диагностических показателей из всей имеющейся совокупности контролируемых показателей рекомендуется, чтобы диагностические показатели обладали следующими свойствами:

диагностический показатель должен быть достаточно «чутким» к изменению внешних воздействий на сооружение (например, если контролируемый показатель «не реагирует» на изменение УВБ и температур окружающей среды, то вряд ли он пригоден в качестве диагностического);

в диапазоне изменения внешних воздействий при нормальной эксплуатации сооружения (например, при изменении УВБ от УМО до НПУ) амплитуда (размах) изменения показателя, выбранного в качестве диагностического, должен в несколько раз превосходить погрешность измерения (вычисления) этого показателя; в противном случае замер будет соизмерим с погрешностью, и диагностика будет недостоверной;

состав диагностических показателей должен быть, по возможности, полным, таким, чтобы контролировать все возможные сценарии повреждений и отказов;

во избежание ложной тревоги желательно, чтобы один и тот же диагностический показатель измерялся не одним, а двумя независимыми измерительными преобразователями.

«2.13. Наряду с оценкой безопасности на основе сравнения измеренных значений диагностических показателей с их критериальными и прогнозируемыми значениями, оценка безопасности ГТС включает оценку уровня риска аварии. Для этой цели должна быть построена иерархическая система факторов безопасности и выполнена оценка уровня риска аварии в детерминистической и (или) вероятностной форме (приложение 3). Как правило, оценка уровня риска аварии должна выполняться при составлении декларации безопасности ГТС ».

Диагностика состояния эксплуатируемого ГТС на основе сопоставления диагностических показателей состояния с их критериальными значениями - это наиболее распространенный в нашей стране метод диагностики. Однако более обоснованное суждение о состоянии ГТС может быть составлено на основе привлечения всего комплекса имеющейся информации. Комплексная оценка состояния ГТС может быть выполнена в форме оценки уровня риска аварии в детерминистической и (или) вероятностной постановке.

Выбор количественного показателя, определяющего уровень риска аварии ГТС, а также вычисление выбранного показателя для конкретного сооружения являются сложными задачами, не получившими общепринятого однозначного решения. Имеется ряд предложений по вычислению уровня риска аварии ГТС, два из которых рекомендованы в Приложении 3 «Методики» .

Первый из рекомендованных способов дает экспертную оценку уровня безопасности ГТС в безразмерной (балльной) шкале. Для каждого сценария возможной аварии определяется перечень действующих факторов безопасности, эти факторы ранжируются по значимости, экспертным путем определяется значение каждого фактора и по определенному правилу (формуле) строится общая балльная оценка уровня безопасности ГТС.

Детальный комплексный анализ всей доступной информации о состоянии ГТС практически всегда возможен (и должен быть выполнен) при диагностике «нормального» и «потенциально опасного» состояния, т.е. в тех случаях, когда еще имеется (в отличие от случая диагностики «предаварийного состояния») запас времени для такого анализа, принятия и реализации технических и организационных мероприятий по предотвращению аварии.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ГТС

«3.1. Проектное обоснование прочности и устойчивости ГТС и их оснований должно быть выполнено из условия недопущения предельных состояний » :

В (3.1) обозначено:

g n - коэффициент надежности по ответственности (назначению) сооружения;

g 1 c - коэффициент сочетаний нагрузок;

F - расчетное значение обобщенного силового воздействия;

R - расчетное значение обобщенной несущей способности.

«3.2. На стадии проекта состав и критериальные значения диагностических показателей К1 и К2 следует определять на основе анализа результатов расчетов и экспериментальных исследований фильтрационного, гидравлического и температурного режимов, напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости ГТС на основное и особое сочетания нагрузок (Приложение 4), а также анализа прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик материала ».

Основными причинами аварий на ГТС являются:

нарушение механической прочности сооружений напорного фронта или их оснований;

превышение допустимых величин деформаций;

нарушение фильтрационной прочности;

потеря устойчивости;

недостаточная пропускная способность водосбросных и водопропускных сооружений.

В соответствии с действующими нормами при проектировании рассматриваются две группы сочетаний нагрузок и воздействий: основные, особые отдельно для строительного и эксплуатационного периодов. Рекомендуемый перечень нагрузок и воздействий и образуемых ими сочетаний приведен в соответствующих нормах для расчетного и ремонтного случаев. «Основные сочетания включают постоянные, временные длительные и кратковременные нагрузки и воздействия. Особые сочетания включают постоянные, временные длительные и кратковременные нагрузки и воздействия и одну (одно) из особых нагрузок и воздействий» (п. 5.2 СНиПа ). К особым относятся нагрузки и воздействия более редкой повторяемости.

Возможным, но недопустимым состоянием ГТС является аварийное состояние. Недопустимость аварийного состояния при проектировании обеспечивается системой расчлененных коэффициентов надежности. Система этих коэффициентов осуществляет переход от нормативных нагрузок и физико-механических свойств материалов к расчетным нагрузкам и свойствам материалов. Таким образом, в проектных расчетах фигурируют не нормативные, а несколько завышенные (расчетные) нагрузки и несколько заниженные (расчетные) значения несущей способности. Под нормативными здесь понимаются нагрузки и физико-механические параметры материалов, полученные путем статистической обработки данных лабораторных или натурных испытаний.

Открытое акционерное общество
«Научно-исследовательский институт энергетических сооружений»
(ОАО «НИИЭС»)

СТП НИИЭС

СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ УРОВНЯ
БЕЗОПАСНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

ОАО «НИИЭС»
Москва 2004

СТП НИИЭС

СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ

	Введен впервые
Методика оценки уровня безопасности гидротехнических сооружений

Настоящий стандарт разработан впервые и устанавливает порядок, методику, терминологию применительно к оценке уровня безопасности гидротехнических сооружений различных типов и классов в период эксплуатации, а также позволяет в детерминированной форме оценить уровень риска аварии гидротехнического сооружения

Методика оценки уровня безопасности гидротехнических сооружений разработана в ОАО «НИИЭС» в соответствии с требованиями Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» на основе рекомендаций Международной комиссии по большим плотинам (СИГБ) и практических разработок, выполненных сотрудниками Центра безопасности и натурных наблюдений сооружений электростанций в последние годы.

В Методике установлен порядок, сформулирована терминология и основные методические положения оценки уровня безопасности гидротехнических сооружений различных типов и классов в период эксплуатации.

Методика предназначена для эксплуатационного персонала предприятий топливно-энергетического комплекса РФ, в ведении, собственности или эксплуатации которых имеются гидротехнические сооружения, научно-исследовательских и проектных организаций , экспертных центров, органов Госэнргонадзора, Госгортехнадзора, Министерства транспорта, Министерства природных ресурсов, Министерства по чрезвычайным ситуациям России, осуществляющих надзор за безопасностью гидротехнических сооружений, а также страховых компаний.

Методика оценки уровня безопасности гидротехнических сооружений распространяется на все виды гидротехнических сооружений.

Научный руководитель разработки - д.т.н. Иващенко И.Н.

В разработке методики приняли участие сотрудники инженеры Блинов И.Ф., Лавров Б.А., Комельков Л.В., к.т.н. Лобач А.А., к.т.н. Дидович М.Я., к.т.н. Желанкин В.Г., к.т.н. Чернилов А.Г., а также сотрудники НТЦ Энергонадзора Минэнерго России (инж. Радкевич Д.Б., инж. Зайцев Н.Н.

Методика дополнена предложениями поступившими от ведущего инженера гидроцеха ОАО «Боткинская ГЭС» Фисенко В.Ф., коллектива авторов ОАО «Институт Гидропроект» и других организаций.

Методика оценки уровня безопасности гидротехнических сооружений утверждена приказом в качестве стандарта предприятия.

Срок действия стандарта - 31.12.2008 г.

С ОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Методика оценки уровня безопасности гидротехнических сооружений предназначена для детерминированной оценки возможного риска аварий и состояния гидротехнических сооружений в период эксплуатации и может применяться при составлении деклараций безопасности ГТС, а также при проведении обследований ГТС.

Методика разрабатывалась на основе Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» с учетом ряда нормативных документов [ , ], а также рекомендаций Международной комиссии по большим плотинам (СИГБ) и была апробирована в ходе декларирования безопасности на многих гидроузлах, работающих в системе РАО «ЕЭС России» в период с 1998 - 2003 гг.

Основной целью создания методики было обеспечение оперативности и воспроизводимости получаемых оценок уровня безопасности, а также учета количественных и качественных факторов при проведении анализа состояния эксплуатируемого сооружения.

Все учитываемые факторы безопасности разделены на 9 групп. Первые 6 групп характеризуют состояние эксплуатируемого гидротехнического сооружения, а последние 3 группы характеризуют значимость ущерба от возникновения возможной аварии. Таким образом, уровень безопасности сооружения определяется в зависимости от факторов, оказывающих наибольшее влияние на возникновение и последствия возможной аварии гидротехнического сооружения.

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.2.1. Рекомендуемый перечень факторов безопасности представлен в виде иерархической структуры на рис. . Эта структура факторов безопасности, также как перечень факторов и степень детализации их структуры может уточняться с учетом особенностей эксплуатируемого ГТС.

Рис. 1. Структура факторов безопасности и схема оценки их влияния на безопасность эксплуатируемых ГТС.

2.2.2. Приведение факторов к единому масштабу (ранжирование) осуществляется на основе единой непрерывной шкалы, значения которой изменяются от 0 до 6. Итоговая оценка уровня безопасности представляется в том же масштабе. Ранжирование качественных значений отдельных факторов, как и уровня безопасности I для сооружения в целом, осуществляется на основе таблиц Раздела .

2.2.3. После процедуры ранжирования факторов безопасности следует уточнить их количественные оценки с учетом приоритета факторов для данного сценария аварии на основе какого-либо из известных методов обработки экспертных оценок (например, на основе метода попарных сравнений факторов, представленного в Приложении ).

2.2.4. Оценка уровня безопасности гидротехнического сооружения включает следующие этапы:

определение «сценариев» возможных аварий;

определение факторов безопасности, соответствующих выбранным «сценариям»;

построение иерархической структуры факторов безопасности;

учет взаимовлияния факторов безопасности;

оценку уровня безопасности ГТС в целом.

Нормальное состояние сооружения и условий эксплуатации определяется количественными значениями итоговой оценки уровня безопасности от 0 до 3. В ряде случаев количественные значения факторов не могут быть установлены ниже трех, а именно:

для факторов группы a1:

величины коэффициентов устойчивости и прочности ГТС ниже нормальных;

заложения откосов напорных грунтовых сооружений меньше установленных в проекте;

при изменении класса ответственности сооружения коэффициенты запаса устойчивости и прочности становятся меньше нормативных значений,

для факторов группы а2:

увеличение расчетных максимальных расходов воды, превышающих пропускную способность водосбросов;

превышение расчетных сейсмических и статических воздействий, которые приводят к снижению коэффициентов запаса устойчивости и прочности ниже нормативных,

для факторов группы а4, а5:

превышение диагностическими показателями состояния установленных критериев безопасности уровня K1 ;

при превышении уровня K2 количественное значение фактора безопасности не может быть ниже 4-ех,

для факторов группы а6:

неудовлетворительные условия эксплуатации гидромеханического и подъемного оборудования, основных затворов паводковых водосбросов;

отсутствие плана противоаварийных мероприятий;

грубые отступления от проектных режимов эксплуатации и ПТЭ (например, превышение ФПУ, не предусмотренное проектом; эксплуатация ГТС с превышением нормативных нагрузок и режимов).

2.2.5. Количественную оценку факторов безопасности более высокого уровня (и в том числе оценку уровня безопасности I ) следует осуществлять с учетом взаимовлияния различных (приведенных к единому масштабу) факторов безопасности более низкого уровня. Такой учет необходимо выполнять в соответствии с иерархической структурой факторов, представленной на рисунке , на каждом уровне иерархии. При этом используются следующие формулы:

2.2.7. При вычислениях по формулам (), () и () оценку на каждом уровне иерархии следует осуществлять по факторам, попавшим в интервал (поддиапазон) количественной шкалы, который соответствует наиболее опасному состоянию сооружения. Вычисления ведутся в следующем порядке:

1) среди факторов, находящихся на одном уровне иерархии, выбираются те факторы, которые имеют наиболее «опасные» качественные значения (таблицы Раздела );

2) для независимых факторов (из числа выбранных по п. ) выполняются вычисления по формуле ();

3) для факторов, которые не могут считаться независимыми, применяется формула ();

4) осреднение оценок по формуле () применяется главным образом на самых низких уровнях иерархии, например в случае оценки отклонения показателей состояния ГТС от требований ПТЭ (группа факторов I) по датчикам, установленным в локальной зоне контроля.

2.2.8. После завершения расчетов для всех уровней иерархии (рис. ) и определения уровня безопасности ГТС в целом следует:

выполнить анализ вклада отдельных факторов и групп факторов;

в случае необходимости внести коррективы в набор учитываемых факторов, их иерархию, ранжирование, оценку факторов низших уровней иерархии, выбор расчетных формул;

повторить процедуру оценки уровня безопасности с использованием уточненных исходных данных и локальных характеристик безопасности;

сформулировать (в случае необходимости) выводы о причинах низкого уровня безопасности, необходимые для разработки мер организационно-технического характера по предотвращению аварий и разрушения эксплуатируемого гидротехнического сооружения.

2.2.9. В общем случае вычисление значения фактора «Оценка состояния эксплуатируемого ГТС» следует выполнять на основе оценок этого фактора, полученных для различных «сценариев» аварий или разрушения. При этом итоговая оценка вычисляется по формуле ().

3. СТРУКТУРА ФАКТОРОВ БЕЗОПАСНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

3.2. По аналогии с классической схемой оценки риска при оценке уровня безопасности I эксплуатируемого ГТС следует учитывать две основные группы факторов безопасности, характеризующих:

состояние эксплуатируемого ГТС (фактор I1);

ущерб от возможной аварии или разрушения ГТС (фактор I2).

3.3. Оценка состояния эксплуатируемого ГТС зависит от изменения оценок состояния сооружения I1.1, выполненных в соответствии с требованиями действующих норм (по сравнению с нормативными оценками, положенными в основу первоначального проекта), а также от отклонений контролируемых показателей состояния и условий эксплуатации сооружения I1.2 от требований правил технической эксплуатации (ПТЭ).

3.4. Оценку состояния эксплуатируемых гидротехнических сооружений (фактор I1) необходимо выполнять с учетом следующих количественных и качественных показателей:

a1 - соответствия конструктивно-компоновочных решений и условий эксплуатации положениям действующих норм и правил, а также современным методам расчетов и методам оценки состояния гидротехнических сооружений; указанное соответствие определяется влиянием показателей более низкого уровня иерархии:

a1.1 - изменениями положений норм, методов расчета и методов оценки состояния сооружений, а также изменениями нормативных требований к уровню безопасности сооружений в связи с хозяйственным освоением территорий в нижнем бьефе и повышением ответственности сооружений напорного фронта (оценивается с учетом показателей а7, а8, а9);

а1.2 - изменениями принятых в проекте конструктивно-компоновочных решений (как согласованных, так и несогласованных с проектной организацией);

а1.3 - изменениями условий работы гидроузла (работа в составе каскада, особенности комплексного использования гидроузла, организация транспортных потоков и т.д.);

а1.4 - наличием ошибок, допущенных в процессе строительства и эксплуатации, и других факторов (кроме природных воздействий), неучтенных в первоначальном проекте.

а1.5 - повышением класса капитальности шлакозолоотвала (в связи с увеличением высоты ограждающей дамбы сверх ранее установленной для данного класса капитальности, увеличением выхода шлакозоломатериалов, повышением степени ответственности сооружения и др.);

а1.6 - изменением химического состава осветленных вод и их влиянием на поверхностные и грунтовые воды прилегающих территорий.

а2 - опасности превышения принятых в проекте расчетных уровней возможных природных воздействий:

а2.1 - расчетных максимальных расходов воды (как в связи с изменением гидрологических характеристик водотока, так и в связи с изменением методов их назначения);

а2.2 - расчетных сейсмических воздействий (как вследствие более глубокого понимания природы землетрясений, так и накопления данных сейсмологических и сейсмометрических наблюдений, в т.ч. в связи с проявлением «возбужденной» сейсмичности);

а2.3 - селевой опасности;

а2.4 - гидростатических, ветроволновых и температурных воздействий, фильтрационных сил, нагрузок ото льда и наносов (с учетом данных наблюдений за период эксплуатации) и других нагрузок, а также в связи с изменением методов определения и назначения указанных величин (оценивается с учетом показателей , , , );

а3 - изменения расчетных значений механических и фильтрационных характеристик материалов сооружений, а также свойств оснований, которое определяется:

а3.1 - изменением методов определения и назначения расчетных значений указанных характеристик;

а3.2 - обнаружением в основании или в береговых примыканиях: открытых трещин, трещин, заполненных эродируемым материалом, тектонических нарушений, слоев (зон) сильно растворимых или сильно деформируемых пород и т.п., а также иных изменений, связанных, в частности, с воздействием на основание нагрузок от сооружения и водохранилища (оценивается с учетом показателей и );

а3.3 - установленной в период эксплуатации возможностью «разжижения» рыхлых несвязных или слабо связных водонасыщенных грунтов тела плотин, дамб и их основания при интенсивных динамических воздействиях;

а3.4 - наличием выявленных в процессе эксплуатации дефектов конструкции, как следствия применения некачественных материалов или недостаточного контроля за производством работ (оценивается с учетом показателя );

а3.5 - неблагоприятным изменением во времени («старением») строительных материалов напряженных элементов сооружений, а также изменением пород в основании вследствие физических (в т.ч. длительных вибрационных и других динамических техногенных нагрузок) и химических процессов, эрозионного или растворяющего действия воды, солнечной радиации, многократного повторения циклов «замерзания-оттаивания» (оценивается с учетом показателей и ).

Кроме того, для ГТС тепловых станций:

а3.6 - изменением рода топлива и системы золошлакоудаления, изменением теплосодержания гидросмеси на выходе из пульповода.

а4 - соответствия критериям безопасности показателей состояния, контролируемых средствами измерений:

а4.1 - изменения методов определения критериальных значений диагностических показателей;

а4.2 - фактических значений параметров напряженно-деформированного состояния сооружения и его основания (осадок, перемещений, деформаций, усилий, напряжений, поровых давлений);

а4.3 - фактических значений параметров фильтрационного режима (величин противодавления, градиентов напора и фильтрационных нагрузок, положения кривой депрессии, фильтрационных расходов, мутности дренажных вод и наличия механических выносов из дренажей).

Кроме того, для ГТС тепловых станций:

а4.4 - фактических значений положения уреза и уровня воды в отстойном пруду;

а4.5 - фактических значений расхода и мутности осветленной воды, поступающей в систему оборотного водоснабжения.

а5 - соответствия критериям безопасности показателей состояния, оцениваемых на экспертной основе (в том числе контролируемых визуально); при оценке данного фактора безопасности, имеющего важное значение в особенности для «старых» ГТС, должны быть учтены следующие факторы более низкого уровня иерархии:

а5.1 - засорение (блокировка) подходов к водосбросным сооружениям (вследствие, например, оползания склонов или смыва ливнем грунта берегового откоса водохранилища, перемещения наносов от неразобранной грунтовой перемычки к водосбросу, разрушения крепления подводящего канала, и т.п.); уменьшение пропускной способности водосбросных и водопропускных сооружений (вследствие, например, выхода из строя гидроагрегатов, неблагоприятного изменения подпора со стороны нижнего бьефа, значительной осадки сооружений напорного фронта, низкогоуровня заливки вертикальных шпонок температурно-осадочных швов секций бетонных сооружений и т.п.);

а5.2 - повреждения затворов (деформации обшивки и других элементов конструкции, разрушения опорно-ходовых частей, уплотнений, порогов и пазов затворов, заметной коррозии обшивки и т.п.); неисправности гидромеханического и электрического оборудования, обеспечивающего работу водосбросных и водопропускных отверстий;

а5.3 - возможность перелива воды через гребень плотины, дамбы из-за обрушения крупных массивов пород (или ледников, селевых потоков) в водохранилище или отстойный пруд золошлакоотвала; наличие потенциально опасных оползневых зон по бортам водохранилища, появление опасных трещин на склоне и уступов в зоне переменного уровня, в том числе как следствие гидрогеологических изменений;

а5.4 - возможность превышения расчетных нагрузок на ГТС, как следствие дефектов и повреждений основания, некачественной обратной засыпки, дефектов горизонтального и (или) вертикального дренажа бетонных сооружений и потерн, элементов противофильтрационного контура, размещенных за и под бетонными сооружениями;

а5.5 - дефекты и повреждения оснований бетонных и грунтовых сооружений;

а5.6 - дефекты соединений и уплотнений, конструкций противофильтрационных устройств температурно-осадочных швов секций бетонных сооружений, раскрытие трещин;

а5.7 - повреждения бетонных конструкций вследствие физических и химических воздействий (кавитация, абразивное и иное механическое повреждение поверхности водным потоком, льдом, абразивными материалами; многократное воздействие циклов «замерзания-оттаивания», воздействие сульфатов на цементный камень, щелочная реакция заполнителя; неравномерные осадки секций, трещины на поверхности бетона);

а5.8 - нарушения в теле грунтовых плотин, дамб и на пойме (наличие зон рыхлого или слабо уплотненного грунта в примыканиях к бетонным конструкциям и в береговых примыканиях, а также усадочных трещин, вызванных длительными перерывами в укладке связных грунтов; неравномерные осадки в зонах контакта с бетоном и скальными бортами, а также на границе зон, выполненных из разных грунтов; просадки, воронки, трещины; нарушения структуры и засорение фильтров; неблагоприятные изменения фильтрационного режима - увеличение или уменьшение (скачком) фильтрационных расходов, выход фильтрующей воды на откос, развитие суффозии, выветривание каменной наброски в упорных призмах грунтовых плотин при «замораживании-оттаивании» и т.п.);

а5.9 - разрушения крепления верховых откосов и гребня грунтовых плотин и дамб (смещения элементов крепления, вынос составляющих фильтра и грунта основания крепления, разрушение шовных уплотнений плитных креплений, появление трещин на плитах);

а5.10 - дефекты и повреждения устройств дренажа плотин, дамб, водоводов и водосбросных сооружений (кольматация обратного фильтра, просадки и смещения откоса в зоне дренажа, смещения секций дренажных галерей или трубчатого дренажа, заиление рабочего сечения трубы дренажа, промерзание в зимний период и т.п.);

а5.11 - разрушения, повреждения и опасные деформации крепления нижнего бьефа (водобоя, транзитной части быстротока, рисбермы, ковша), облицовок каналов и туннелей, а также чрезмерные размывы русла и берегов реки в нижнем бьефе, опасные с точки зрения, как устойчивости сооружения, так и надежной работы водосбросных и водопропускных сооружений;

а5.12 - коррозионные, кавитационные, вибрационные и иные механические повреждения стальных конструкций (затворов, трубопроводов и т.п.) ;

а5.13 - повреждения асфальтобетона, резины, пластмасс под воздействием солнечной радиации, колебаний температур и уровня воды в водохранилище с последующей потерей упругости и нарушением сплошности;

Кроме того, для ГТС тепловых электростанций:

а5.14 - низкая надежность ограждающих дамб золошлакоотвалов (ЗШО);

а5.15 - неисправность водосбросных колодцев на ЗШО;

а5.16 - низкая надежность системы технического водоснабжения (оборудования насосных станций, водозаборов, водоводов подачи технической воды и др.)

а6 - нарушения необходимых условий эксплуатации вследствие:

а6.1 - неудовлетворительного выполнения общих мер безопасности (невыполнение графика декларирования безопасности, отсутствие необходимых лицензий; отсутствие утвержденного перечня или неполной комплектации необходимой технической и нормативно-методической документации, отсутствие или неудовлетворительное качества утвержденных местных инструкций по эксплуатации сооружений и механического оборудования, неудовлетворительная организация охраны сооружений и территории, неудовлетворительное обслуживание контрольных и эксплуатационных систем и т.п.);

а6.2 - отступлений (ошибок) от установленных режимов работы ГТС и их элементов (создание неблагоприятных гидравлических режимов работы водосбросных сооружений, нарушение регламентированной интенсивности опорожнения и наполнения водохранилища, длительная форсировка подпорного уровня воды в водохранилище или превышение форсированного уровня и т.д.);

а6.3 - неудовлетворительной организации режима работы водосбросных, водопропускных и дренажных сооружений и устройств, в т.ч. в зимних условиях (неблагоприятные гидравлические режимы работы, нецелевое использование сооружений, отсутствие запаней, отсутствие полыней перед сооружениями, не рассчитанными на давление льда, ненадежная работа систем обогрева и утепления аэрационных отверстий в зимний период, ошибки в управлении принудительным дренажом, низкая надежность систем автоматического удаления дренажных вод, а также водомерных приспособлений на дренажных устройствах, систем обогрева, освещения и вентиляции смотровых галерей, неэффективная работа очистных механизмов и устройств на подходе к водосбросным сооружениям, а также низкая надежность систем контроля (и сигнализации) перепада на сороудерживающих решетках и т.п.);

а6.4 - неудовлетворительных условий эксплуатации затворов, подъемно-транспортного и электрооборудования (эксплуатация устройств и механизмов, выработавших нормативный ресурс, несоблюдение графика профилактических мероприятий, отсутствие дублирующих источников питания, отсутствие или неисправность контрольных устройств и т.п.);

а6.5 - плохой оснащенности сооружения средствами контроля, в т.ч. и несоответствие состава КИА проекту (состав и типы КИА не позволяют обеспечить надежный контроль за состоянием сооружений);

а6.6 - отсутствия утвержденных в установленном порядке или неудовлетворительного качества критериев безопасности ГТС;

а6.7 - неудовлетворительной организации контроля за состоянием ГТС и недостаточного состава и квалификации персонала (в частности из-за отсутствия систематической тренировки к действиям в экстремальных ситуациях и в непривычной обстановке), недостаточного объема проводимых наблюдений, неполной обработки данных наблюдений, отсутствия первичной оценки состояния сооружений, оценки достоверности показаний и работоспособности КИА;

а6.8 - неудовлетворительной организации технического обслуживания и ремонта сооружений (ремонтные работы не ведутся в объеме, опережающем процесс «старения» сооружений; отсутствует подразделение, обеспечивающее контроль за документацией и технологию ремонта; не выполняется план реконструкции сооружений);

а6.9 - низкого уровня (или отсутствия) плана противоаварийных мероприятий и плана действий в условиях аварии; отсутствие сил и средств, предназначенных для предотвращения аварии, ликвидации ее последствий и защиты людей; отсутствия надежной схемы оповещения об аварийных и чрезвычайных ситуациях и службы медицинского обеспечения в случае аварийной или чрезвычайной ситуации;

Кроме того, для ГТС тепловых электростанций:

а6.10 - превышения заданной проектом интенсивности намыва в золошлакоотвал (ЗШО) и сокращения продолжительности технологических процессов «отдыха-укладки» отдельных слоев складируемого материала;

а6.11 - низкой надежности ограждающих дамб ЗШО;

а6.12 - нарушения требуемого режима положения уреза и уровня воды в отстойном пруду ЗШО;

аб.13 - неисправного состояния водосбросных колодцев на ЗШО, снижения фактической пропускной способности водосбросных и водоотводящих элементов в связи с их обрастанием солями, заилением и засорением;

а6.14 - нарушения нормальной работы дренажных систем ЗШО;

а6.15 - недостаточного объема свободной емкости для складирования золошлаковых материалов;

а6.16 - отсутствия резервного (аварийного) сброса на ЗШО;

а6.17 - низкой надежности системы технического водоснабжения (оборудования насосных станций, водозаборов, водоводов подачи технической воды и др.).

3.5. Оценка ущерба от возможной аварии (фактор I2) осуществляется с учетом следующих показателей:

а7 - последствий нарушения эксплуатации ГТС с учетом структуры и масштаба потребления продукции (энергии, воды) организации, использующей ГТС;

а8 - уровня освоения зоны возможного затопления в нижнем бьефе при прорыве напорного фронта;

а9 - возможного в результате аварии нарушения природных условий.

3.6. Приведенный перечень контролируемых количественных и качественных показателей состояния, уровня внешних воздействий и условий эксплуатации гидротехнических сооружений, а также детализация их структуры должны уточняться с учетом особенностей обследуемого сооружения.

4. ТАБЛИЦЫ ДЛЯ РАНЖИРОВАННОЙ ОЦЕНКИ ФАКТОРОВ БЕЗОПАСНОСТИ И УРОВНЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Таблица 4.1

Ранжирование уровня безопасности сооружения (фактор I); оценок состояния сооружения (фактор I1); оценок ущерба от возможной аварии сооружения (фактор I2); изменений нормативных оценок состояния сооружения (фактор I1.1); отклонений контролируемых показателей состояния сооружения и (или) условий его эксплуатации от требований правил технической эксплуатации (фактор 11.2).

				I1.1, I1.2
0 £ I < 1	Нормальный	Нормальное		Отсутствуют
1 £ I < 2	Нормальный	Нормальное		Незначительные
2 £ I < 3	Пониженный	Нормальное
3 £ I < 4	Допустимый (Низкий) *	Потенциально опасное
4 £ I < 5	Предельный (Низкий) *	Потенциально опасное	Очень большой
5 £ I < 6	Недопустимый (Опасный) *	Предварийное		Очень сильные

( * ) Примечание. В скобках приведены определения состояния ГТС в соответствии с Правилами декларирования безопасности ГТС . Соответствие для определений состояния ГТС согласно различным документам приведено в таблице .

Таблица 4.2

Ранжирование факторов группы I1.1 (a1 - соответствие конструктивно-компоновочных решений и условий эксплуатации современным методам расчетов и методам оценки состояния сооружений, а также положениям действующих норм и правил; а2 - опасность превышения принятых в проекте расчетных уровней возможных природных воздействий: сейсмических, гидрологических, метеорологических, оползней в водохранилище и др.; а3 - неблагоприятное изменение свойств материалов сооружений и пород основания).

Ранжирование факторов группы I1.2 (а4 - соответствие критериям безопасности показателей состояния, контролируемых средствами измерений; а5 - соответствие критериям безопасности показателей состояния, оцениваемых на экспертной основе, в том числе контролируемых визуально; а6 - нарушения условий эксплуатации сооружения).

	Качественные значения факторов
0 £ а < 1		Очень низкая	Отсутствует			Отсутствуют
1 £ а < 2	Практически полное		Незначительное	Практически полное	Практически полное	Незначительные
2 £ а < 3	Приемлемое			Приемлемое	Приемлемое
3 £ а < 4	Допустимое			Допустимое	Допустимое
4 £ а < 5	Предельное			Предельное	Предельное
5 £ а < 6	Несоответствие		Очень сильное	Несоответствие	Несоответствие

Примечание к таблице : значения (а4 или а5) < 3 соответствуют условиям непревышения первого (предупреждающего) уровня (K1) контролируемых показателей состояния, тогда как значения (а4 или а5) < 5 - условиям непревышения второго уровня (K2), соответствующего достижению допустимого уровня риска аварии. Превышение K1 и K2 свидетельствует о наступлении потенциально опасного и предаварийного состояния, соответственно.

Таблица 4.3

Ранжирование факторов группы I2 (а7 - последствия нарушения эксплуатации сооружения с учетом структуры и масштаба потребления продукции эксплуатирующей организации; а8 - уровень освоения зоны возможного затопления в нижнем бьефе при образовании волны прорыва; а9 - возможные нарушения природных условий.

Количественная шкала	Качественные значения факторов
0 £ а < 1	Незначительные	Необжитая зона	Отсутствуют
1 £ а < 2		Малые населенные пункты (до 1000 жителей), сельское хозяйство	Практически отсутствуют
2 £ а < 3		Малые города (до 50000 жителей), сельское хозяйство
3 £ а < 4		Средние города (от 50000 до 100000 жителей), промышленность
4 £ а < 5	Очень большие	Большие города (свыше 100000 жителей), крупные промышленные предприятия, химическая промышленность, ядерные установки

Примечание. Факторы а6, а7, а8, а9 следует учитывать при оценке уровня безопасности сооружения в случае их значительного изменения (изменения диапазона их качественной оценки) по сравнению с проектными предположениями.

Таблица 4.4

Итоговая ранжированная оценка уровня безопасности эксплуатируемого ГТС

	Качественная шкала оценки уровня безопасности	Оценка безопасности гидротехнического сооружения. Рекомендации эксплуатационному персоналу
0 < I £ 3	Нормальный	Безопасность сооружения полностью соответствует требованиям современных норм и правил. Следует проанализировать факторы безопасности, имеющие оценки более 2, а также факторы, оценки которых имеют тенденцию к увеличению.
3 < I £ 4	Допустимый (Низкий)	Безопасность сооружения находится на уровне, отвечающем границе нормативных требований. Следует проверить правильность оценок факторов безопасности, для которых получена оценка 3,5. Необходимо привлечь экспертов для анализа безопасности сооружения.
4 < I £ 5	Предельный (Низкий)	Безопасность сооружения не обеспечена. Необходимо: ввести ограничения на режим эксплуатации; перейти на учащенный график визуальных и инструментальных наблюдений и контроль факторов, имеющих оценки более 4; привлечь экспертов. Главный инженер лично контролирует ситуацию и принимает решение о необходимости выполнения аварийных работ.
5 < I £ 6	Недопустимый (Опасный)	Главный инженер принимает решение о предотвращении аварии.

Примечание. Соответствие уровня безопасности (определяемого по данной методике) эксплуатационным состояниям ГТС, приведенным в действующей «Методике определения критериев безопасности гидротехнических сооружений.» , а также уровням безопасности, приведенным в Правилах декларирования безопасности гидротехнических сооружений, находящихся в ведении, собственности или эксплуатации организаций топливно-энергетического комплекса Российской Федерации рекомендуется устанавливать на основе следующей таблицы:

Таблица 4.5

	Уровень безопасности ГТС	Эксплуатационное состояние ГТС (РД 153-34.2-21.342-00.)
Нормальный	Нормальный;	Нормальное
	Пониженный
Допустимый; . М.: 2001. Приложение А Ранжированные оценки факторов безопасности при проведении анализа назначаются с учетом их влияния на развитие сценария аварии. Первоначально часто бывает сложно оценить, какой из факторов является более приоритетным, поэтому применяется метод попарных сравнений, и приоритетность отдельных факторов определяется последовательным приближением экспертных оценок. Факторы, имеющие более высокий приоритет при попарном сравнении, помещаются в квадратичную матрицу на пересечении соответствующих строк и столбцов (таблица ). Здесь же приводится суммарное количество пар (приоритет) по каждому фактору и «вес» фактора, при этом большим значениям приоритета и «веса» соответствует большая значимость данного фактора. Таблица А.1 Пример матрицы приоритетов факторов при попарном сравнении. Кол-во пар (приоритет) Оценку приоритетности факторов безопасности рекомендуется проводить в следующем порядке. 1. Проводится попарное сравнение факторов по выбранному сценарию в соответствии с квадратной матрицей-таблицей . Пара факторов выбирается на пересечении столбца и строки матрицы-таблицы и проводится экспертное сравнение этих двух факторов между собой по значимости для данного сценария аварии. Если по мнению эксперта один из факторов является предпочтительнее другого, то он заносится в ячейку таблицы. Если влияние факторов представляется одинаковым, то в ячейку заносится знак (=). Не допускается выбирать равным влияние более чем половины факторов. 2. В случае, если возникают серьезные сомнения в приоритетности того или иного фактора, следует собрать дополнительную информацию о влиянии данного фактора на состояние ГТС (например, провести поиск аналогичных ситуаций на ГТС, проанализировать расчетные зависимости, определяющие влияние этого фактора, уточнить соответствие нормам, ПТЭ или принятым критериям безопасности и т.д.). Также следует привлечь дополнительных экспертов для оценки влияния данных факторов. 4. В заполненной матрице-таблице попарного сравнения подсчитывается количественное значение приоритета каждого из факторов (т.е. суммарное количество появления данного фактора в матрице). В случае равенства влияния факторов (знак [=]) в данной ячейке таблицы значение влияния принимается равным 0,5. 5. Вычисляется значение относительного «веса» для каждого из факторов, что поможет определиться с величиной ранга при оценке уровня безопасности. Для определения «веса» факторов рассматривается верхний угол матрицы, включая главную диагональ.