четвъртък, 19 април 2012 г.

СЪСТОЯНИЕ И СИГУРНОСТ НА МАЛКИТЕ ЯЗОВИРИ – 2008 ГОДИНА (статия от 2008г.)

Повод за становище по необходимостта от засилен контрол относно състоянието на малките язовири е наводнението от 2007 година в региона на гр. Цар Калоян и последиците от него. С оскъдна информация медиите посочиха за преминала вълна от обилни валежи в региона, разрушени жилища и стопански сгради, разкъсване дигата на малък язовир, използван за рибарник, човешки жертви. Случилото се бе сериозен сигнал за анализ на състоянието на хидротехническите съоръжения в България въобще и гарантиране условията на експлоатацията им, задължение на съответните служби. Съобщението от месец май 2008 година за проблеми на язовир "Лесковец", Пернишко е тревожно.

ОБЩО ЗА ЯЗОВИРИТЕ

България попада в географски пояс с неравномерно разпределение на валежите през годината – влажен зимен период и сухо лято. Язовирите са подходящо хидротехническо съоръжение, което приема и задържа водите от влажния период за ползването им равномерно през годината. Задачите на язовирите са многообразни и в много от случаите комплексни. Те включват: осигуряване вода за напояване, водоснабдяване, електродобив. Язовирите намалят размера на високите води в поречията чрез задържането на водния поток в язовирното езеро и изтичането му през преливника за по-дълъг период от време с намалени размери. Така се намалява заливането на крайречните тераси след язовира. Язовирните езера се използват успешно за рибовъдство, спортни прояви и туризъм.

Условно, съобразно завирения обем, язовирите може да се разделят на: големи, средни и малки. Съобразно използваните строителни материали язовирните стени се делят на: земнонасипни, каменонасипни, бетонови. Основните параметри на язовирните стени и задължителните изследвания са регламентирани в съответните правилници.

Административно, големите язовири са включени 8 номенклатурата на "Язовири и каскади" към НЕК ЕАД. Малките язовири са поверени на Министерство на земеделието и храните с неговите областни клонове по напояване, на Министерство на регионалното развитие и благоустройството – водоснабдителни язовири, и на Общините в страната. Именно малките язовири, изоставени погрешно в някои случаи без сериозен контрол, изискват анализ за състоянието им и мерки по поддържане на тяхната сигуpност.

ПРИНЦИПИ И НЕОБХОДИМИ ПАРАМЕТРИ НА МАЛКИТЕ ЯЗОВИРИ,
ПРИЗНАЦИ ЗА АВАРИИ

Малките язовири са предимно земнонасипни. Те се изграждат на малки дерета. С, неголям воден обем, височина до 15-20 метра. При наличие на подходящи условия и сравнително неголям обем на строителните работи с невисока себестойност, по данни от техническата литература, в България са построени над 3500 малки язовира. С опита на инженерно-техническите кадри, особено голям брой язовири са проучени и в периода 1956 - 1960 година. Голяма част от изградените язовири са в експлоатация и до момента. С годините, опитът на техническите кадри е нараствал , а постигнатото и авторитетът в проучване и изграждане на язовири беше в основата на активни изяви на българските специалисти и в чужбина. В началото на 60-тe години, в желанието си да привлекат специалисти по язовири, Държавната сирийска администрация се обръща към опитни френски фирми. Френски специалисти насочват представители на сирийската администрация за ползване на българския опит. Едно сериозно признание за авторитета на българите. В този период България сключи със Сирийската Арабска Република договор за сътрудничество по проучване на язовири. При изпълнение на договора в периода 1966-2006 година бяха постигнати редица успешни резултати от българските специалисти по проектиране и изграждане на язовири в Сирия. Нееднократно сирийската администрация е давала висока оценка на сътрудничеството с българите. Този натрупан опит трябва да бъде използван безрезервно и в съвременните български условия.

У нас, в последвалия след 1980 година период, изграждането на нови язовири по различни причини е намаляло и почти преустановено. Занижени и в много случаи преустановени са контролът и поддържането на малките язовири. Това състояние е сериозен риск с възможни тежки последици от аварии.

Съществуването на определен язовир е основано на следните етапи:

-          проучване и проектиране
-          строителство
-          експлоатация

За всеки етап е необходимо съответно финансиране.
Всеки етап се базира на технически условия, норми и контрол.
Първият етап "Проучване и проектиране" изисква определяне на подходящи топографски, хидроложки и инженерно-геоложки условия за язовир. Необходими са видове и количества на насипните материали за определяне типа на стената.

Компановката на хидровъзела включва основно:

-          язовирна стена
-          основен изпускател
-          преливник
-          контролно-измерителни съоръжения

Обемът на язовира се определя от наличния воден отток и фиксира с нивото на преливния праг, който при малките язовири е предимно твърд, обикновено бетонов .
Параметрите на язовирните стени се определят с изчисления. Основно правило при определяне превишението на билото на язовирната стена над преливника е, че язовирното езеро е пълно до нивото на преливния праг. В този момент в езерото постъпва висока вълна с повтаряемост веднъж на сто години или друга, съобразно класа на язовира. При условно приета по икономически съображения височина на преливане около 1.0 метър за малките язовири, се определя дължината на преливния праг. Решава се и начинът за отвеждане на прелелите води до ниската част на долината. И така, при приета височина на преливане от 1.0 метър, с прибавена височина от вълнение и резерв, се определя превишението на билото над преливния праг. При тези условия определеното превишение е изключително важно и при малките язовири не бива да е по-мaлко от 2.0 до 3.0 метра. Стабилитетът на откосите се определя със статически изчисления. Обичайно, за язовирните стени от насипен тип при малките язовири, се използва еднороден материал – глина или смесен тип от глина и баластра, или каменен насип с глинено ядро. Този тип стени са в състояние, с времето, да претърпят деформации на билото и откосите. Независимо, че уплътняването на насипите при изграждане изисква спазване строги условия на уплътняване по контролни параметри, с течение на времето, в някои случаи, се установяват вертикални деформации. Същите се определят с измервания. Това може да доведе до намаление на необходимото превишение на билото над преливния праг, както и обрушване на откосите, което застрашава стената от преливане и разкъсване. Изключително опасно и недопустимо е надграждане преливния праг с оглед увеличение на полезния обем, за сметка на съществуващото превишение на билото, деяние водещо до преливане с катастрофални последици. Водният откос на земния насип се защитава от вълните в езерото с предпазна броня от каменна облицовка или стоманобетонни плочи. Под облицовката се полага предпазен пласт от баластра. С течение на времето, подложеният пласт е възможно да се изземе от вълните и земният насип да бъде подложен на ерозия и деформации. В някои случаи се разрушава и каменната облицовка. Насипът остава незащитен.

Основният изпускател е тръба в най-ниската част под насипа на язовирната стена. Поради запушване на малките тръби от наноси, с опита в годините, минималният диаметър на основния изпускател е приет да е 0.80 м. Основният изпускател е със задача подаване на вода за водоползване и изтакане на язовира при нужда, за време 1-2 месеца и провеждане води по време на строителството. Основният изпускател по предназначение не отвежда високите води, постъпили в язовира.

Преливникът е особено важно съоръжение. Параметрите му се определят въз основа на хидроложки данни, условия на преливане по тип и разположение и хидравлични изчисления. След изграждането, преливникът следва да се поддържа цялостен, без обрушвания, без филтрации през напречни фуги или под или обход на преливния праг. Прелелите води се отвеждат до долината посредством бързоток, завършващ с енергoгасително съоръжение. Бързотокът при скална основа е без облицовка, при земна основа задължително е облицован. Филтрации и обрушване на облицовката може да са причина за разрушаване на преливника с прорязване ската до основата на долината. Наблюдение за състоянието на преливника и ремонти при нужда са задължителни. Беше подчертана ролята на язовира за задържане (ретензиране) на високите води в язовирното езеро. В случаите на незапълнено язовирно езеро, част от обема на високата вълна запълва язовира до нивото на преливника и останалата част на обема, ако има такава, прелива. Нормативно условие е язовирът да е пълен при постъпване на високата вълна. В този случай високата вълна запълва обем над нивото на преливане с височината на преливане, задържа се и за по-дълъг период от време, при намалено водно количество, прелива. За прелелите води и в двата случая, задължително речното корито след язовира следва да е със запазена пропускателна способност. Земеделски култури, селскостопански и жилищни сгради, застроени по-късно в обсега на речното корито са недопустими и може да са причина за сериозни щети.

Основно, контролно-измерителните съоръжения са бетонови репери за измерване деформациите на насипа и рейки за нивото на водата в езерото. Изправността им е задължителна за достоверна информация по състоянието на язовирната стена.

Строителството на язовирната стена и съоръженията е изключително важен етап. Контролът по спазване на всички нормативни параметри и технологии е задължителен. Зaдължитeлно уплътнението се извършва с уплътнителни машини при определен брой проходки и дебелина на пластовете. Основно изискване при уплътнение на насипите е постигане на максимална плътност при оптимална влажност. Особено внимание е необходимо при уплътнение в близост и контакт до бетоновите плоскости на основния изпускател и преливника. В противен случай са възможни водни прориви. Неспазване на изискванията при изграждане на насипите лесно може да доведе до улягане и тяхното компрометиране.

Веднъж изграден, язовирът навлиза в периода на експлоатация. Контролът е задължителен. Работата по контрола по време на експлоатация и своевременно извършен ремонт е изключително важно условие за запазване целостта на съоръжението.

КОНТРОЛ ПО СЪСТОЯНИЕТО НА ЯЗОВИРНИТЕ СЪОРЪЖЕНИЯ СРЕЩУ ПРОЯВА НА АВАРИИ

Прегледът на основните елементи на малките язовири и признаците за проява на аварии, макар и кратък, представя основните характеристики и подчертава важността и необходимостта на своевременния контрол по състоянието им. Продължителният период на експлоатация на малките язовири в България, над 50 години, и сигнали за лошо състояние на съоръженията, задължават спешен контрол.

Темата за язовирите е обширна и трудно може да се обхване с кратки бележки. Основният извод е, че изградените язовири са изключително полезни. Това се отнася и за малките язовири. Следва да се подчертае, че язовирите като хидротехническо съоръжение, при запазване на своите параметри, гарантират сигурността при експлоатация. Грешно е твърдението на някои медии, че има опасност, когато язовирът прелива. Научаваме тревожни съобщения, като "язовирът преля". Нормално, язовирът е съоръжение, осигурено да прелива през преливника безопасно за високи води при пълен язовир .

Едновременно с това следва да се подчертае, че язовирите като хидротехническо съоръжение, при небрежно отношение, без своевременен контрол по състоянието им и ремонт при нужда, може да се превърнат в потенциално опасни.

Контролът по състоянието на язовирите включва: огледи, измервания, съставяне на документация, предложения за корекции и ремонт на съоръженията. Последователно може да се посочат:

-          събиране на информация относно начални параметри на съоръженията, времето на изграждане, извършени ремонти, документации.

-          събиране и анализ на данни от хидрометричните измервания. Анализ и преоценка при нужда на хидроложките параметри, проверка на хидроложките параметри при климатични аномалии, проверка състоянието на преливното съоръжение.

-          събиране на информация за инженерно-геоложката основа, установени филтpaции в основата и през насипа на стената, обрушване основата на сухия oткoc в обсега на овлажняване, хлъзгане на откосите.

-          измерване за геометричните параметри на нaпpeчния профил на стената: вepтикални и хоризонтални деформации на билото, деформации на откосите. Беше посочено, че неизбежните улягания на насипите, независимо от проектните надвишения, в някои случаи може да са причина за намаление на превишението на билото над преливния праг. Създават се условия за опасно преливане над билото. В този случай прелялата вода за кратко време прорязва насипа до основата и водата от язовирното езеро при разкрит отвор, изтича в речното русло. Щетите са неминуеми.

-          изследване земномеханичните показатели на глинения насип при билото и сухия откос. Наличието на набъбващи глини, при продължително засушаване, предизвиква пукнатини, достигащи в някои случаи до дълбочина 2 - 3 метра. Особено опасни биха били напречни пукнатини, през които, с течение на годините може да се получи воден прорив, преливане и разкъсване насипа на стената. Обикновено при изграждане на язовирните стени се избягва използване на набъбващи глини.

-          събиране информация относно извършени ремонти на прорязан насип от преливане. Затварянето на отвор през язовирната стена от преливане изисква специални условия за връзка на новия насип със стария. Преди всичко отворът следва да се разкрие до плътен насип с откоси не по-малко от 1:1.5 до 1:2. По откосите се врязва траншея с дълбочина 1.0 метър и ширина 4.0 метра, за връзка на новия насип със стария насип. Насипът се полага на хоризонтални пластове и уплътнява машинно с проходки, паралелно на оста на язовирната стена и дебелина 0.30 - 0.35 м. на пластовете. Вземат се проби. Неспазване условията на затваряне отвора може да е причина за неравномерно улягане, неуплътнен контакт на новия със стария насип и прорив на стената.

-          изследване състоянието на откосите. Необходимо е тяхното възстановяване до проектни параметри срещу обрушване. При нужда се прилага затежняване на стъпката на откоса.

-          изследване обема на наносите в язовирното езеро, отложени през дълъг период на експлоатация. Търси се решение за възстановяване полезния обем на язовирното езеро.

-          изследване действието на основния изпускател, работата на спирателните кранове. Задължително ежегодно отваряне и изпускане вода през изпускателя срещу запушване от наноси. За неработещ изпускател следва да се търси решение за нов основен изпускател. Задължително се извършват наблюдения за филтрации в близост на тръбопровода на изпускателя, което може да е причина за проява на воден прорив. Енергогасителната шахта и отвеждащият канал след основния изпускател трябва да са в добро състояние, срещу обрушване основата на язовирната стена.

Посоченото позволява, на основание същността и ролята на съоръженията в язовира, да се извърши компетентен анализ и сравнение между необходимото и действително състояние със заключение за възстановяване параметрите на съоръженията и мерки по запазване сигурността на язовира, както и анализ и становище при вече проявени аварии. Опитът на знаещи инженерно-технически кадри в този случай е изключително необходим и полезен. Наблюдения, измервания и ремонти, при нужда, са задължителни за безопасността на съоръженията.

Позволявам си, въз основа на личния ми дългогодишен опит като инженер, работил в областта на язовирното дело, да изразя, посредством изложеното, безпокойствие от несъответствието на необходимото и действително състояние на малките язовири в България, с потенциална опасност от аварии. Готов съм, посредством консултации и пряко участие, да бъда полезен на заангажираните отговорни институции.

ПРЕПОРЪКИ

Въз основа на необходимите изисквания по поддържане целостта на язовирната стена и условията на експлоатация, като препоръки следва незабавно да се извърши:

1.      Сформиране спешно под контрола на Министерство на земеделието и храните на компетентни инженерно-технически екипи по райони на страната за оглед, анализ и мерки по поддържане, изготвяне на доклади и препоръки. Определяне на потенциално опасни съоръжения.
2.      Задължителни измервания на геометричните елементи на язовирните стени за възстановяването им при нужда.
3.      При нужда, преоценка на хидроложките параметри на високите води и размерите на преливните съоръжения.
4.      Поддържане съоръженията: основен изпускател, преливник, контролно-измерителни съоръжения. Изготвяне на проекти и извършване на ремонт.
5.      Финансово обезпечаване.


Съставил:  инж. Георги Георгиев
Юни 2008 г.

Справка

инж. Георги Николов Георгиев
специалност: ВИАС (УАСГ), инженер водостроител
трудов стаж: главен проектант в отдели "Съоръжения и язовири" – Водпроект (14 г.), технически директор – Агропроект (8 г.), експерт язовири – Министерство на напояването, Сирия (24 г.) (Агрокомплект).

Няма коментари:

Публикуване на коментар