Главная Новости Встречи Статьи Публикации Периодические издания История водного хозяйства Информационные продукты

Главная arrow Публикации arrow Информационный сборник "Защита гидротехнических сооружений от фильтрации, разрушений и коррозии (материалы и технологии)"
Информационный сборник "Защита гидротехнических сооружений от фильтрации, разрушений и коррозии (материалы и технологии)" Версия в формате PDF Версия для печати Отправить на e-mail
07.05.2012
Практика эксплуатации плотин, и не только высоконапорных,   а также и других гидротехнических сооружений показала, что аварии на них могут привести к возникновению чрезвычайных ситуации на больших территориях. Вероятность аварий начинает расти при возрасте сооружений более 30-40 лет. Статистический анализ аварий плотин указывает на их относительно высокую в среднем надежность, однако на каждую тысячу плотин приходится одна крупная авария или авария с тяжелыми последствиями (человеческие жертвы, большие материальные потери, экологические нарушения и др.). Необходимо отметить, что от надёжности эксплуатации и безопасного состояния плотин и других гидротехнических сооружений зависит безопасность населения, проживающего на территориях ниже плотин, и в целом устойчивое функционирование других отраслей народного хозяйства.
В Российской Федерации эксплуатируется более 65 тысяч гидротехнических сооружений (ГТС) различного назначения, в том числе 29,4 тысяч напорных, решающих задачи гидроэнергетики, водного транспорта, сельского хозяйства, других отраслей, а также комплексные проблемы водообеспечения и регулирования стока.
Практически все напорные ГТС потенциально опасны для жизни населения и экономики страны.
Из общего количества напорных ГТС 400 сооружений относятся к числу крупных, обеспечивающих создание водохранилищ ёмкостью более 10 млн. м3, 2000 ГТС является средними, обеспечивающими создание водохранилищ ёмкостью от 1 до 10 млн. м3, и около 25 тысяч ГТС относятся к числу малых, обеспечивающих создание водохранилищ ёмкостью до 1 млн. м3.
Более половины  ГТС введено до 1970-х годов, около 10% сооружений бесхозные, 30% не имеют службы эксплуатации.
Материальный ущерб от разрушения плотин водохранилищ за последние годы составил свыше 2 млрд. рублей.
Сегодня  более 6000 гидротехнических сооружений нуждаются в капитальном ремонте,  порядка 400 гидротехнических сооружений находятся в аварийном состоянии.
В настоящее время напорные ГТС находятся в различных формах собственности. Более половины из них принадлежат хозяйствующим субъектам (предприятия энергетики, металлургической, химической, сельскохозяйственной и других отраслей промышленности), более четверти объектов оказались в собственности субъектов Российской Федерации. К федеральной собственности относятся 1930 ГТС (6,6% от общего числа).
Техническая безопасность ГТС во многом определяется сроками их эксплуатации и физическим износом.
Две трети ГТС (63%) находится в эксплуатации от 20 до 50 лет, 17% объектов эксплуатируется более 50 лет, в том числе около 300 сооружений имеет возраст свыше 100 лет.
    Средний процент износа напорных ГТС составляет около 48%, в том числе:
•     крупные напорные ГТС – 48,75%;
•     средние напорные сооружения – 43,25%;
•     малые напорные ГТС – 52,1%.
Средний процент износа крупных ГТС, находящихся в ведении Минсельхоза, составляет 56%, средних  – 34%. По многим малым сооружениям, созданным для нужд сельского хозяйства, процент износа не определён.
По техническому состоянию действующие напорные гидротехнические сооружения могут быть разделены на две основные группы.
К первой группе относятся около 400 напорных плотин, при-надлежащих энергетическим компаниям. Их владельцы имеют укомплектованные квалифицированные службы эксплуатации и проводят необходимые ремонтно-профилактические работы.
Ко второй группе относятся напорные сооружения малых и средних водохранилищ. Они составляют подавляющее большинство ГТС на территории Российской Федерации, эксплуатируются зачастую без реконструкции и ремонта, в значительной степени выработали свой ресурс, и поэтому являются объектами повышенной опасности.
Из числа объектов второй группы около 300 объектов находятся в критическом (опасном) состоянии. Почти все они поднадзорны Минприроды и находятся в ведении Минсельхоза либо органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органов местного самоуправления.
Подавляющее большинство федеральных органов исполнительной власти и экспертов называют в качестве главной причины сложившейся ситуации острый недостаток финансовых ресурсов, необходимых для обеспечения своевременных ремонтов и реконструкций ГТС, очистки русел рек и дна водохранилищ, проведения других работ.
Многие собственники гидротехнических сооружений, которые по закону должны обеспечивать безопасную эксплуатацию объектов, не выполняют в должной мере своих функций. В данном случае, определяющая роль принадлежит организации контроля и надзорной деятельности в области безопасности ГТС.
Федеральный закон “О безопасности гидротехнических сооружений”, принятый 1997 году, установил требования к обеспечению безопасной эксплуатации сооружений, разграничил полномочия Правительства Российской Федерации, органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации, определил права и обязанности собственников сооружений и эксплуатирующих организаций, установил порядок правовой и финансовой ответственности за последствия аварий на ГТС.
Одной из причин снижения уровня безопасности ГТС на объектах федеральной собственности является разобщённость усилий федеральных органов исполнительной власти, в чьём ведении находятся гидротехнические сооружения. Наличие многих балансодержателей ГТС затрудняет проведение единой технической политики в области безопасности ГТС, обеспечение их над-лежащей эксплуатации. Происходит распыление и без того малых средств, выделяемых на ремонт и реконструкцию, не обеспечивается в должном масштабе декларирование ГТС, нередко требуются неоправданно большие затраты времени и сил на различные согласования тех или иных вопросов при отстаивании ведомствами своих узкоотраслевых интересов.
В новой редакции Водного кодекса Российской Федерации, зафиксировано, что использование и охрана водных объектов, а также эксплуатация расположенных на них гидротехнических сооружений, находящихся в федеральной собственности, осуществляются на основе принципа единства ряда функций, в том числе по осуществлению функций единого балансодержателя гидротехнических сооружений.
Реализация этого принципа помогла бы решить многие проблемы в области обеспечения безопасности ГТС.
Однако переход на систему единого балансодержателя требует большой подготовительной работы и должен осуществляться постепенно. В противном случае могут быть негативные последствия, чреватые ухудшением технического состояния ГТС. При этом такие специализированные ГТС, как гидроузлы ГЭС, судоходные ГТС, а также внутрихозяйственные оросительные комплексы, которые технологически привязаны к соответствующим основным производствам, должны оставаться в ведении соответствующих отраслевых структур.
Как было отмечено ранее, в Российской Федерации имеется около 1,5 тысяч бесхозяйных (не имеющих собственника) ГТС, а также 2,2 тысячи объектов, собственность которых не определена.
Отсутствие собственника ГТС влечёт за собою непринятие каких-либо мер по обеспечению безопасности таких сооружений, поэтому наличие указанных объектов (даже если они небольшие по мощности) представляет угрозу жизнедеятельности населения, особенно в периоды прохождения паводков и наводнений.
В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 27 февраля 1999 года № 237 при обнаружении ГТС, не имеющего собственника, орган государственного надзора сообщает данные о нём в орган местного самоуправления и направляет предложения в орган исполнительной власти субъекта РФ для решения вопроса об обеспечении безопасности этого ГТС.
Следует отметить, что до настоящего времени нет полной и достоверной информации о количестве ГТС и их характеристиках. Особенно это относится к объектам, находящимся в собственности субъектов Российской Федерации, муниципальных образований и небольших предприятий.
Одновременно следует принять меры по своевременному представлению органами надзора за безопасностью ГТС данных, необходимых для формирования и ведения Российского регистра гидротехнических сооружений.
В связи с продолжительной эксплуатацией и недостаточными объёмами проводимых ремонтно-восстановительных работ про-исходит разрушение основных конструкций сооружений, заиление водохранилищ и создается высокая вероятность чрезвычайных ситуаций, особенно при прохождении весенних половодий и паводков.
Несовершенство, а порой и несоблюдение требований, направленных на обеспечение долговечности сооружений при проектировании и строительстве, в условиях воздействия агрессивных факторов внешней среды, таких как загрязнённые почвы, повышение уровня грунтовых вод, частые перепады температур с переходом через ноль приводят к разрушению и выходу из строя  конструкций задолго до исчерпания надлежащего срока их службы. Также немаловажной проблемой является эксплуатация сооружений, построенных 30-40 лет назад, ресурс которых уже по-степенно иссякает, но при этом средств на реконструкцию и строительство новых  просто нет.
Особенно наглядно разрушительные процессы проявляются при эксплуатации бетонных и железобетонных инженерных конструкций (в том числе подземных и “нулевого цикла”), находящихся в условиях постоянного контакта с водой. Например, в гидротехнических сооружениях, таких как плотины, аэротенки, фильтры-отстойники и т.д. глубина коррозии бетона за период эксплуатации 25-30 лет может достигать 30-40 см, а в некоторых случаях и более 1 м. К этому перечню можно добавить мосты и путепроводы, тоннели и каналы, коллекторы сточных вод, насосные станции.
Существует много способов защиты бетона, его гидроизоляции и предохранения от воздействия агрессивных сред. Но, не-смотря на всё многообразие традиционных технологий и мате-риалов, осуществить с их помощью гидроизоляцию практически нереально. Откопать стены даже снаружи часто невозможно, а если и возможно, то очень дорого. Логично производить защиту от поступающей снаружи воды изнутри сооружения. Но тут встаёт вопрос адгезии гидроизоляционного материала к бетону. Практика показывает, что даже при небольшом давлении воды  покрытие плёночного или оклеечного типа легко отслаивается от основания, в результате чего образуются пузыри и водяные карманы, что неминуемо приводит к нарушению герметичности.
Долговечность бетонных сооружений в значительной степени зависит от поддержания целостности стали в них. Временной период ухудшения бетона долог и даже, если при строительстве используется бетон низкого качества, десятилетие или больше может пройти до того момента, как проявят себя серьезные структурные проблемы. Сейчас минимально приемлемый срок службы бетонной структуры в большинстве развитых стран равен 50 го-дам, а значит должна быть обеспечена соответствующая защита бетона, чтобы гарантировать долговечность сооружения.
Три главных угрозы, вызывающие коррозию арматуры – хлориды, карбонаты и трещины.
Хлориды – главный фактор, ускоряющий коррозию в бетоне. Высокие концентрации хлоридов в контакте со сталью арматуры могут вызвать коррозию, даже когда щелочная среда бетона остается высокой. Было установлено, что критический порог хлорида для необработанной стали равен 0,65 кг /м3 бетона.
Хлориды могут входить в бетонную массу как добавка для ускорения лечения (практика, которая теперь не находит поддержки), или через проникновение в бетонную массу с течением времени.
В действительности, окружающая среда медленно проникает внутрь бетонной поверхности. В тех местах, где карбонизация проникает достаточно далеко внутрь бетонной поверхности и достигает арматуры, возникнет коррозия арматуры.
Скорость, с которой карбонизация проходит в бетоне зависит от ряда факторов:  условий эксплуатации;   качества/прочности бетона;  уплотнения и обработки;  соотношение вода/цемент в бетонной смеси.
Соотношение вода/цемент особенно важно. Увеличение этого соотношения от 0,45 до 0,60 увеличит скорость карбонизации вдвое из-за увеличенной пористости. В бетоне хорошего качества, скорость карбонизации может быть незначительной, в то время как для бетона низкого качества этот показатель может составить 1 мм в год.
Растрескивание бетона – неизбежный результат процесса эксплуатации, оно не обязательно является критическим для дальнейшей эксплуатации и долговечности бетона. Величина трещины – важный фактор для возникновения коррозии. Микротрещины, или незначительные мелкие трещины не рассматриваются как повреждающие бетон, поскольку они зачастую исчезают через какое-то время (засоряются).
Трещины, которые были идентифицированы как представляющие максимальную опасность коррозии для арматуры – параллельные боковые трещины, особенно идущие вдоль арматуры.
 В условиях, где растрескивание бетона более допустимых пределов происходит вследствие чрезмерной усадки, существует существенная угроза долговечности бетона. В этом случае, должен быть осуществлен ремонт трещин после полной обработки бетона.
К настоящему времени появился ряд новых материалов для гидроизоляции, защиты и восстановления бетона. Описание материалов и технологий работ, направленных на повышение гидроизоляционной способности сооружений, с учетом условий эксплуатации объектов, приведено в разделе 1 настоящего Информационного сборника.
Второй раздел Информационного сборника посвящен  описанию материалов и технологий по устранению активных протечек и предотвращению (“лечению”) коррозийных разрушений бетонных и железобетонных сооружений.
В третьем разделе  приводятся характеристики и условия применения некоторых видов геосинтетиков, которые также могут быть использованы как гидроизоляция при сооружении строящихся объектов.
В разделе 4  приведено описание автоматизированной сети гидрологического мониторинга и системы безопасности гидросооружений.
В Заключении резюмируются особенности и условия применения рекомендуемых материалов и технологий для защиты гидротехнических сооружений от фильтрации, разрушений и коррозии. 
Предотвратить проникновение воды сквозь тело бетона даже при наличии высокого гидростатического давления, защитить бетон от воздействия агрессивных сред, повысить показатели водонепроницаемости, прочности, морозостойкость. защитить от сырости, грибка  и пр. возможно с использованием самых различных материалов и технологий, вполне доступных любым собственникам.
Информационный  сборник  составлен на основании анализа материалов, полученных с использованием Интернет-ресурсов,  открытых публикаций и экспонатов выставок. Координаты изготовителей и поставщиков материалов и технологий  представлены в соответствующих разделах.

Подробнее: Мелиоводинформ

Последнее обновление ( 07.05.2012 )
 
< Пред.   След. >
           
  При поддержке:        
logo
logo
logo
logo
logo
logo