министерство по чрезвычайным ситуациям

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КОКШЕТАУСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

№ 2 (14), 2014

ВЕСТНИК

КОКШЕТАУСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА МИНИСТЕРСТВА ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КОКШЕТАУ 2014

ББК 68.69 (5Каз)

Вестник Кокшетауского технического института Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан № 2(14) – К.: КТИ МЧС РК, 2014. – 101 с.

Журнал зарегистрирован Министерством культуры и информации Республики Казахстан. Свидетельство о постановке на учёт СМИ № 11190-Ж от 14.10.2010 г.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

ШАРИПХАНОВ С.Д.– главный редактор, доктор технических наук, начальник КТИ МЧС Республики Казахстан;

РАИМБЕКОВ К.Ж. – заместитель главного редактора, кандидат физико-математических наук, заместитель начальника КТИ МЧС Республики Казахстан по научной работе;

АУБАКИРОВ С.Г. – кандидат технических наук, председатель Комитета противопожарной службы МЧС Республики Казахстан;

ШАРАФИЕВ А.Ш. – академик НИА Республики Казахстан, доктор технических наук, профессор, заместитель директора Южного филиала АО «ННТЦ ПБ» МЧС Республики Казахстан;

ШАРАПОВ С.В. – доктор технических наук, профессор, заместитель начальника Санкт- Петербургского университета ГПС МЧС России по научной работе;

АЛЕШКОВ М.В. – кандидат технических наук, заместитель начальника Академии ГПС МЧС России по научной работе;

КАМЛЮК А.Н. – кандидат физико-математических наук, доцент, заместитель начальника Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь;

КАРИМОВА Г.О. – кандидат филологических наук, доцент, начальник факультета очного обучения КТИ МЧС Республики Казахстан;

БЕЙСЕКОВ А.Н. – кандидат физико-математических наук, начальник кафедры общетехнических дисциплин, информационных систем и технологий КТИ МЧС Республики Казахстан;

КАРМЕНОВ К.К. – кандидат технических наук, начальник кафедры пожарной профилактики КТИ МЧС Республики Казахстан;

КАРДЕНОВ С.А. – кандидат технических наук, начальник кафедры оперативно-тактических дисциплин КТИ МЧС Республики Казахстан;

ШАЯХИМОВ Д.К. – кандидат филологических наук, профессор кафедры социально- гуманитарных дисциплин, языковой и психологической подготовки КТИ МЧС Республики Казахстан;

КАСЫМОВА С.К. - кандидат филологических наук, доцент кафедры социально- гуманитарных дисциплин, языковой и психологической подготовки КТИ МЧС Республики Казахстан.

«Вестник Кокшетауского технического института МЧС РК» - периодическое издание, посвящённое вопросам обеспечения пожарной безопасности, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Тематика журнала – теоретические и практические аспекты предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций; обеспечение пожарной и промышленной безопасности; проблемы обучения.

Научный журнал предназначен для курсантов, магистрантов, адъюнктов, профессорско- преподавательского состава образовательных учреждений, научных и практических сотрудников, занимающихся решением вопросов защиты в чрезвычайных ситуациях, пожаровзрывобезопасности, а так же разработкой, созданием и внедрением комплексных систем безопасности.

Издано в авторской редакции

ISSN 2220-3311 © Кокшетауский технический институт

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

УДК 614.841.332

И.И. Полевода¹ - канд.техн.наук, доцент, начальник института А.Н. Камлюк¹ - канд.физ.-мат.наук, доцент, заместитель начальника

института

А.В. Ширко² - канд.физ.-мат.наук, доцент кафедры Н.В.Зайнудинова¹ - преподаватель

1Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь

2Белорусский государственный технологический университет

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ БЕТОНА

ПРИ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ С УЧЕТОМ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

НА ПРИМЕРЕ РОССИЙСКОГО СТАНДАРТА

Разработана модель бетона в условиях стандартного пожара с учетом процесса трещинообразования. Методом конечных элементов оценивается огнестойкость по потере целостности конструкции. Результаты моделирования сопоставлены с экспериментальными данными.

Ключевые слова: трещинообразование, бетон, теплофизика, прочность, нагружение, метод конечных элементов, огнестойкость.

Введение

Моделирование поведения бетона является достаточно сложной задачей, поскольку это хрупкий материал, обладающий разными прочностными свойствами на сжатие и растяжение. Кроме того, при моделировании бетона обязательно необходимо учитывать трещинообразование, которое существенным образом изменяет напряженно-деформированное состояние.

Получение адекватных результатов с помощью модельной задачи [1–6], возможно только при правильном и полном описании свойств бетона. Для решения задачи нестационарной теплопроводности необходимо задать значения коэффициентов теплопроводности и теплоемкости, а также плотность бетона как функции температуры. Для решения прочностной задачи необходимо иметь модуль продольной упругости, коэффициент Пуассона, коэффициент температурного расширения (КТР), диаграммы деформирования бетона и модель трещинообразования. Все параметры являются температурозависимыми.

Достоверность данных моделирования по методу конечных элементов и их ценность не может быть гарантирована без сопоставления результатов моделирования с экспериментальными данными. Лишь соответствие показателей по всем критериям позволит говорить об универсальности предложенной модели и возможности ее применения для типовых конструкций.

Математические подходы прочностного анализа железобетонных конструкций достаточно полно описаны в литературе [6–13]. Основные закономерности поведения бетонов легли в основу математического ядра программы ANSYS.

В прочностном расчете для моделирования поведения бетона используются специальный тип конечных элементов (далее – КЭ) [11], который используется для 3D моделирования твердых тел с наличием или без армирующих элементов. Данный элемент позволяет учитывать растрескивание материала при растяжении и дробление при сжатии, что позволяет его использовать при моделировании бетонов.

В данной работе использован метод КЭ в программной среде ANSYS.

Построенная модель бетона, находящегося под воздействием стандартного пожара с учетом процесса трещинообразования, позволяет оценить его огнестойкость по потере целостности материала. Результаты моделирования хорошо сопоставимы с имеющимися экспериментальными данными [3], что говорит о ее применимости при прогнозировании огнестойкости новых элементов зданий и сооружений, выполненных из бетона.

2. Теплотехнические свойства бетона

Температурное поле всего любого железобетонного элемента в подавляющей степени определяется тепловыми свойствами бетона. От того на сколько точно будут заданы эти свойства, зависит точность полученных температурных полей.

Теплотехнические свойства бетона принимаем по [14]:

1) Коэффициент теплопроводности бетона:

для тяжелого бетона на силикатном заполнителе λ = 1,2 – 0,00035T, Вт/(м·°С);

для тяжелого бетона на карбонатном заполнителе λ = 1,14 – 0,00055T, Вт/(м·°С);

для конструкционного керамзитобетона λ = 0,36 – 0,00012T, Вт/(м·°С).

2) Коэффициент теплоемкости бетона:

для тяжелого бетона на силикатном и карбонатном заполнителях С = 710– 0,83∙T, Дж/(кг °С);

для конструкционного керамзитобетона С = 830– 0,42∙T, Дж/(кг °С).

Следует отметить, что зависимости для определения коэффициентов теплопроводности и теплоемкости, предлагаемые в двух стандартах [14-15], существенно отличаются.

3. Прочностные свойства бетона

Как известно бетон относится к хрупким материалам. Он по-разному работает на растяжение и сжатие. На сжатие поведение бетона будет определяться моделью диаграммы сжатия, а на растяжение – моделью трещинообразования.

3.1 Модель упруго-пластического сжатия бетона

Диаграмма сжатия бетона качественно представлена на рис. 1. В силу специфических свойств бетона как материала, его диаграмма состоит из двух характерных участков, которые принято называть восходящей и нисходящей ветвями. Восходящая ветвь описывает зависимость напряжений от деформаций до предела прочности бетона c. Учет нисходящей ветви при моделировании поведения бетона является необходимым, так как за пределами прочности на сжатие бетон может воспринимать нагрузку.

Рисунок 1 – Общий вид диаграммы сжатия бетона

При создании модельной диаграммы сжатия необходимо построить ее, используя ограниченное число параметров. Например, для конструкционного керамзитобетона известны следующие характеристики, представленные в табл.1.

Таблица 1 – Характеристики конструкционного керамзитобетона

Показатель Значение

Предел прочности c

0, МПа – при сжатии

– при растяжении

15,8 1,2 Начальный модуль упругости Е₀, ГПа 12,7 Предельные деформации c

0

– при сжатии – при растяжении

0,2 % 0,015 % Построим четырехлинейную модель поведения бетона при сжатии, используются значения предела прочности при сжатии c

0, предельной деформации, соответствующей этому пределу c

0 и начальному модулю упругости Е_0.

Восходящая ветвь моделируется тремя участками. Первый участок определяется начальным модулем упругости и пределом пропорциональности бетона, который примет пц = 0,6∙c. Пиковая точка на рис. 1 моделируется практически горизонтальной площадкой в интервале деформаций 0,7∙c– c. Нисходящая ветвь моделируется одним участком в интервале деформаций c– 1,2∙c. При этом напряжения в бетоне падают до величины 0,1∙c. При дальнейшем деформировании этот уровень напряжений будем сохранять, что позволит улучшить сходимость итерационных циклов при прочностном расчете. Упруго-пластическая модель поведения бетона при сжатии показана на рис. 2.

Рисунок 2 – Модель упруго-пластического поведения бетона при сжатии

Модель на рис. 2 построена по трем параметрам: пределу прочности бетона на сжатие c, предельной деформации, соответствующей пределу прочности c и модулю упругости E.

Влияние температуры на указанные параметры учитывается с помощью коэффициентов влияния для бетона следующим образом:

σ ( )_c T  _btσ_c0, ( ) _bt 0

E T   E ,

где _bt – коэффициент снижения предела прочности бетона при сжатии, _bt – коэффициент снижения начального модуля упругости бетона.

В работе [3] показано, что с достаточной точностью для описания диаграмм сжатия бетона при различных температурах можно положить:

( ) 0 /

c T c bt

    .

Согласно [14] их значения принимаются из табл. 2., полужирным начертанием указаны значения коэффициентов влияния для бетона экспериментальных плит [3].

Таблица 2 – Значения коэффициентов влияния γ_bt и βb для типов бетона Вид бетона Коэффициент

Значение коэффициентов γbt, βb для бетона при

температуре, °С

20 200 300 400 500 600 700 800 Тяжелый, на

силикатном заполнителе

γ_bt 1,0 1,0

0,98 0,95

0,95 0,90

0,85 0,80

0,80 0,70

0,60 0,50

0,20 -

0,10 - β_b 1,0 0,70 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,05 Тяжелый на

карбонатном заполнителе

γbt

1,0 1,0

1,0 0,95

0,95 0,90

0,90 0,85

0,85 0,80

0,65 0,60

0,30 -

0,15 - β_b 1,0 0,75 0,55 0,45 0,35 0,25 0,15 0,10 Конструкционный

керамзитобетон

γ_bt 1,0 1,0

1,0 1,0

1,0 1,0

0,95 1,0

0,85 0,95

0,70 0,80

0,50 -

0,25 - β_b 1,0 0,85 0,80 0,70 0,60 0,45 0,30 0,15 П р и м е ч а н и я

1 Значения коэффициентов γbt над чертой и βb даны в нагретом состоянии, они используются при расчете огнестойкости.

2 Значения коэффициентов γ_bt под чертой даны после нагрева в охлажденном состоянии, они используются при расчете огнесохранности.

Для создания модели упруго-пластического сжатия бетона, необходимо задать прочностные и упругие характеристики этого материала при нормальной

температуре (рис. 2), выбрать число температурных зависимостей и сослаться на базу коэффициентов, соответствующих типу выбранного бетона.

В итоге получим упруго-пластическую температурозависимую модель сжатия бетона, представленную на рис. 3.

Рисунок 3 – Модель упруго-пластического температурозависимого сжатия бетона

Температурные деформации бетона делятся на обратимые деформации температурного расширения и необратимые деформации температурной усадки. Значения коэффициентов температурного расширения и температурной усадки бетона принимаются по табл. 3 и 4 соответственно.

Таблица 3 – Коэффициенты температурного расширения бетона

Вид бетона

Коэффициент температурного расширения бетона α_bt·10^-6, °С^-1,

при температуре бетона, °С 20 - 50 100 300 500 700 -

1100 Тяжелый на силикатном заполнителе 9 9 8 11 14,5 Тяжелый на карбонатном

заполнителе

10 10 9 12 15,5

Конструкционный керамзитобетон 8,5 8,5 7 5,5 4,5

Таблица 4 – Коэффициенты температурной усадки бетона

Вид бетона

Коэффициент температурной усадки бетона α_cs·10^-6,°С^-1, при температуре

бетона, °С

20 - 50 100 300 500 700 - 1100 Тяжелый на силикатном заполнителе 0,5 1,0 1,0 -1,8 -6,8 Тяжелый на карбонатном

заполнителе

0,5 1,5 1,1 1,3 1,5 Конструкционный керамзитобетон 2 2 1,5 1,5 1,5

При нагреве плиты приведенный коэффициент температурного расширения будет равен разности КТР и коэффициента температурной усадки бетона.

3.2. Модель трещинообразования в бетоне

В областях сжатия бетон будет работать по модели сжатия, представленной на рис. 3, а в области растяжения по модели трещинообразования. В ANSYS имеется возможность моделировать такой процесс. Возможность описания трещин реализована в КЭ SOLID65.

Для моделирования процесса трещинообразования необходимо в качестве ее параметров задать следующие значения:

1) коэффициента передачи касательных напряжений открытой трещиной (согласно рекомендациям моделирования бетона принимаем 0,3);

2) коэффициента передачи касательных напряжения закрытой трещиной (принимаем 0,9);

3) предел прочности бетона на растяжение с р

;

4) коэффициент релаксации напряжений после образования трещины (примем 0,1 для лучшей сходимости итерационного цикла решения).

Предел прочности бетона при растяжении, является величиной зависящей от температуры (с ростом температуры уменьшается)

ð ð

( ) 0

c Ò tt c

    ,

где γ_tt – коэффициент снижения предела прочности при растяжении. Согласно [14] его значение принимаются из табл. 5.

Таблица 5 – Коэффициенты снижения предела прочности при растяжении бетона

Вид бетона Коэффициент

Значение коэффициентов γ_bt, β_b для бетона при

температуре, °С

20 200 300 400 500 600 700 800 Тяжелый, на сили-

катном заполнителе

γ_tt

1,0 1,0

0.65 0.60

0.50 0,45

0.35 0,30

0.20 0,15

0.05 0,03

- -

- - Тяжелый, на карбо-

натном заполнителе

γtt

1,0 1,0

0.70 0,65

0,55 0,50

0,40 0,35

0,25 0,20

0,10 0,05

- -

- - П р и м е ч а н и я

1 Значения коэффициентов γ_tt над чертой даны в нагретом состоянии, они используются при расчете огнестойкости.

2 Значения коэффициентов γtt под чертой даны после нагрева в охлажденном состоянии, они используются при расчете огнесохранности.

Модуль упругости бетона при растяжении с ростом температуры изменяется так же, как и при сжатии.

Модель трещинообразования при растяжении бетона показана на рис. 4.

Рисунок 4 – Модель трещинообразования в бетоне при растяжении

Таким образом, при теплотехнических и прочностных расчетах бетон на сжатие будет работать согласно модели на рис. 3, на растяжение – согласно модели на рис. 4.

4. Процесс трещинообразования в железобетонной плите

В качестве примера рассмотрим процесс трещинообразования в железобетонной плите марки П-2, испытанной в [3]. Трещина определяет разрушение КЭ в определенной плоскости. Эта плоскость разрушения отрисовывается в КЭ кружком как показано на рис. 5.

Рисунок 5 – Продольный срез плиты и модель трещинообразования в этом срезе

Кружок означает, что в этой плоскости в результате достижения максимального главного напряжения значения равного предела прочности бетона на разрыв, произошло разделение двух плоскостей (открытая трещина).

Открытая трещина может передавать касательные напряжения, согласно параметрам, определяемым в разделе 3. В этом же КЭ в другой плоскости, перпендикулярной первой, может возникнуть вторая трещина, а затем и третья.

Графически первая трещина отрисовывается красным начертанием, вторая – зеленым, третья – синим. Можно сказать, что появление синей трещины в КЭ означает его полное разрушение. На рис. 6 показано образование трещин в продольном срезе плиты. Показаны первые, вторые и третьи трещины отдельно при разных временах нагрева.

Рисунок 6 – Трещинообразование в плите марки П-2 [3]

Заключение

Из рис. 6 видно, что под действием нагрузки возникают только первые трещины в нижней зоне растяжения бетона, однако уже через 20 мин нагрева в результате температурных деформаций наблюдается интенсивное трещинообразование, появляются вторые трещины и далее третьи. Сквозная трещина в рассматриваемом срезе образуется на 80-й минуте нагрева, а далее происходит ее развитие. В результате анализа картины трещинообразования можно сделать оценку огнестойкости по критерию потери целостности конструкции, когда возможно возникновение сквозных трещин, и на необогреваемую поверхность плиты начнут попадать продукты горения.

Таким образом, для плиты марки П-2 огнестойкость по потери целостности конструкции составила 80 мин, что хорошо согласуется с

экспериментальными данными работы [3]. Реализованная математическая модель позволяет учесть запредельное поведение бетона (при напряжениях и деформациях выше критических) с учетом его пластичности и возможных сдвиговых деформаций, что наиболее полно описывает поведение материала при нагружении изгибом с трещинообразования.

Список литературы

1. Милованов А.Ф. Огнестойкость железобетонных конструкций. - М.:

Стройиздат, 1998. – 224 с.

2. Учебно-методическое пособие в помощь специалистам проектных и монтажных организаций. Раздел I: Противопожарная защита высотных зданий и уникальных объектов. – М.: ООО ПКФ «Эндемик», 2004. – 85 с.

3. Левитский, Е.В. Диаграммный метод решения статической задачи расчета огнестойкости железобетонных конструкций [Электронный ресурс]:

Дис. канд. техн. наук: 05.23.01. М.: РГБ, 2007. (Из фондов Российской Государственной Библиотеки).

4. Тимошенко С. П. Сопротивление материалов// в 2 т. /пер. с англ. – М.:

Наука, Т. 1: Элементарная теория и задачи, 1965. – 363 с.; Т. 2: Более сложные вопросы теории и задачи, 1965. – 480 с.

5. Willam, K. J. Constitutive Model for the Triaxial Behavior of Concrete /K.

J. Willam, E. D. Warnke // Proceedings, International Association for Bridge and Structural Engineering – 1975. – Vol. 19. – 174 p.

6. Wilson, E. L. Incompatible Displacement Models / E. L. Wilson, R. L.

Taylor, W. P., Doherty, J. Ghaboussi // Numerical and Computer Methods in Structural Mechanics. edited by S. J. Fenves, et al. AcademicPress, Inc.. N. Y. And London. – 1973. – P. 43–57.

7. Taylor, R. L. A Non-Conforming Element for Stress Analysis / R. L. Taylor, P. J. Beresford, E. L. Wilson // International Journal for Numerical Methods in Engineering – 1976. – Vol. 10. – P. 1211–1219.

8. Schnobrich, W. C. Finite Element Analysis of Reinforced Concrete / W. C.

Schnobrich, M. Suidan // ASCE Journal of the Structural Division. ST10. – 1973. – P. 2109–2122.

9. MacGregor, J.G. Reinforced Concrete Mechanics and Design // Prentice- Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ. 1992. – 250 р.

10. Nawy, E.G. Prestressed Concrete: A Fundamental Approach // Prentice- Hall, Inc., Upper Saddle River, NJ. 2000.

11. Branson, D.E. Loss of Prestress, Camber and Deflection of Noncomposite and Composite Structures Using Different Weight Concrete / D.E. Branson, B.L. Meyers, K.M. Kripanarayanan // Iowa State Highway Comission, Report. – 1970. – №70. – P.6.

12. Shing, P.B. Ed. Modeling of Inelastic Behavior of RC Structures Under Seismic Loads / P.B. Shing, T.A. Tanabe, American Society of Civil Engineers. – 2001. - P.35.

13. Tavarez, F.A. Simulation of Behavior of Composite Grid Reinforced Concrete Beams Using Explicit Finite Element Methods / Master’s Thesis, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin. – 2001.

14. Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций: СТО 36554501-006-2006. – Введ. 01.11.06. – Москва: ФГУП НИЦ Стр-во, 2006. – 75 с.

15. Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-2.

Общие правила определения огнестойкости [Текст] = Евракод 2. Праектаванне жалезабетонных канструкцый. Частка 1-2. Агульныя правiлы вызначэння вогнеўстойлiвасці: ТКП EN 1992–1–2–2009. – Введ. 01–01–10. – Минск: М-во архитектуры и стр-ва Респ. Беларусь, 2010. – 86 с. – (Национальный комплекс технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства).

И.И. Полевода, А.Н. Камлюк, А.В. Ширко, Н.В.Зайнудинова

БЕТОНҒА ЖЫЛУТЕХНИКАЛЫҚ КҮШПЕН ӘСЕР ЕТКЕНДЕГІ ЖАҒДАЙЫН СОНҒЫ ЭЛЕМЕНТТЕР ӘДІСІН ҚОЛДАНА ЖАРЫЛУДЫ ЕСКЕРЕ РЕСЕЙ СТАНДАРТТАРЫНЫҢ ҮЛГІСІНДЕ МОДЕЛЬДЕУ

Жарық түзілу үрдісін ескере отырып, стандартты өрт жағдайындағы бетонның моделі жасалды. Соңғы элементтер әдісін қолдана, конструкцияның бүтінділігін жоғалту бойынша өрт төзімділігі бағаланады. Модельдеу нәтижелері эксперементалды көрсеткіштермен салыстырылды.

Түйін сөздер: жарық түзілу, бетон, жылу физикасы, беріктік, күпен әсер ету, соңғы элементтер әдісі, өрт төзімділігі.

Polevoda I.I., Kamlyk А.N., Shirko А.V., Zainudinova Н.V.

MODELING THE BEHAVIOR OF CONCRETE UNDER HEAT TECHNICAL LOADING TAKING INTO ACCOUNT THE CRACKING FINITE ELEMENT METHOD ON THE EXAMPLE OF RUSSIAN STANDARD

A model of concrete under standard fire considering flaw formation was developed. Fire resistance of integrity of the construction was evaluated by finite element method. The simulation results are compared with experimental data.

Keywords: flaw formation, concrete, thermal physics, durability of concrete, stressing, finite elements method(FEA), fire resistance.

УДК 631.7

Т.М. Аюбаев¹- гл.специалист

Ж.О. Досмагамбетов² - заместитель начальника института

1Министерство по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан

2Кокшетауский технический институт МЧС Республики Казахстан

АНАЛИЗ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ В РЕСПУБЛИКЕ КАЗАХСТАН, СВЯЗАННЫХ С ПОДТОПЛЕНИЕМ

НАСЕЛЁННЫХ ПУНКТОВ И ТЕРРИТОРИИ

В статье проведен анализ чрезвычайных ситуации с учетом структуры угроз и динамики их изменений по Республике Казахстан. Определены основные причины возникновения чрезвычайных ситуаций, связанных с подтоплением населённых пунктов и территории, внесены предложения по предупреждению возникновения паводковых явлений и по смягчению их последствий.

Ключевые слова: чрезвычайные ситуации, анализ информации о чрезвычайных ситуациях, паводки, наводнения

Республика Казахстан в силу своего географического положения ежегодно подвергается прямому ущербу от чрезвычайных ситуаций, который исчисляется от 3,5 до 4,5 миллиарда тенге (при отсутствии глобальных стихийных бедствий). По экспертным оценкам косвенный ущерб в этом случае оценивается суммой около 15-20 миллиардов тенге и ущерб от гибели людей и лечения пострадавших - около 3 миллиардов тенге. В общей сумме это может составлять до 30-40 млрд. тенге ежегодно.

Чрезвычайные ситуации природного характера разнообразны для различных природных, горно-геологических и геодинамических условий территории республики, и в зависимости от сочетания предопределяют ту или иную степень подверженности территорий природным катастрофам - землетрясениям, паводкам, селям, оползням, снежным лавинам, ураганам, лесным и степным пожарам, резким понижениям температур и снежным буранам, эпидемиям и эпизоотиям [1].

Анализ информации о чрезвычайных ситуациях с учетом структуры угроз и динамики их изменений свидетельствует о том, что стихийные бедствия, связанные с опасными природными явлениями, техногенные аварии и антропогенные факторы являются основными источниками чрезвычайных ситуаций. Они представляют существенную угрозу для безопасности граждан, экономики страны и, как следствие, для устойчивого развития и обеспечения национальной безопасности Республики Казахстан.

Одним из видов стихийных бедствий сил природы, по масштабу нанесения ущерба и разрушений приносящий большой урон населению и экономики страны, являются паводки и наводнения. Ежегодный ущерб республике от них оценивается в десятки миллионов долларов США.

Во всем мире, включая Казахстана, наблюдается тенденция

значительного роста ущербов от наводнений, вызванная изменением климата, нерациональным введением хозяйства в долинах рек, усилением их хозяйственного освоения. К территориям подверженным наводнениям относятся северо-западные, северные, восточные, юго-восточные и центральные регионы республики.

В зоне опасного воздействия паводков проживает около 1,4 млн. граждан страны и расположено свыше 32 тыс. объектов жилищного фонда, социально- культурного и производственного назначения [2].

Анализ паводковых периодов 2008-2013 годов показывает, что подтопления домов и территорий в период паводка наблюдались в Алматинской, Восточно-Казахстанской, Жамбылской, Западно-Казахстанской, Карагандинской, Костанайской, Павлодарской и Южно-Казахстанской областях. Подверглись затоплению и разрушению более 19990 объектов, в том числе 6377 жилых дома, а также участки автодорог и другие сооружения.

Наибольший ущерб от наводнений был нанесён Западно-Казахстанской, Алматинской, Восточно-Казахстанской и Южно-Казахстанской областям, где на восстановление было затрачено около 50 млрд. тенге.

В 2008 году в периоды низких температур воздуха происходило обострение ледовой обстановки на реках юга и юго-востока: образование наледей и заторов льда, выхода воды на лёд и подтопление территорий населённых пунктов и жилых домов, создавалась угроза затопления. С начала 2008 года зарегистрировано 7 случаев затора льда, 10 паводков, из них 6 тало- дождевых со склонов, 1 селевой выброс, 1 обвал.

В Алматинской области 17 января в Райымбекском районе при усилении ледообразования на реке Нарынкол вода вышла из отверстий прорубей, сделанных жителями. В результате оказалось подтоплено около 3000 м² прибрежной площади, участки 6 домов, участок автодороги. В районе моста образовалась наледь. Была проведена отсыпка грунтом левого берега на протяжении 550 м.

3%

6%

33% 46%

1%

11% 8 месяцев 2013 г

2012 г 2011 г 2010 г 2009 г 2008 г

Паводковая обстановка в предгорных районах южных областей и в бассейне реки Сырдарья осложнилась при выпадении жидких осадков на фоне резкого повышения температур воздуха во второй половине февраля. В трёх районах Южно-Казахстанской области 20 февраля паводковыми водами было подтоплено 2346 домостроений и 9 школ, пострадали 12805 человек, разрушены 411 домов, произошёл падеж 471 головы домашнего скота, общий материальный ущерб составил 15284,43 млн. тенге.

В населённых пунктах Амангельды, Темирлановка, Кажимукан, Токболат, Батыр-Ата, Караспан Ордабысынского района в результате резкого повышения температуры и обильным дождевым осадкам сформировался наносоводный паводок. Паводок был усилен скоплением талых вод в оросительных каналах и последующим прорывом их береговых дамб. Были подтоплены значительные площади земель и населённые пункты: подтоплены 354 двора и 3 школы, разрушены 57 домов, пострадали 1727 человек, пали 6 голов домашнего скота. Общий материальный ущерб по району составил 2447,87 млн. тенге;

В населённых пунктах Акдала, Монтайтас Арысского района в логах и на предгорных равнинах сформировались тало-дождевые паводки со склонов, нанёсшие материальный ущерб. Всего по району было подтоплено 179 дворов и 1 школа, разрушен 141 дом, пострадали 1209 человек, произошёл падеж 159 голов домашнего скота. Материальный ущерб составил 1358,2 млн. тенге;

Наибольший ущерб был нанесён Сарыагашскому району области. Было подтоплено 1813 дворов, 5 школ, разрушено 209 домов, пострадали 9869 человек, произошёл падеж 306 голов домашнего скота. Общий материальный ущерб по району составил 11478,388 млн. тенге.

В посёлке Кокдала Каратальского района Алматинской области 28 февраля из-за обильных осадков, резкого таяния снега и вследствие прорыва головного канала, талыми водами подтопило 77 жилых домов (580 человек) и среднюю школу, разрушено 2 саманных дома.

Резкое потепление в марте привело к активному снеготаянию, что привело к паводковым ситуациям в городе Уральске Западно-Казахстанской области 22 марта из-за затопления паводковыми водами систем канализации произошёл прорыв канализационного коллектора в четырёх местах. В результате произошло отключение водоснабжения в пяти микрорайонах (№4,

№ 6, Северо-восток, Строитель, Айгуль) и по пр. Абулхаир хана.

Ориентировочно около 60 тыс. человек остались без воды.

В 2009 году для всех сезонов года были характерными резкие перепады температуры воздуха и выпадение значительных по суточному слою осадков. В результате интенсивного снеготаяния сброс талых вод по мёрзлому грунту привёл к формированию паводков с высокими расходами. Сильные осадки в виде дождей обусловили формирование ряда наносоводных паводков и оползней.

В результате прохождения тало-дождевых паводков в Аксуском районе Алматинской области 16 марта на территории Карасуского сельского округа

были размыты 2 моста местного значения, в Алакольском районе на территории Жыландинского сельского округа на автодороге местного значения у п. Тонкурус размыло асфальтное покрытие. В результате переполнения канала «Лайбулак» на территории Екпендинского сельского округа в п.

Екпенды оказались подтоплены 10 дворов, между населёнными пунктами Акжар и Коныр размыло мост. В Саркандском районе на территории Екиашинского сельского округа в урочище «Желисай» был смыт мост дороги местного значения Сарканд – Екиаши. В с. Екиаши, с. Койлык, города Сарканд произошло подтопление 5 жилых домов.

В Урджарском районе Восточно-Казахстанской области 27 марта паводковые воды с полей, расположенных в северо-восточной части сел Урджар, Акжар, Жанай, подтопили 675 земельных участков сел, хозяйственные постройки на 13 улицах, асфальтное покрытие автодороги республиканского значения Таскескен – Бахты на площади 150 м². Уровень талой воды достигал 10 - 15 сантиметров. Паводковая ситуация стабилизировалась 29 марта, образовавшиеся русла талых вод были перекрыты. 8 апреля в Катон- Карагайскм районе из-за обильного таяния снега и выпавших осадков в виде дождя повысился уровень воды реки Бухтарма. Превышение уровня воды составило от 30 до 60 сантиметров. Произошло подтопление 13 частных жилых домов в с. Сенное.

В результате ливневых дождей 18 марта в Южно-Казахстанской области произошло подтопление земельных участков и жилых домов в городе Шымкенте, в Сарыагашском и Мактааральском районах. Всего было подвергнуто подтоплению 30 земельных участков с жилыми домами и 4 земельных участка со зданиями общественного значения.

Из-за сильных осадков и паводковых вод в мкр. Шанырак-2 Ауэзовского района г. Алматы 22 мая произошёл прорыв самодельной насыпной дамбы. В результате были затоплены 20 жилых домов, 2 дома разрушены. В ликвидации ЧС были задействованы 15 человек и 4 единицы техники, из них 4 человека и 1 единица техники ДЧС города.

В городе Форт-Шевченко Тупкарагайского района Мангистауской области 27 сентября в результате ливневых дождей произошло подтопление 24 частных и 6 двухэтажных жилых домов.

В г. Шымкенте Южно-Казахстанской области 2 мая из-за неисправности ирригационной и водоотводной систем произошло подтопление 18 частных жилых домов и подвального помещения архива земельного комитета (ул.

Дулати) по улицам Верещагина, Токаева, Ташенова, Уалиханова.

11 июля в Сайрамском районе произошёл прорыв берега оросительного канала «Аламан» у с. Акбулак. В результате были подтоплены участки 27 домов, из них 3 жилых дома в угрожающем состоянии. Головной шлюз канала был перекрыт.

В 2010 году сверхнормативные запасы снежного покрова при повышении температуры вызвали паводки склонного стока, приведшие к затоплению населённых пунктов, разрушению автодорог и повреждению

коммуникационных систем. По Алматинской области в Аксуском, Алакольском, Жамбылском, Карасайском, Райымбекском, Саркандском, Уйгурском районах зафиксировано 24 случая природных ЧС паводкового характера.

По Восточно-Казахстанской области в Абайском, Зайсанском, Тарбагатайском и Урджарском районах зафиксировано 14 случаев. В Кордайском районе Жамбылской области зафиксировано 3 случая ЧС паводкового характера.

В результате выпадения осадков и таяния снега наиболее тяжёлая паводковая обстановка сложилась в Алматинской области. С 21 февраля текущего года подтоплению подверглись отдельные территории 42-х населённых пунктов 14-ти районов области. 11 марта в Коксуском районе области на участках Сары-Озек – Уштобе, Тауарасы – Майтобе создалась угроза размыва железной дороги. Было приостановлено движение 4 поездов (1150 человек) в обоих направлениях по данным участкам до завершения укрепительных работ.

11 марта в Аксуском районе области в с. Кызылагаш произошёл прорыв плотины с восточной стороны (водохранилище Ак-Ешке), в результате чего подтопило 467 дворов (2749 человек населения, из них граждане КНР 277 человек), ниже расположенную станцию Егинсу района и окрестности.

Водяной покров составил 1,5 – 1,8 метров. Ширина волны селевого потока составила 1,6 км, высота 3-4 метра. В результате ЧС уничтожено 80 % зданий, разрушено 460 жилых домов. Произошло крушение моста на автодороге республиканского значения Алматы–Усть-Каменогорск, размыло участок железнодорожного полотна сообщением Сарыозек–Уштобе. Кроме того, пострадали населённые пункты Актогай и Егинсу. Общее количество населения, понёсшего материальный ущерб – 3861 человек, потеря жилого фонда – 631 дом. Материальный ущерб составил 8200 млн. тенге.

В ходе поисково-спасательных работ были обнаружены тела 45 человек, из них 12 мужчин, 18 женщин и 15 детей (10 мальчиков, 5 девочек).

Осуществлено захоронение 1890 голов КРС, 13395 голов МРС, 20 лошадей, более 170 туш домашней птицы, кошек и собак.

Не менее тяжёлая обстановка сложилась в Восточно-Казахстанской области. За зимний период 2009-2010 года на территории области снега выпало больше нормы в 2-4 раза, а в отдельных районах в 6 раз. Соответственно в весенний период создалась чрезвычайно сложная паводковая обстановка на всей территории области. Из-за резкого потепления в середине марта произошло подтопление 24 населённых пунктов в Абайском, Аягозском, Зайсанском, Курчумском, Тарбагатайском и Уланском районах.

В результате паводками нанесён следующий ущерб: количество домов, не подлежащих восстановлению составило 536, требующих ремонта – 621;

разрушено 6 мостов, 27,5 км улиц населённых пунктов, 65,2 км автодорог, 3 объекта образования, 4 объекта здравоохранения, 1 объект культуры, 1 здание сельского Акимата, 18 водопропускных сооружении, 34,2 км водопроводных

сетей, 13,3 км линий электропередач, 3 гидротехнических сооружения. От наводнения пало 3906 голов крупно-рогатого скота, 18760 голов мелко- рогатого скота и 648 лошадей. Общий материальный ущерб составил свыше 8,5 млрд. тенге.

22 мая в Сарыагашском районе Южно-Казахстанской области в результате сильных проливных дождей произошло подтопление 54 жилых домов (г. Сарыагаш, а\о Куркулес, Жанаталап, Дастан, Ак-уй, Торт там, Дарбаза). 13 июня в г. Сарыагаш подвергся подтоплению 61 жилой дом, из них в а\о Жылга - 59 домов, 1 дом разрушен.

В 2011 году в период низких температур воздуха происходило частичное перемерзание русел небольших рек юго-востока и востока, что приводило к формированию зажоров на окраинах населённых пунктов и заторам льда.

В Алматинской области 10 января в Уйгурском районе из-за прорыва левого берега р. Шарын произошло подтопление 130 дворов и хозяйственных построек из 243 домов жилого сектора, частично 100 домов, 16 домов затоплены выше фундамента.

15 марта в Талгарском районе в результате таяния снега с верхних предгорных полей произошло подтопление дворов 34 жилых домов.

В Южно-Казахстанской области 6 января в Сарыагашском районе от размыва реки Келес деформирован железобетонный мост областного значения, расположенный через реку между аульными округами Жузимдик и Берлису.

Длина моста 25 м, ширина 7 м. В результате размыва один пролет моста длиной 6 м просел на 2 метра. Движение автотранспорта и пешеходов через мост было приостановлено.

В Западно-Казахстанской области в период с 12 по 25 марта возникла угроза подтопления талыми водами жилых и хозяйственных объектов на территориях Казталовского, Таскалинского, Зеленовского, Жангалинского и Теректинского районов. С 6 по 9 апреля в результате обильного снеготаяния произошло подтопление талыми водами жилых домов на территориях Чингирлауского, Таскалинского, Зеленовского, Теректинского районов и города Уральск. Размыто 3 участка автомобильных дорог, на 11 участках произошли переливы воды через дорожное полотно.

11 апреля произошёл интенсивный подъем уровней воды по рекам Урал (с 6 по 16 апреля, общее повышение уровня составило на 708 см), Чаган, Деркул, Чижа 1, Чижа 2, Быковка, Калдыгайта, Илек. За сутки от 3 до 310 см и с каждым днем продолжался подъем уровня воды. По рекам Деркул, Чижа 1 и Быковка уровень воды достигала опасных отметок.

В областном центре:

- из-за отсутствия ливневой канализации и планировки территории большинство микрорайонов г. Уральска и дачных массивов оказались затопленными: 12 домов мкр. Северо-Восток, 10 домов п. Деркул. Размыты 3 участка автомобильных дорог, на 6 участках - переливы воды через дорожное полотно.

в Чингирлауском районе: