МИНИСТЕРСТВО ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КОКШЕТАУСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
№4(8), 2012
ВЕСТНИК
КОКШЕТАУСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА МИНИСТЕРСТВА ПО ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КОКШЕТАУ 2012
УДК 614.8 (082) ББК 68.69 (5Каз)
Вестник Кокшетауского технического института Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Казахстан № 3(7) – К.: КТИ МЧС РК, 2012. – 87с.
Журнал зарегистрирован Министерством культуры и информации Республики Казахстан. Свидетельство о постановке на учёт СМИ № 11190-Ж от 14.10.2010 г.
РЕДАКЦИЯЛЫҚАЛҚА
Бас редактор – СҰЛТАНҒАЛИЕВ А.М.; бас редактордың орынбасары техника ғылымдарының докторы ШӘРІПХАНОВ С.Д.; редакциялық алқа мүшелері: техника ғылымдарының докторы, професор ИГБАЕВ Т.М.; техника ғылымдарының докторы, професор МУКАНОВ А.К.; техника ғылымдарының докторы, професор КОШУМБАЕВ М.Б.; физика – математика ғылымдарының кандидаты РАИМБЕКОВ К.Ж.; филология ғылымдарының кандидаты КӘРІМОВА Г.О.; техника ғылымдарының кандидаты КӘРМЕНОВ Қ.Қ.; техника ғылымдарының кандидаты КӘРДЕНОВ С.А.; филология ғылымдарының кандидаты ШАЯХИМОВ Д.Қ.; филология ғылымдарының кандидаты ҚАСЫМОВА С.К.
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Главный редактор – СУЛТАНГАЛИЕВ А.М.; заместитель главного редактора доктор технических наук ШАРИПХАНОВ С.Д.; члены редакционной коллегии: доктор технических наук, профессор ИГБАЕВ Т.М.; доктор технических наук, профессор МУКАНОВ А.К.;
доктор технических наук, профессор КОШУМБАЕВ М.Б.; кандидат физико-математических наук РАИМБЕКОВ К.Ж.; кандидат филологических наук КАРИМОВА Г.О.; кандидат технических наук КАРМЕНОВ К.К.; кандидат технических наук КАРДЕНОВ С.А.; кандидат филологических наук ШАЯХИМОВ Д.К.; кандидат филологических наук КАСЫМОВА С.К.
«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; методы, методика, аппаратура, техника; проблемы обучения.
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 МЧС Республики Казахстан, 2012
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Кошумбаев М.Б. - д.т.н., Академик МАИ при ООН, профессор АО «КазНИИ Энергетики имени академика Ш.Ч.Чокина»,
Квасов П.А., Мырзакулов Б.К., Ержан А.А. - АО «КазНИИ Энергетики имени академика Ш.Ч.Чокина»,
Аюбаев Т.М. – главный специалист Департамента стратегического планирования, информационно-аналитической работы, науки и новых технологий МЧС Республики Казахстан
ПРОТИВОСЕЛЕВЫЕ И ПРОТИВОПАВОДКОВЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ В последние годы активизировались чрезвычайные ситуации (далее –ЧС), связанные с весенними паводками и селевыми выбросами. Для борьбы с затоплением и селевыми потоками подразделения МЧС Республики Казахстан принимают меры по ликвидации последствии ЧС. Из опыта известно, что сели и паводки всегда являются неожиданностью для государственных органов и собственников имущества, которые оказались в зоне ЧС. К сожалению, разработанные программы по повышению безопасности гидротехнических сооружений и противоселевым мероприятиям АО «КазНИИ Энергетики имени академика Ш.Ч.Чокина» не финансируются и многие техногенно опасные объекты не имеют схем защиты от паводков и селей, а также не разработаны превентивные мероприятия в случае ЧС. Тем не менее, литературный обзор и патентный поиск показывают наличие множества разработок, которые могли быть использованы как защитные меры от селей и паводков.
Как известно, селевые потоки имеют большую инерционность и периодичность выбросов. Для защиты от селевых потоков желательно использовать подвижное селезащитное сооружение (а.с. № 1366583), которое состоит из отдельных элементов, образованных из трех наклонно установленных металлических балок (рельсов), пересекающихся посередине их длины и скрепляемых в местах пересечения балок (противотанковые ежи). Применение таких конструкции позволяет создать временную преграду за счет селевой массы.
Для исключения размыва основания плотины из местных материалов, облегчения массы элементов и упрощения геометрической формы сооружения разработана конструкция на арочном фундаменте (комбинация двух изобретений по а.с. 1606584, 1670030).
Сооружение состоит из трапецеидальной плиты с двумя отверстиями разных диаметров, опорной шайбы с коническими уширениями, стойки периодического сечения и из арочного фундамента. Трапецеидальная плита снабжена с двух сторон параллельными желобами и образует при сборке сплошной кривой диск, опирающийся на берег русла и на стойки. После завершения монтажа плит их желоба омоноличиваются бетонным раствором, образуя шпонки против сдвига. Стойки армированы пространственным стальным каркасом.
Комбинация плит с опорными шайбами по высоте создает сквозные каналы. Нижние концы стоек заделываются в арочную железобетонную площадку, установленную на селевых отложениях русла. Такие конструкции позволяют остановить селевый поток и снизить киническую энергию паводковых вод.
В других странах при небольших паводках и селевых потоков используют небольшие плотины, например, в Италии практикуются мелкие гидротехнические сооружения типа плотин-запруд в сочетании с лесомелиоративными мероприятиями. Наиболее распространенным типом поперечных сооружений во Франции являются запруды, которых здесь построено несколько десятков тысяч. Материалами запруды являются дерево и сухая каменная кладка [1]. При больших паводках и селях используются более эффективное сооружение арочного типа. Кроме того, применяются мелкие сетчатые запруды, габионные плотины.
Стоимость таких сооружений на 60 % дороже стоимости обычного гравитационного, однако, его преимущество заключается в более легкой и быстрой очистке емкости от наносов, которую осуществляют скреперами, экскаваторами, фронтальными погрузчиками на гусеничном ходу и мощными автомобилями-самосвалами.
Эксплуатация селеуловителя на р. Акжар (Алматинская область) подтвердила высокую эффективность сборных пространственных железобетонных сооружений против селевых потоков с максимальным расходом до 50 м3/с.
Основными причинами разрушений гидротехнических сооружений являются подмыв их основания или обход потоком их торцов, в некоторых случаях, переливание селевого потока через верхние грани сооружения с образованием воды и камнепадов. Такой характер разрушения наблюдался на селезащитных сооружениях на р. Дуруджи (Грузия) и р. Акжар вблизи г. Алматы.
Интересная конструкция селеуловителя (Франция) представляет собой наклонные решетки, образуемых горизонтально расположенными параллельно друг другу стержнями, свободно входящими в опорные береговые массивы. В случае широкого русла устраиваются промежуточные опорные массивы. Решетке придается наклон по течению или против течения по углу естественного откоса, чтобы снять статическое давление селевых отложений на решетки.
Размыв русла реки паводками и селями предотвращается размещением в русле поперечных бетонных поясов. Для исключения расслоения поясов разработана конструкция нового сооружения с сейсмическим поясом (а.с. № 1361241) [2]. Тросы, обжимающие клинообразные блоки по вертикали (а.с. № 1182104; 1361241), затрудняют монтаж и демонтаж блоков. Кроме того, опасным местом арочного сооружения являются полки клинообразных двутавровых блоков, которые первыми могут разрушаться при динамических нагрузках из-за недостаточной прочности по сравнению с другими сечениями блока.
Для защиты дорог, расположенных вдоль склона, в основном применяются запруды продольного типа, которые сооружаются в виде земляных сплошных дамб, траншей, железобетонных заграждений и различных типов стальных и бетонных сипай. В плане они имеют большую протяженность, их сплошные стенки могут образовывать непроветриваемую полосу. Кроме того, массивные элементы этих сооружений закреплены на жестких фундаментах, что полностью исключает перемещения, в результате этого запруды быстро заполняются наносами или разрушаются.
Из класса сквозных легких железобетонных сооружений по надежности работы, быстроте монтажа и экономичности выделяется сооружение, построенное в ущелье Кокчек на р. Большая Алматинка. Это быстровозводимые сооружения и они могут быть использованы на месте разрушенных селеуловителей. Такое сооружение более сейсмостойкое, так как при сейсмических воздействиях свободно связанные блоки допускают незначительные сдвиги и повороты. При этом не появляются трещины, разрушения и резонансный режим колебаний всего сооружения. Энергия сейсмических воздействий расходуется на преодоление трения между блоками и тросами.
Для защиты дорог используются решетки из металлических прутьев или тросов.
Известна селеулавливающая решетка (а.с. № 1341320), которая состоит из стоек, расположенных рядами на склоне гор вдоль дороги и шарнирно прикрепленных к фундаменту, и из горизонтально расположенных тросов, соединенных со стойками и подпорной стенкой. Решетка также снабжена удерживающими тросами, находящимися с обеих сторон стоек и прикрепленными к ним и к фундаментным опорам на дне русла. Для усиления конструкции могут быть использованы железобетонные балки. Наклонное расположение железобетонных балок-триад повышает жесткость сооружения на 80 %, обеспечивает режим работы всех элементов на восприятие продольных сжимающих усилий.
Применение различных конструкции селеуловителей приводит к созданию искусственной плотины из местного материала. Масса селевого потока осаждается с верховой и низовой сторон стоек в виде плотины из грунта с верховым откосом переменной крутизны и низовым откосом, наклоненным под углом естественного откоса. Как обычно, такие плотины могут существовать несколько лет, пока масса накапливаемой твердой фракции паводковых наносов не превысит критическую величину. Для снижения вероятности прорыва плотины проводится выемка камней и щебня в верхнем бьефе.
Малоэффективными являются широко распространенные в практике строительства запруды, сооружаемые в узких и крутых ущельях, для которых характерно прохождение насыщенных селевых потоков, из-за их быстрого заполнения наносным материалом и сложности работ по расчистке межбарражных заполнений.
На основе результатов анализа разрушения плотин можно сделать вывод о том, что мелкие селезадерживающие сооружения из металлических форм, стоек и тросов оказались не эффективными не только против селя, но и против крупного наносонесущего паводка. Такие одиночные плоские селезадерживающие запруды эффективны в условиях малых селеопасных бассейнов, где формируются незначительные паводковые расходы до 20 м3/с.
Как известно, селеносные реки Казахстана, которые несут угрозу инфраструктурным и частным объектам имеют большие расходы. Так в 2010 году на р. Коргос были зафиксированы селевые выбросы и нанососодержащие паводки доходили до 500 м3/с.
Практически все защитные сооружения в районе Международного Центра Приграничного Сотрудничества (МЦПС) были разрушены. На сегодняшний день для решения данной проблемы нет единого подхода. Организации, участвующие в тендерах по строительству защитных сооружений МЦПС, не имеют представления о новых конструкциях противоселевых и противопаводковых конструкции гидротехнических сооружений. В качестве примера, можно привести комбинированную конструкцию из связанных элементов.
Это облегченное сооружение дает возможность экономить материал за счет замены стенки клинообразных блоков (а.с. № 1182104) на две стойки разных диаметров и уменьшения количества слоев; упростить конструкцию, так как массивные блоки заменены легкими плитами и шайбами, которые нетрудно изготовить в любых строительных организациях;
улучшить их транспортирование и монтаж кранами средней мощности. Кроме того, допускается варьирование размеров сквозных каналов по высоте и их уклонов в зависимости от мощности селевых потоков, повышается эксплуатационная надежность за счет сохранения устойчивости на опрокидывание в случае размыва фундаментной части сооружения со стороны нижнего бьефа. Между каркасами имеются сквозные отверстия.
Стержни каркасов соединены между собой с помощью узловых листов и болтов. Расстояние между горизонтальными стержнями на нижнем участке заграждения меньше, чем на верхнем. Вертикальные стержни находятся на одинаковом расстоянии один от другого.
Как говорилось выше, для защиты грунта берегов и русла селеносной реки используются искусственные посадки кустарников и деревьев. Так в Китае для борьбы с селевыми потоками осуществляются посадка деревьев, дренирование воды, строятся различные ловушки для наносов, а также крупные земляные плотины.
В последнее время для защиты от паводков и селей начали сооружать бетонные и железобетонные запруды различных конструкций высотой более 8 - 10 м. Несколько таких запруд в сочетании с облесением площади, превышающей 2000 га, сооружены на водотоке Бурже (в бассейне р. Ибай, Франция). Поперечный профиль запруд трапецеидальный, в плане они часто имеют выпуклость в сторону верхнего бьефа, открылки и основания, глубоко врытые в грунт (на 1-2 м), порог водосливного отверстия вогнутого профиля.
Внедрение железобетона привело к появлению конструкции основания запруд с платформой (шириной до 2 м) и профилем в виде L, обращенной к верхнему бьефу, что повышает устойчивость против опрокидывания после пригрузки основания отложениями.
В теле ретардационной запруды предусмотрены большие отверстия (окна). Часть расхода потока под давлением проходит через отверстия, остальная часть - через водослив, что дает возможность расщепить поток на ряд струй, имеющих различные скорости на выходе. Так как каждая струя находится под разным гидротехническим давлением на выходе, верхняя струя задерживается по отношению к средней, средняя - к нижней. В Югославии также строятся земляные запруды высотой 4 - 7 м с бетонными трубами d = 1 м и запруды из сборных железобетонных элементов.
Железобетонные шпонки между плитами предотвращают возможные взаимные сдвиги из плоскости по линии стыковки плит. Периодический профиль стоек за счёт конического уширения (а.с. № 1213116) исключает возможные сдвиги плит из плоскости диска, а также повышает сопротивляемость сечения на срез стоек между опорными шайбами. Поэтому диаметр опорных шайб со стороны верхнего бьефа больше, чем со стороны нижнего бьефа. Это связано с тем, что основной удар приходится на передние стойки. Цилиндрическая форма опорных шайб создает хорошую обтекаемость поверхности, тем самым повышает устойчивость против истирания влекомыми наносами. Опорные шайбы, в основном, работают на восприятие вертикальных нагрузок, так как на них опираются диски, а также защищают несущую стойку от непосредственного удара. Кроме того, они, допуская незначительные вращения, смягчают ударную нагрузку. Изменением диаметров опорных шайб регулируются параметры выходных и входных сквозных каналов.
Это необходимо для исключения закупорки сквозных каналов при прохождении через них селевых потоков.
Динамическое воздействие паводков и селевых потоков, как обычно, намного превышают возможности селезащитных сооружений. Для повышения эффективности гашения давления потока и продления срока службы разработаны несколько типов сооружений, которые способны перемещаться на некоторые расстояния совместно с селевыми потоками, снижая, таким образом, их разрушительную силу.
Однако недостаток предложенного сооружения состоит в том, что триады расположены в плане горизонтально, т.е. по отношению к поперечному удару падающих камней они работают в невыгодных условиях.
Чтобы снизить воздействие потока в поперечном сечении, разработаны сооружения арочного типа из клинообразных блоков. Такое сооружение с массивными опорами на концах построено в 1988 г. для защиты нижерасположенного автодорожного моста и предотвращения русловой эрозии на Кокчеке, левом притоке р. Большой Алматинки, где прохождение селей отмечается по нескольку раз в год, т.е. практически при каждом заметном ливне. Высота железобетонного блока составляет 1 м, длина 1,2 м. По бокам блока выполнены два полукруглых отверстия радиусом 15 см. Высота сооружения 6 м, длина - 21,8 м, ширина по гребню - 2 м, по основанию - 1,8 м. Сооружение полностью занесено селевыми отложениями в первый год эксплуатации. Демонтирование блоков для очистки емкости не представляется возможным из-за монолитного бетонного слоя по верху сооружения толщиной 0,4 м. Такой короткий срок эксплуатации сооружения связан с ограниченным диаметром сквозного канала. В настоящее время это сооружение служит не для перехвата и
удержания выносов, а лишь для трансформации крутых уклонов логов на более пологие уклоны, что лишь в некоторой степени способствует гашению энергии селевых потоков и отложению наиболее крупных фракций.
Плотины для перехвата твердого стока селевых потоков наиболее широко применяются в Японии, где построено свыше 4 тыс. противоселевых плотин, т.е. в среднем одна плотина на каждые 70 км2 территории, не считая других мелких противоселевых сооружений и конструкции [3]. Показательным в этом отношении является бассейн селеносной р. Юкава, в котором размещены 12 крупных (высотой более 10 м) противоселевых бетонных плотин, а также низконапорные запруды и берегозащитные стены.
Кроме того, сборные сооружения более сейсмостойкие, чем монолитные, так как блоки изготовлены облегченными и соединены между собой свободно, т.е. допускают взаимные сдвиги и повороты.
Для снижения сдвиговых напряжений разработан способ соединения сборных элементов сквозного сооружения (а.с. № 1213116). С обеих сторон цилиндрической плоскости сборных элементов наполняют конические уширения с сужением к серединной поверхности. При этом образуются стойки с периодически меняющимися сечениями. Угол наклона уширения составляет 45°, что увеличивает площадь поперечного сечения железобетонных столбов в 1,5 раза и повышает их сопротивление на 35 - 50 % при одинаковом расходе материалов по сравнению с элементами без уширения. Для повышения жесткости конструкции разработано сооружение с наклонными триадами (а.с. № 1182113) и с наклонными отверстиями на концах триады.
Существуют методы, которые позволяют малыми усилиями создать превентивные меры по защите от селей и паводков. Как пример можно рассматривать прямолинейные и слабоизогнутые в плане неармированные каменные и бетонные запруды выполняются на основе теории гравитационных стенок. Ширина гребня запруды равна 1 - 1,5 м, верховая грань вертикальная, уклон низовой грани 20 - 25 %. Длина пролета бетонных {прямолинейных в плане) запруд достигает 20 - 30 м; при больших пролетах запруды арочного очертания. Для уменьшения воздействия гидростатического давления высокие запруды строят в два этапа, причем ко второму этапу (наращиванию верхней трети) приступают только после полного занесения наносами ранее построенной части сооружений.
В Казахстане разработана высокоэффективная конструкция сооружения из прямолинейных элементов с тремя отверстиями (по краям и в середине) для фиксации со стойками. Экономичность сооружения с двухпролетными балками (а.с. № 1511323) по сравнению с другими сооружениями достигается в результате укрупнения стержней, упрощения монтажа и транспортирования. Как решение проблемы может быть железобетонная плоская триада и ее модификации, состоящие из элементов, соединенных под углом 120°, комбинация прямолинейных и дугообразных элементов с двумя отверстиями, балки с тавровыми окончаниями и прямолинейные двухпролетные балки с тремя отверстиями для стоек.
В Японии предложены плотины повышенной устойчивости, состоящие из двух взаимосвязанных сооружений разной высоты. В процессе прохода селевых потоков пространство между плотинами заполняется материалом селя, что способствует повышению ее устойчивости.
В США, в основном, строятся крупные плотины высотой до 60 м, например, в районе г. Лос-Анжелеса построено 19 плотин, 72 селехранилища [4], а также запруды из железобетонного ряда и металлического шпунта. Выбор типа сооружения определяется наличием подъездных путей, так как тяжелые железобетонные элементы могут доставляться на место лишь автомобильным транспортом. В необжитых и неосвоенных районах применяют конструкции из металлического шпунта, детали которых к месту строительства доставляют вертолетами. Запруды должны предотвращать ливневую эрозию, ведущую к
интенсификации склоновых процессов (осыпей, оползней, подмывов берегов и т.п.). Кроме того, каскад из двух сооружений, имеющих разные высоты и единую фундаментную часть, полностью исключает размыв основания и опрокидывание. Устраиваются также фильтрующие запруды, сквозные сооружения из металлических конструкций и из железобетонных элементов. С целью закрепления прирусловых участков используются отдельные форменные элементы из пространственных конструкций типа тетраэдра и сипая, укладываемых вдоль береговой полосы.
В Австрии широко распространены гидротехнические сооружения, барражи бетонные сквозные и из каменной кладки [5].
Многообразие предлагаемых конструкций позволяет подобрать наиболее рациональную конструктивную схему сооружения в зависимости от морфологии русла. В различных конструкциях возникаю вопросы, связанные с надежностью всей конструкции. В некоторых случаях решение локальной задачи позволяет повысить надежность всей конструкции. Укрепление балок позволяет регулировать размеры треугольных ячеек по всей площади и по высоте сооружения. В результате чего достигается рациональное расположение элементов, обеспечивающее перераспределение усилий, и повышается жесткость сооружения как в целом, так и отдельных его частей.
Одним из возможностей снижения селевого выброса является устранение его транспортирующей способности. В качестве противоселевых сооружений используются фильтрующие запруды (высотой до 10 м). Они строятся из бетона или из каменной кладки на цементном растворе. Фильтрующие устройства представляют собой три продольных канала (главный и два боковых) сборно-решетчатой конструкции. Назначение сооружения - образовать мощные отложения в предбарражной пазухе. Из-за быстрого отделения воды от наносов на фильтрующих каналах уменьшается транспортирующая сила селевого потока, откладывающего крупные наносы непосредственно на решетках каналов. В дальнейшем эти крупные отложения на решетках должны служить как новая дренажная система, развивающаяся при следующих паводках. Предлагаемые конструкции защитных сооружений способны задерживать средние по мощности селевые потоки с расходом до 100 м3/с. В качестве примера можно предложить арочное сооружение (а.с. № 1182104), которое выдерживает давление мощных селевых потоков, так как материалы сооружения работают в основном на сжатие, т.е. полностью используется его несущая способность. Кроме того, сборное арочное сооружение можно демонтировать и очистить его емкость от наносов.
В широких ущельях устраиваются сооружения с облегченными стержневыми элементами, соединенными со стойками шарнирно в горизонтальной плоскости) [1]. В некоторых случаях можно использовать наклонноступенчатые селеуловители, поперечные стержневые элементы, которые жёстко заделаны по торцам в железобетонные массивные треугольные рамы [6].
Применение конструкции сетчатого и решетчатого типов на склонах гор вдоль дороги является вполне целесообразным, так как в качестве материалов используются бывшие в употреблении канаты и рельсы и их монтаж на месте производства работ нетрудоемок и непродолжителен.
В ФРГ разработано заграждение для улавливания селевых потоков и плавающей древесины. Заграждение выполнено в виде решетки из стальных горизонтальных и вертикальных стержней, причем решетки образуют плоские каркасы, расположенные в направлении потока. Удар селевого потока конструкция принимают на себя, так как установлены в плане вогнуто в сторону верхнего бьефа. При превышении силы удара селевого потока удерживающих сил сооружения совершают сложное движение совместно с селевым потоком и принимают положение, противоположное первоначальному. Различные положения конструкции зависят от мощности селевого потока. Дискретное расположение элементов гасителя, допускающих перемещение и свободное соединение отдельных
элементов канатами, интенсивно рассеивает и поглощает энергию селевых потоков и уменьшает ударные нагрузки на конструкции.
Для упрощения монтажа и повышения несущей способности сооружения разработаны конструкции с жесткими треугольными стержневыми элементами (а.с. № 1654428), дугообразными стержневыми элементами (а.с. № 1423677), Г-образными элементами и крестообразными опорными элементами с раскосной структурой (а.с. № 1331942).
Большие комплексные работы по борьбе с эрозией и регулированию горных потоков ведутся в Болгарии, Чехословакии, Швейцарии и т.д.
Для снижения стоимости арочных конструкции предусмотрены комбинированные объекты. Конструкция может применяться и для устройства подпорных стен, малых архитектурных форм, в других сооружениях, где требуются повышенная надежность и экономичность, так как дает возможность уменьшить массу до 60 % по сравнению с неразрезной аркой.
На расширенных участках селеносного русла, т.е. в зоне конуса выноса, где крутизна берега уменьшается, скорость и глубина селевых потоков относительно малы, более эффективными являются облегченные селезащитные сооружения из унифицированных железобетонных стержневых элементов или решетчатые из комбинации тросов и стальных стержней [2].
Наиболее часто применяемые в Австрии запруды с горизонтальным расположением балок имеют просвет между элементами от 15 - 20 до 30 (100) см, высоту решетки 2,25 - 4 м;
ширину 3,5 - 5,5 м. Решетки изготовляют из полосовой стали, труб, рельсов. Сооружение выдерживает несколько натисков селевых потоков и (в течение одного года) полностью заполняется наносами, при этом в теле сооружения не обнаружено никаких следов разрушений. Такие сооружения могут выдержать любые катастрофические селевые потоки.
Наиболее распространенным методом борьбы с уже сформировавшимися селевыми потоками является перехват твердого селевого стока на различных участках водотока путем строительства различных сквозных металлических и железобетонных конструкций селезащитных сооружений. Такие сооружения строятся либо в транзитной зоне, либо в верховьях, в створах, где может быть обеспечена максимальная емкость верхнего бьефа.
Так, сооружение стержневого типа (а.с. № 1130658) монтируется на основе комбинации двух элементов: железобетонной балки-триады и опорных шайб, образующих цилиндрические стойки для арматурных каркасов с последующим заполнением бетоном.
При воздействии селевого потока плоский жесткий элемент, состоящий из трех железобетонных стержней, соединенных под углом 120°, работает на восприятие продольных сжимающих усилий. Разработанная конструкция позволяет изменить распределение внутренних условий в зависимости от структуры сооружения. Например, в лобовой части сооружения триады можно устанавливать чаще, а в удаленной - реже.
Соединение удерживающих тросов с фундаментными опорами представляет собой пучки. При прохождении селевого потока по руслу частично задерживаются влекомые им грязекаменная масса, а также другие твердые предметы (деревья, кустарник и т.п.). Гашение энергии потока происходит вследствие последовательного расчленения его на отдельные струи и соударения этих струй между собой. Эффективность гашения энергии селевого потока обеспечивается автономностью шарнирного крепления стоек к фундаменту, креплением удерживающих тросов к нескольким фундаментным опорам.
Преимущества этих сооружений - несложный монтаж, возможность вертикального наращивания и простота демонтажа для очистки емкости селехранилища с целью повторного использования.
Слабым местом арочного сооружения являются береговые опоры, незначительные перемещения которых во время землетрясения приводят к нарушению цельности каждого
горизонтального пояса, в результате чего происходит их расслоение с последующим разрушением всего сооружения.
В целом селезащитные сооружения стержневого типа соответствуют требованиям, предъявляемым к сооружениям для защиты инфраструктурных объектов, расположенных в русле рек. Облегченные элементы сооружения технологичны и унифицированы при минимуме типоразмеров. Унифицированные элементы соответствуют условиям транспортирования в труднодоступных горных районах. Сооружения экономичны по затратам материалов, трудовым и денежным ресурсам. Они дают значительно меньшую нагрузку на фундаменты по сравнению с массивными сооружениями и не подвергаются разрушениям при неравномерной осадке фундамента.
В Казахстане разработаны комбинированные конструкции противоселевых и противопаводковых потоков. Их применение позволит создать условия для превентивной защиты объектов, расположенных в зоне действия ЧС, связанных с селями и паводками.
Использование данных конструкции позволит снизить вероятность техногенных аварий на гидросооружениях и объектах инфраструктуры вдоль русла селеносных рек.
Список использованной литературы:
1. Херхеулидзе И.И. Сквозные, защитные и регулирующие сооружения на горных реках. - М.:. Гидрометеоиздат, 1967 - 131 с.
2. Байнатов Ж.Б. Искусственные защитные сооружения на горных автомобильных дорогах. - М., 1992. - (Итоги науки и техники. Сер. Автомоб. дороги / ВИНИТИ; т. 10).
3. Тевзадзе В.И. Борьба с эрозионно-селевыми явлениями в Японии // Гидротехника и мелиорация. - 1977. - В 2. - С. 107-111.
4. Квасов А.И. Селевые потоки и их воздействие на сооружения. - Алма-Ата: Наука, 1987. - 130 с.
5. Власов А.Ю., Перов В.Ф. Селевые явления в Австрии и борьба с ними // ХУ Всесоюз. конф. по противоселевым мероприятиям, (Ташкент, 1979) / ЦБНТИ Минводхоза СССР. - М., 1978.
6. Гагошидзе М.С. Селевые явления и борьба с ними. - Тбилиси: "Сабчота Сакартвело", 1970. - 386 с.
УДК 544(574)
Муканов А.К.- д.т.н., профессор КазНТУ имени К.И.Сатпаева
Жакан А.Ж.-, магистр, кафедра «Безопасность жизнедеятельности и защиты окружающей среды» КазНТУ имени К.И.Сатпаева
Шарипханов С.Д - д.т.н., заместитель начальника Кокшетауского технического института МЧС Республики Казахстан
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ПРОЯВЛЕНИЯ ОПАСНОСТЕЙ В ПРОЦЕССЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
МЕЖДУНАРОДНОГО ТРАНСПОРТНОГО КОРИДОРА АВТОДОРОГИ «ЗАПАДНАЯ ЕВРОПА – ЗАПАДНЫЙ КИТАЙ»
Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева (МОН Республики Казахстан) совместно с Чананским техническим университетом (Китай) и Кокшетауским техническим институтом МЧС Республики Казахстан выполняет научно-
исследовательскую работу на тему «Разработка логистических интегральных систем перевозки международных грузов «Восток-Запад» по реализации научно-технических программ и проектов между Правительством Республики Казахстан и Правительством Китайской Народной Республики о сотрудничестве в области науки и техники.
По мере экономического развития внутренних и особенно северо-западных провинций КНР своим главным приоритетом совершенствования торговой инфраструктуры связывает с кратчайшим трасконтинентальным сухопутным направлением, позволяющим достигать минимальных сроков доставки товаров на европейские рынки.
Для того чтобы диверсифицировать свою экономику, Казахстану необходимо запустить транспортные коридоры, которые бы стали неотъемлемой частью трансконтинентальных маршрутов товарообмена между азиатскими и европейскими странами. Это позволит ему стать государством, интегрированным в международную торговлю и, как следствие, неплохо зарабатывать на транзите грузов. Так, согласно докризисным оценкам экспертов, страны, через которые следуют грузы между Европой и Азией, ежегодно получают свыше $1 трлн.
Сегодня Европу и Азию связывают морской маршрут от восточного побережья Китая до средиземноморских портов, а также железнодорожные коридоры, в числе которых российский Транссиб и инициированный Европейским союзом проект ТРАСЕКА. При этом по территории центрально-азиатских стран осуществляется менее 1% торговли между континентами.
Завершение проекта позволит сократить сроки доставки грузов из Китая в Европу автотранспортом почти в 3,5 раза по сравнению с морским путем - до 10 суток. Такие конкурентные преимущества делают проект перспективным. Введение в эксплуатацию коридора даст рост транзитных грузопотоков по направлениям Китай - Центральная Азия, Китай - Россия - Западная Европа к 2015 году в 1,5 раза (до 1,2 млн.тонн).
Проведение исследований и прогнозные данные показали, что ожидается увеличение количества и последствий аварий и катастроф (если в настоящее время участвующих в ДТП автомобилей ограничивается двумя-тремя автомобилями, то при эксплуатации МТК количество автомобилей, участвующих в ДТП может возрасти до 30, а иногда – свыше 40 автомобилей).
Кроме того, маркетинг и прогнозирование перевозки грузов, основанных на сценарно- количественном методе исследования и данных исследований на тренажерной установке
«Имитатор экстремальных ситуаций» показывает увеличение числа аварий на автодорогах и их последствия (рисунок 1)
Рисунок 1 – Прогнозирование показателей автодороги
«Западная Европа – Западный Китай»
Анализ показывает, что данные числа аварий и их последствия в Республике Казахстан и России превышают по сравнению с данными западных стран в несколько раз, а себестоимость перевозки грузов – в 1,5 -1,8 раз.
В XX веке, по данным ООН, на дорогах планеты погибли 30 млн. человек! Цифра по масштабам сопоставимая с павшими во Второй мировой войне. А только за минувший год жертвами ДТП в мире стал 1 млн. 260 тыс. человек.
Не радует статистика и по нашей стране. Так, за последние 10 лет в Казахстане произошло свыше 127 тыс. ДТП, в которых погибли порядка 25 тыс. и получили ранения более 151 тыс. человек.
С начала года сотрудниками дорожной полиции выявлено свыше 1,4 млн. нарушений ПДД, в том числе 31,9 тыс., связанных с управлением транспортом в нетрезвом виде, 260,6 тыс. фактов превышения скорости; 24,2 тыс. – с выездом на полосу встречного движения.
Поэтому ставится задача организации перевозки международных грузоперевозок с использованием нетрадиционных методов.
В этой связи вызывает существенный интерес новое научное направление – логистика, т.к. применение принципов логистики позволит разработать систему перевозки международных грузов на основе системных структурных преобразовании.
Поэтому разработка теоретических основ организации перевозки международных грузов на базе концепции логистики является важным научно-практическим направлением.
Очевидно следующее, модели западной логистики не всегда подходят к отечественной научной и хозяйственной практике. Стратегия копирования западных систем – это стратегия ведомого, но не лидера. Внедрять в первую очередь необходимо философию логистики, позволяющую резко повысить эффективность процессов, складывающихся именно в наших условиях.
Поэтому развитие информационных технологий, новых схем взаимодействия элементов в интегрированную информационную систему управления, подход к информации как стратегическому ресурсу способствуют акцентированию внимания на таком перспективном и доказавшем свою состоятельность направления, как логистика.
Информационный подход к созданию и совершенствованию современных систем перевозки международных грузов должен стать основой методологического подхода логистики.
Организованы и проведены исследования транспортных и других потоков на основе моделирования грузовых перевозок по данным транспортных организаций Южно- Казахстанской области.
На основе моделирования грузовых и соответствующих им информационных потоков разработана ситуационная модель транспортных потоков «Западная Европа – Западный Китай». Составлены схемы грузовых и информационных потоков и их ситуационная модель.
С целью устойчивого и эффективного функционирования систем управления грузовыми и информационными потоками разрабатывается система управления адекватно реагирующая на разнообразные ситуации, возникающие при функционировании системы транспортного обслуживания автодороги.
Разработан и согласован перечень ситуаций, в том числе чрезвычайных, природного и техногенного характера. Прогнозирование криминальной ситуации на автодороге и прилегающей к ней территории осуществляется на основе данных МВД последних лет.
Безопасность движения характеризует способность транспортной системы функционировать в заданных пределах параметров, обеспечивающих выполнение транспортной задачи и исключающих либо минимизирующих нарушения, которые являются потенциальной или реализованной угрозой для жизни и здоровья пассажиров, сохранности подвижного состава, постоянных устройств и грузов, а также для окружающей среды.
Безопасность предполагает возможность изменять параметры движения в случае возникновения потенциальной угрозы для недопущения дальнейшего развития опасной ситуации путем подачи предупреждающего сигнала, снижения скорости, остановки транспортного средства и другими приемами.
Автомобильный транспорт давно стал самым опасным из всех способов передвижения, причем в несколько раз превосходящим по этому показателю все остальные виды транспорта, вместе взятые. Как известно, каждый год в дорожно-транспортных происшествиях в России гибнет от 35 до 40 тыс. человек. Ежегодно количество пострадавших на дорогах многократно превышает число жертв межнациональных конфликтов, катастроф, землетрясений и других стихийных бедствий.
Произведен анализ основных показателей риска гибели в ДТП в Казахстане и зарубежных странах, который представлен на рисунке 2.
Тревожные цифры, свидетельствующие о погибших и пострадавших на дорогах, затрагивают целый комплекс проблем, начиная от учебы водителей и кончая качеством изготовления автомобилей, запчастей, топлива и материалов, состоянием дорог, контролем за техническим состоянием автотранспортной техники в новых условиях, нормативно- правовой базой работы автотранспортников и рядом других вопросов. Заметную роль в решении проблем безопасности крупных городов играет своевременное и качественное информационное обеспечение автотранспортной деятельности.
