Надежная и безопасная эксплуатации грунтовых дамб: как ее обеспечить

Ошибки и нарушения, допущенные при возведении грунтовых дамб, критический износ отдельных узлов и оборудования при отсутствии надлежащего ремонта и обслуживания сооружений вкупе с природными катаклизмами приводят к крупным авариям с катастрофическими экономическими, экологическими и социальными последствиями.  Расскажем о требованиях, которые предъявляются к строительству и эксплуатации дамб, а также о решении, разработанном СМИС «Эксперт», которое поможет предотвратить аварии на дамбе.

Термины и определения: распутать запутанное

Дамба —это не плотина

Эксперты отмечают, что не только в публикациях СМИ, но и в научной литературе по теме гидротехнических сооружений нередко понятия «дамба» и «плотина» используются произвольно, противоречиво. Чаще всего «плотина» вместо «дамба».

Источником являются противоречия в самой нормативной документации разного времени (уточнения определений, их актуализация в последующих редакциях). В то же время для самих специалистов отрасли (инженеров-гидрологов) разница между «дамбами» и «плотинами» проста и очевидна. 

Чтобы разобраться с терминологией посмотрим разные редакции ГОСТ.

Согласно базовой редакции ГОСТ 19185-73 «Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения»:

• плотина — водоподпорное сооружение, перегораживающее водоток и его долину для подъема уровня воды;

• дамба — гидротехническое сооружение в виде насыпи для защиты территории от наводнений, для ограждения искусственных водоемов и водотоков, для направленного отклонения потока воды.

Таким образом, здесь все просто: ГТС, которое перегораживает водоток, создает подпор (подъем уровня воды), — это плотина. Классический пример использования плотин — подпорные гидроузлы. С помощью плотины создают подпор для обеспечения подачи воды в некое сооружение, например, канал оросительной сети.

Дамба — ограждающее сооружение, водоток не перегораживает, она служит для накопления воды (с целью хозяйственного использования), регулирования потока и/или для защиты территории от подтопления. Но некоторые виды дамб (противопаводковые) все же предназначены время от времени выдерживать значительный напор воды, а значит должны быть построены с расчетным запасом прочности, который соответствует максимально исторически отмечаемому в этом месте уровню подъема воды.

Дамбы, как правило, строят из грунта (в нормативной документации строго регламентировано, из каких именно грунтов, в каком соотношении и в какой допустимой последовательности укладываются слои грунта).

Для строительства плотин используют самые разные материалы — грунт, бетон и железобетон, дерево, сталь и различные комбинации материалов. Чисто бетонных плотин — единицы (крупнейшие ГЭС федерального значения.

В последней (актуальной) редакции того же ГОСТ Р 70214-2022 «Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения»:

• дамба — гидротехническое сооружение, предназначенное для защиты территории от затопления, ограждения искусственных водоемов и водотоков, направленного отклонения потока воды, ограждения хранилищ жидких отходов;

• дамба (грунтовая дамба) — гидротехническое сооружение, представляющее собой грунтовую насыпь трапецеидального сечения для регулирования водных потоков, иногда для защиты от снежных лавин и т. п.

А вот в следующих определениях уже скрыт некий «парадокс», источник противоречивого, с точки зрения инженерной логики, употребления термина:

• грунтовая плотина — плотина, возводимая из грунтовых материалов (песчаных, суглинистых, глинистых и др.) и имеющая в поперечном сечении трапецеидальную или близкую к ней форму;

• бетонная плотина — плотина, основные конструкции которой выполнены из бетона;

• каменно-земляная плотина (фактически дамба, что соответствует и функции, и материалу) — плотина из грунтовых материалов, тело которой состоит частично из песчаных или глинистых грунтов, а частично из крупнообломочных грунтов;

• каменно-набросная плотина — плотина из грунтовых материалов, возведенная из крупнообломочных грунтов с негрунтовыми противофильтрационными устройствами;

• дамба — гидротехническое сооружение, предназначенное для защиты территории от затопления, ограждения искусственных водоемов и водотоков, направленного отклонения потока воды, ограждения хранилищ жидких отходов.

Как видим, нормативные документы не добавляют ясности в терминологии

Так называемые бетонные плотины (дамбы) за редкими исключениями (крупнейшие плотины федерального значения — Братская или Саяно-Шушенская ГЭС) не строятся полностью из бетона.

Крепление верховых откосов выполняется из бетонных или железобетонных плит или каменной наброски (каменно-набросные плотины), низовых — посевом трав. Плотины взаимодействуют с собственным основанием и берегами и даже — за счет модульной структуры — с разными элементами в своем составе.

Поэтому, повторяем, в строгом понимании плотинами следует считать лишь гидротехнические сооружения напорного фронта, которые строят на пути (поперек) потока для создания разницы уровней воды до (верхний бьеф) и после (нижний бьеф) них.

Так как плотины рассчитаны на постоянное давление (напор) воды, они являются гидродинамически опасными объектами (это гидротехнические сооружения I и II классов опасности), проектируются и возводятся с большим запасом прочности и надежности.

Остальные ГТС можно отнести к ограждающим дамбам.

Критерии классификации гидротехнических сооружений

До 1 сентября 2024 г. ГТС классифицируются в зависимости от:

• высоты и типа грунта оснований;

• назначения и условий эксплуатации;

• максимального напора на водоподпорное сооружение;

• последствий возможных гидродинамических аварий.

В процессе идентификации ГТС относят в одному из четырех классов (от I до IV в порядке убывания) в зависимости от критериев, которые определены Постановлением № 1607:

I класс — ГТС чрезвычайно высокой опасности;

II класс — ГТС высокой опасности;

III класс — ГТС средней опасности;

IV класс — ГТС низкой опасности.

С 1 сентября 2024 года Постановление Правительства РФ № 1607 утратит силу.

После 1 сентября 2024 г. ГТС будут классифицироваться в зависимости от[1]:

• частоты нарушений критериев безопасности, установленных декларацией безопасности ГТС:

• уровня ответственности, определяемого в соответствии с объемом экономических, социальных и экологических последствий разрушения ГТС[2] (в млн руб.):

Помимо этого, ГТС систематизируют и группируют по ряду характерных признаков:

• обслуживаемой отрасли народного хозяйства;

• условию использования;

• назначению;

• капитальности;

• конструкциям.