РД 09-391-00

РУКОВОДЯЩИЕ ДОКУМЕНТЫ ГОСГОРТЕХНАДЗОРА РОССИИ


МЕТОДИКА
РАСЧЕТА ЗОН ЗАТОПЛЕНИЯ ПРИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЯХ
НА ХРАНИЛИЩАХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОТХОДОВ
ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

     
Дата введения 2000-11-04

УТВЕРЖДЕНА постановлением Госгортехнадзора России от 04.11.00 N 65

Разработчики:

А.А.Шаталов, З.А.Плужникова, Р.А.Стандрик (Госгортехнадзор России)     

Ю.Ф.Некрасов, В.В.Агентов, В.В.Платонов, А.Л.Татаринов, Т.А.Митрофанов (ЗАО "Экоцентр-Агрохимбезопасность")

Л.И.Кондратьев, Л.И.Кондратьев (ГНЦ РФ ВОДГЕО)

ВВЕДЕНИЕ

Методика предназначена для расчета зон затопления и количественной оценки уровня безопасности при гидродинамической аварии на эксплуатируемых и проектируемых хранилищах шламов, жидких производственных отходов, стоков и технических вод (далее  - хранилища).

При разработке Методики расчета зон затопления при гидродинамических авариях на хранилищах производственных отходов химических предприятий (далее - Методика) учтены требования следующих документов:

Федерального закона Российской Федерации от 21.07.97 N 117 "О безопасности гидротехнических сооружений*";

_______________

* Далее ГТС.

Постановления Правительства Российской Федерации от 06.11.98 N 1303 "Об утверждении положения о декларировании безопасности гидротехнических сооружений".

В Методике учтены особенности хранилищ отходов химического промышленного комплекса, в том числе:

наличие в хранилищах высокотоксичных и токсичных веществ, веществ, представляющих опасность для окружающей природной среды (далее -  вредных веществ);

размещение хранилищ на местности с относительно плавными формами рельефа недалеко от поверхностных водоемов, на промплощадках предприятий, в непосредственной близости от населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий;

устройство ограждающих дамб из песчаных, супесчаных и суглинистых грунтов.

Методика может быть использована для расчета зон затопления и количественной оценки уровня безопасности при авариях на хранилищах предприятий других отраслей промышленности.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При аварии на хранилищах отходов и стоков происходит разрушение ограждающих дамб и разлив содержимого хранилищ, вызывающий:

затопление окружающих территорий, в том числе мест временного или постоянного присутствия человека, зданий и сооружений;

распространение волной прорыва вредных веществ, которое приводит к загрязнению почв и земель, грунтовых вод, поверхностных водоемов, источников питьевого водоснабжения.

1.2. Опасность аварий определяется последствиями возникающих чрезвычайных ситуаций (ЧC).

1.3. При разработке Методики использованы традиционные положения теории русловых процессов, безнапорного гидротранспорта грунтов, а также Рекомендации по расчету охранных зон хвостохранилищ, выпущенные ВНИИПИ механической обработки полезных ископаемых (МЕХАНОБР) в 1984 году [1-7].

1.4. Методика позволяет определить показатели, характеризующие аварию и ее последствия:

границы зоны затопления;

время образования прорана (время от начала до полного истечения жидкости из хранилища);

размеры прорана;

расходы и объемы жидких отходов, выливающихся по мере развития прорана;

высота, скорость и гидродинамическое давление волны прорыва по пути движения;

параметры загрязнения вредными веществами почвы, грунтовых и поверхностных вод;

показатели последствий аварий по воздействию волны прорыва на человека, здания и сооружения;

показатели последствий аварий по воздействию на окружающую природную среду.

1.5. Методика предназначена для использования:

предприятиями и организациями, эксплуатирующими хранилища;

проектными и экспертными организациями;

другими организациями по роду своей деятельности связанными с обеспечением безопасности хранилищ;

при декларировании безопасности ГТС;

при определении возможности дальнейшей эксплуатации хранилищ и других работах, в которых требуется количественная оценка уровня безопасности.

1.6. Полученные показатели последствий аварии могут быть использованы при оценке ущерба окружающей природной среде, материальных потерь, границ зон поражающих факторов и классификации ЧС.

1.7. Основные термины и определения, используемые в методике.

Затопление - повышение уровня воды водотока, водоема или подземных вод, приводящее к образованию свободной поверхности воды на участке территории [8, 9].

Катастрофическое затопление - территория, на которой затопление имеет глубину 1,5 м и более и может повлечь за собой разрушения зданий и сооружений, гибель людей, вывод из строя оборудования предприятий [10].

Зона затопления - зона, в пределах которой происходит движение потока, образующегося при разрушении дамбы (плотины) [8, 11].

Почва - природное образование, слагающее поверхностный слой земной коры и обладающее плодородием [12, 13].

Плотность сухого грунта - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к его первоначальному объему [14].

Плотность частиц грунта - масса единицы объема грунта без учета пор или масса единицы объема твердых частиц грунта [14].

Вода грунтовая - гравитационная вода первого от поверхности земли постоянно действующего водоносного горизонта, расположенного на первом водоупорном слое [13].

Коэффициент фильтрации - скорость фильтрации воды при градиенте напора, равном единице, и линейном законе фильтрации [14].

Градиент напора - отношение разности напора воды к длине пути фильтрации [14].

Инфильтрация - проникновение атмосферной или поверхностной воды в породы и почвы [14].

Авария - опасное техногенное происшествие, создающее угрозу жизни и здоровью людей, приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного и транспортного процесса, нанесению ущерба окружающей природной среде [8, 15, 16].

Гидродинамическая авария - авария на ГТС, связанная с распространением с большой скоростью воды и создающая угрозу возникновения чрезвычайной техногенной ситуации [8, 15, 16].

Чрезвычайная ситуация - обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии на ГТС, которая может повлечь, или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей [8, 16].

Предельно-допустимая концентрация - максимальная концентрация, при которой вещество не оказывает прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения (при воздействии на организм в течение всей жизни) и не ухудшает гигиенические условия водопользования [8].

Опасные отходы - отходы, которые в силу их реакционной способности или токсичности представляют непосредственную или потенциальную опасность для здоровья человека или состояния окружающей среды самостоятельно или при вступлении в контакт с другими отходами и окружающей средой [8].

Загрязняющие вещества - химические соединения, повышенное содержание которых в биосфере и ее компонентах вызывает негативную токсико-экологическую ситуацию [8].

Прудок-отстойник - водоем, в котором происходит осветление в процессе намыва [8].

2. РАСЧЕТ РАСПРОСТРАНЕНИЯ  ОТХОДОВ*,
СОДЕРЖАЩИХСЯ В ХРАНИЛИЩЕ, В СЛУЧАЕ РАЗРУШЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩЕЙ ДАМБЫ

___________________

* Отходы - жидкие производственные отходы, стоки и технические воды.

2.1. Основные положения, принимаемые при расчете

2.1.1. Процесс разрушения хранилища, образования прорана и движения образующегося при этом потока отходов является сложным. Неравномерный и неустановившийся характер движения потока по всей трассе растекания обусловливают переменные значения его гидродинамических параметров [1-7], поэтому для упрощения расчетов рассматриваемый процесс разделяется в расчетном отношении на два этапа:

1) расчет образования прорана и расчет параметров потока в сечении у подошвы откоса дамбы;

2) расчет максимальных параметров потока по трассе растекания.

2.1.2. В Методике приняты следующие допущения:

расчет производится для глубины слоя жидкости и несконсолидированных отходов не менее 25 см;

отходы в хранилище могут представлять собой однородный или неоднородный состав;

поперечное сечение прорана принимается прямоугольным и постоянным по всей длине прорана;

после образования прорана жидкость растекается по местности, имеющей естественный уклон;

гидравлический прыжок, возникающий  на переходе потока с участка с уклоном дна больше критического на участок, где уклон меньше критического, - не рассматривается [17, 18].

2.2. Расчет образования прорана (процесса разрушения дамбы)

2.2.1. В расчетах приняты следующие основные обозначения:

 - максимальная глубина вытекающего из прудка слоя жидкости и несконсолидированных отходов, м;

- площадь хранилища по максимальной отметке гребня дамбы, м;

 - полный объем отходов в хранилище, м;

- ширина гребня дамбы, м;

- заложение внутреннего откоса дамбы*, м/м;

_____________________

* Отношение длины горизонтальной проекции откоса к высоте откоса.

- заложение внешнего откоса дамбы, м/м;

- плотность частиц грунта, т/м;

    - плотность жидкости в поверхностном слое, т/м;

- плотность жидкости в слое, расположенном на глубине, равной 1/2 толщины слоя жидкости и несконсолидированных отходов, т/м;