Программа школы "Оценка рисков в гидротехнике" впервые в вузах РФ была разработана и представлена в РУДН в 2009 году

1. 1
Отраслевая школа в РУДН
«Оценка рисков в гидротехнике»
Научный руководитель школы – проф., д.т.н. Ляпичев Ю.П.
(кафедра гидравлики и гидросооружений РУДН), научный руководитель
лаборатории«Безопасность гидросооружений», член Международной комиссии по
большим плотинам (ICOLD) и Международной ассоциации по гидроэнергетике
(IHA).
Организации-партнеры:
- ОАО «НИИЭС» (Научно-исследовательскийинститут энергетических сооружений,
энергетическая компания РусГидро), замдиректора по науке, к.т.н. Семенов И.В.
- ОАО "НИИ ВОДГЕО" (Научно-исследовательский институт водоснабжения,
канализации, гидросооружений и инженерной гидрогеологии), замдиректора по
науке, проф., д.т.н. Куранов Н.П., зав. лабораториигидросооружений, д.т.н Розанов
Н.Н.
Основы тематики школы
Программа «Гидрологическая и техническая безопасность гидросооружений» и
учебно-методический комплекс с таким же названием были разработаны в рамках
национального проекта «Образование» в РУДН на кафедре гидравлики и ГТС, в
которой была также создана Научно-учебная лаборатория с таким же названием.
Основная цель школы
1. Обучить слушателей школы основам оценки рисков в гидротехнике, включая
оценку безопасности ГТС, основных ущербов при их аварии и мониторинга их
состояния при эксплуатации с целью подготовки слушателей к участию в
программахпо обеспечениюбезопасности ГТС в РФ и странах СНГ и созданиюими
самостоятельныхпредприятийпо оценке безопасности ГТС и других потенциально
опасных сооружений и природных обьектов.
2. Научить слушателей школы использовать современные компьютерные
программы по оценке состояния ибезопасностиГТС и других опасных сооружений
и природных объектов (см. таблицу) в рамках этих самостоятельных предприятий.
Инновационность содержания программы школы
1. Впервые в практике наряду с детерминированной применяется вероятностная
оценка риска аварий ГТС (рекомендации Международной комиссии по большим
плотинам) с учетом наиболее опасных факторов, что позволяет разработать научно-
обоснованные мероприятия по обеспечению безопасности ГТС.
2. Впервые в практике производится стоимостная укрупненная оценка основных
ущербов при аварии ГТС: экономического, социального и экологического.
Объем занятий (бесплатные) – 72 часа (лекции – 48 час, семинары – 24 час)
На занятия приглашаются студенты (бакалавры 4 курса, магистры, специалисты) и
аспиранты, обучающиеся по специальности «Гидротехническое строительство»
в вузах Москвы (РУДН, МГСУ, МГУП и др.)
Занятия проходят в здании инженерного факультета РУДН (ул. Орджоникидзе, 3)
2-15 декабря ежегодно, по вторникам и средам с 15-20 до 18-30 час в ауд. 497 и 352.
Проезд: М. «Шаболовская», далее 2-я остановка на любом трамвае или пешком
По окончанию школы ее слушателям выдается государственный Сертификат.

2. 2
Контактные телефоны: (8-495) 955-08-31 (кафедра гидравликии ГТС);
Ляпичев Юрий Петрович: моб. тел: 8-910-4913416; е-mail: lyapichev@mail.ru
Состояние проблемы и обоснование работы школы
«Оценка рисков в гидроэнергетике и гидротехнике»
Гидроэнергетика - одно из наиболее эффективных направлений электроэнергетики
передовых стран мира. Кроме своего прямого назначения - производства
электроэнергии - гидроэнергетика решает дополнительно ряд важнейших для
общества и государства задач. Прямая выгода от них включает создание систем
питьевого и промышленного водоснабжения, развитие судоходства, создание
ирригационных систем в интересах сельского хозяйства, рыборазведение,
регулирование стока рек, позволяющее осуществлять борьбу с паводками и
наводнениями, обеспечивая безопасность населения. Гидроэнергетика является
инфраструктурой для деятельности и развития целого ряда важнейших отраслей
экономики и страны в целом. Каждая введенная в эксплуатацию
гидроэлектростанция становится точкой роста экономики региона своего
расположения, вокруг нее возникают производства, развивается промышленность,
создаются новые рабочие места. Гидроэнергетика является ключевым элементом
обеспечения системной надежности Единой Энергосистемы России, располагая
более 90% резерва регулировочной мощности.
В России рынок гидроэнергетики занимает только 20% общего объема
энергорынка, несмотря на явные преимущества ГЭС по сравнению с другими
типами ЭС – минимальную себестоимость выработки электроэнергии,
максимальную мобильность (быстрый переход из базисной в пиковую часть
графика нагрузки энергосистемы и обратно), минимальныйвред здоровью людей. В
странах БРИК гидроэнергетиказанимает намного большийобъем: до 30% в Китае и
Индии, 80% в Бразилии.
Сейчас состояниемногихгидросооруженийи ГЭС не удовлетворяет возросшим
требованиям безопасной эксплуатации, что подтвердила катастрофа на Саяно-
Шушенской ГЭС. Не вдаваясь в главную причину этой катастрофы, следует
отметить, что подобная авария ГЭС никогда в мире не происходила и сценарий ее
развития не укладывается в рамках нормальной эксплуатации ГЭС. Очевидно,
что наряду с известными причинами, увеличивающими риск аварии плотин и ГЭС,
существует ряд факторов, характерных сейчас для России и относящихся к разряду
организационных, социальных и экономических. К этим факторам относятся:
превышение нормативных сроков эксплуатации многих плотин и ГЭС, нарушение
работы их технологического оборудования,отсутствиепрофилактических ремонтов
и проверок этого оборудования, АСУ ГЭС, недостаточностью финансирования
научно-проектныхработ по обеспечению безопасности плотин и ГЭС, отсутствием
опыта разработки овременных компьютерных и информационно-диагностических
систем автоматизированного мониторинга состояния плотин и ГЭС и дефицитом
гидротехников-исследователей, имеющих требуемую подготовку в этой сложной
области.

3. 3
В магистерских программах ведущих университетов России (МГУ, МГСУ,
РУДН, МГУП и др.) и Европы отсутствует курсы по оценке рисков и безопасности
плотин и ГЭС, несмотря на очевидную ее актуальность для РФ и многихстран мира.
В связи с этим кафедра гидравлики и гидросооружений РУДН разработала и
создала в рамках национального проекта «Образование» научно-учебную
лабораторию (НЛ) «Гидрологическая и техническая безопасность ГС» (далее
«Безопасность ГС») и учебно-методический комплекс (УМК) с этим же названием,
включающий описание курса, программу и электронный учебник.
Основная цель школы
1. Обучить участников школы основам оценки рисков в гидротехнике включая
оценку безопасности гидросооружений, оценку основных видов ущербов при их
аварии и мониторинга их состояния при эксплуатации с целью активного участия
выпускников школы в федеральных и региональных программах по обеспечению
безопасности гидросооружений в РФ и странах СНГ.
2. Научить участников школы использовать современные компьютерные
программы для оценки безопасности гидросооружений (таблица).
Программы оценки рисков и безопасности гидросооружений
№ Код и название
программы
Владелец
программы,
ее статус
Операционная среда
(пред- и постпроцес
сорная обработка)
1 Проф. пакет CADAM. Расчеты статической и
сейсмической прочности и устойчивости
бетонных гравитационныхплотин.
Вероятностные расчеты (метод Монте–Карло)
этих плотин
Политехнический
университет
Монреаля (Канада),
свободный
Windows XP (пред- и
постпроцессор.
обработка,
визуализация, печать
данных)
2 Проф. пакет ModFlow-4. Расчеты
установившейся и неустановившейся
фильтрации в грунтовых основаниях и
сооружениях
Фирма Schlumberger
(Германия),
учебный
То же
3 Проф. пакет FLAC-5 (2D). Расчеты статического
и сейсмического НДС, устойчивости и
фильтрации в грунтовых и подземных
сооружениях
Корпорация ITASCA
(США),
лицензионный
То же
4 Проф. пакет FLAC/Slope. Расчеты статической и
сейсмической устойчивости грунтовых откосов
То же То же
5 Универс. пакет ADINA. Расчеты статич.,
сейсмич. и температур. НДС, устойчивости,
фильтрации в бетонных и грунтовых
сооружениях
Компания ADINA
(США),
учебный
То же
6 Проф. пакет MIKE-11. Одномерные
гидравлические и гидрологические расчеты
пропуска паводков (волны прорыва) и
последствия их воздействий в нижнихбьефах
гидроузлов
Компания DHI. Water
& Environmental
(Дания),
лицензионный
То же
7 Проф. пакет MIKE-21. Двухмерные гидравлич. и
гидрологич. расчеты пропуска паводков и
последствий их воздействий в верхних бьефах
То же То же

4. 4
Инновационность содержания курса, читаемого в школе
Инновационность содержания курса состоит в следующем:
1. Рассматриваемая в курсе методика оценка уровня и определения критериев
безопасности гидросооружений, разработанная в ОАО «НИИЭС» на основе
последних рекомендацийМеждународнойкомиссиипо большим плотинам, впервые
включает в себя 2 уровня критериальных значений диагностических показателей
поведения гидросооружений. Первый уровень – предупреждающий о наступлении
потенциально опасного состояния сооружения и требующий от его собственника
принятия оперативных мер, и второй – критический, требующий срочного ввода
ограничений на эксплуатацию сооружения (вплоть до быстрой сработки
водохранилища).
2. Впервые в практике оценки безопасности гидросооружений наряду с
детерминистической применяется статистическая (вероятностная) оценка риска
аварии бетонной или грунтовой плотины с разными сценариями аварий и учетом
наиболее «опасных» факторов, что позволяет разработать научно обоснованные
мероприятия по обеспечению безопасности плотин.
3. Впервые в практике оценки безопасности гидросооружений производится
стоимостная укрупненная оценка основных видов ущерба: экономического,
социального и экологического.
План-программа проведения школы
(аудиторная работа – 72 часа: лекций - 36 час, лабораторных работ – 36 час)
- Темы лекций:
Тема 1. Цели и задачи государственной программы «Безопасность
гидросооружений».
Актуальность проблемы. Федеральный закон о безопасностигидросооружений
(ГТС) и о страховании гражданскойответственностизапричинение вреда при
аварии ГТС. Программапредставления деклараций безопасности ГТС в РусГидро.
Тема 2. Основные причины аварий плотин различного типа.
Причины аварий грунтовых и бетонных плотин различного типа и времени их
постройки в разных странах (статистические данные Международной комиссии по
большим плотинам). Примеры разрушений крупных плотин с большим
экономическим и социальным ущербами.
Тема 3. Основы методики оценки уровня безопасности гидросооружений.
Общие положения методика оценки уровня безопасности ГТС (ОАО «НИИЭС»).
Структура факторов безопасности ГТС. Таблицы для ранжированной оценки
факторов и уровня безопасности эксплуатируемых ГТС. Примеры из практики
применения методики в ОАО «НИИЭС».
Тема 4. Основы методики определения критериев безопасности ГТС.
Общие понятия и положения методики определения критериев безопасности ГТС.
Основы определения критериальных значений диагностических показателей
состояния ГТС. Разработка прогностических математических моделей ГТС.

5. 5
Назначение и уточнение критериев безопасности на этапах проектирования и
эксплуатации.
Тема 5. Особенности определениякритериальныхвеличинразных
диагностическихпоказателей состояниягрунтовыхи бетонныхплотин.
Особенностиопределения критериальныхзначений диагностических показателей
состояния бетонных и грунтовых плотин: осадки и горизонтальные перемещения
плотин, трещинообразование в водоупорных элементах плотин, фильтрационная
прочность и фильтрационные расходы грунтовой плотины и ее основания.
Тема 6. Примеры определения критериальных значений диагностических
показателей состояния различных ГТС.
- определения критериев безопасности гравитационной бетонной водосливной и
грунтовой плотин Воткинской ГЭС на р. Кама;
- определения критериев безопасностиарочно-гравитационнойбетоннойплотины
Саяно-Шушенской ГЭС на р. Енисей;
Тема 7. Основы вероятностных расчетов для количественной оценки
безопасности (надежности) плотин.
Основы вероятностных расчетов для количественной оценки безопасности
(надежности) плотин - расчет степени риска аварий плотин различного типа.
Построение вероятностных математических моделей аварии плотин. Примеры
количественной оценки безопасности ряда грунтовых и бетонных плотин.
Тема 8. Основы методики расчета волны прорыва напорного фронта.
Общие положения методики: выбор сценария аварии плотины, метода расчета
волны прорыванапорного фронта гидроузла, снижение уровня грунтовых вод в ВБ
и др. Типичные негативные последствия от аварий грунтовых и бетонных плотин.
Исходныеданные для математического моделирования волны прорыва. Российские
и зарубежные компьютерные программы расчета волны прорыва и ее
распространения в нижнем бьефе, использование картографических и
географических информационных систем (GIS и др.). Примеры из российской и
зарубежной практики.
Тема 9. Основы методики определения экономического, социального и
экологического ущербов от прорыва напорного фронта гидроузла.
Методы ориентировочной, укрупненной и детальной оценки экономического,
социального и экологического ущербов от аварии плотин различного типа. Метод
определения значений укрупненных показателей для оценки ущербов. Пример
укрупненной оценки экономического, социального и экологического ущербов от
прорыва напорного фронта гидроузла.
- Темы семинаров:
Семинар 1. Определение критериальных значений осадок, горизонтальных
перемещений и напряжений в бетонных плотинах.
Семинар 2. Определение критериальных значений пьезометрических уровней в
основании бетонной плотины.

6. 6
Семинар 3. Определение критериальных значений горизонтальных перемещений
гребня грунтовой плотины.
Семинар 4. Определение критериальных значений трещинообразования в
водоупорных элементах грунтовых плотин.
Семинар 5. Определение критериальных значений положения поверхности
депрессии в земляной плотине.
Семинар 6. Определение критериальных значений фильтрационной прочности и
расходов фильтрации в грунтовой плотине и ее основании.
Семинары 7-8. Пример определения критериев безопасности гравитационной
бетонной водосливной плотины Воткинской ГЭС на р. Кама.
Семинары 9-10. Пример определения критериев безопасностигрунтовой плотины
Воткинской ГЭС на р. Кама.
Семинары 11-12. Пример количественной оценки безопасности (надежности)
грунтовой плотины.
Семинар 13-14. Пример количественной оценки безопасности (надежности)
бетонной плотины по программе CADAM (Канада).
Семинары 15-16.Примеры из российскойизарубежной практики расчетов волны
прорыва напорного фронта гидроузла.
Семинары 17-18. Пример укрупненной оценки экономического, социального и
экологического ущербов от прорыва напорного фронта гидроузла.