Тези / География и гидрология – Гидрология и водные ресурсы

Анахов П. В.

ФОП, м. Київ

Визначення небезпеки помилок першого і другого роду при експлуатації водоскидних гідроспоруд

Вивчення повідей на водосховищах дозволяє зробити припущення щодо обумовленості їх помилками господарської діяльності на водоскидних гідроспорудах – прорахунками експлуатаційного персоналу, помилковим гідрологічним прогнозом, непідготовленістю нижнього б’єфу тощо. У будь-якому разі повідь виникає або за відсутності необхідного скидання води, або за наявності скидання, якого робити було не треба. З іншого боку, запобігти можливій повіді у верхньому б’єфі можна вчасним скиданням води, у нижньому б’єфі – перекриванням гідротехнічних затворів.

Так, 02 грудня 1959 року відбувся прорив греблі Мальпассе через р. Рейран (Франція). Повідомляється, що протягом декількох днів, безпосередньо перед аварією, випала значна кількість опадів. Рівень води наближувався до рівня гребеня греблі. Доглядач хотів відкрити гідротехнічні затвори, але йому відмовили – під приводом того, що буде завдано шкоди будівельному майданчику автостради в нижньому б’єфі. О 18:00 затвори було нарешті відкрито, проте пропускна здатність гідроспоруди виявилася недостатньою для вчасного скидання води. О 21:13 в тілі греблі утворився проран [12].

Згідно з принципами комплексного використання водних ресурсів, основними користувачами і споживачами гідровузла водогосподарського комплексу являються суб’єкти економіки: гідроелектростанції; підприємства водопостачання; водний транспорт і лісосплав; підприємства рекреаційного призначення; підприємства рибного господарства і культивування морепродуктів. Конкуренція у використанні ними водних ресурсів може призвести до створення надзвичайних ситуацій, особливо під час пропуску повеней і паводків та скидання води з водосховищ. Наприклад, у 1984 році, через різке скидання води річки Єнісей, з метою невчасного збільшення виробництва електроенергії на Красноярській ГЕС, район м. Лісосибірськ підвергся значному зимовому затопленню [2].

Припустимо, що задачею водопропускної гідроспоруди є утримання балансу води за рахунок переключення режимів акумуляція/пропуск. В деякому інтервалі часу t=t_min¸t_max прогнозується акумуляція вмісту водосховища за рахунок приходу води. Приймемо цю гіпотезу за нульову [3]:

H0³{W(dh/dt)³0},

(1)

де W – площа дзеркала водосховища; dh/dt – швидкість приросту рівня води.

Тоді альтернативна гіпотеза, витрата акумуляції, виглядатиме наступним чином:

H1<{W(dh/dt)<0}.

(2)

Обидві ситуації потребують прийняття рішення щодо встановлення одного з двох режимів роботи водосховища – акумуляції або пропуску. При цьому виникає загроза статистичних помилок першого (відмова від вірної гіпотези H₀, пропуск тривоги) і другого роду (ухвалення невірної гіпотези H₀, помилкове спрацювання) (рис 1).

Рис. 1. Сценарій можливих станів роботи водосховища

У першому випадку, з розрахунку на перспективний прихід води, виконується превентивний пропуск води.

У другому випадку помилкова акумуляція призводить до переповнення водосховища. Використовується резервний об'єм між відмітками нормального і форсованого підпірних рівнів. Виникає небезпека, по-перше, прориву підпірної гідроспоруди через підвищення навантаження від тиску води, по-друге – небезпека переливання через гребінь греблі. Крім цього, існує небезпека аварійного спрацювання водосховища у зв'язку із загрозою прориву гідроспоруди, або необхідність штучного пропуску води, які можуть завершитися утворенням проривної повені.

У третьому випадку помилковий пропуск води призводить до спрацювання водосховища аж до потенційно можливого рівня найнижчого в умовах нормальної експлуатації спрацювання рівня мертвого об'єму. Значний по об’єму пропуск води може завдати безповоротних втрат для користувачів і споживачів водогосподарського комплексу.

У четвертому випадку, з розрахунку на помилковість нульової гіпотези, а саме на перспективну витрату води, встановлюється режим акумуляції.

Аналіз причин аналізованих аварій дозволяє зробити висновок щодо реалізованих помилок:

- помилки першого роду при аварії греблі Мальпассе;

- помилки другого роду при аварії на Красноярській ГЕС.

Висновки. Визначено, що при встановленні режимів роботи водосховища "акумуляція / пропуск" (цикл наповнення / спрацювання) виникає загроза статистичних помилок першого і другого роду. Розглянуто наслідки помилкових рішень.

Література:

1. Bruel F. La catastrophe de Malpasset en 1959 / F. Bruel // Sigma, Catastrophes naturelles et techniques. – 2002. – n.°1.

2. Малик Л. К. Чрезвычайные ситуации, связанные с гидротехническим строительством (ретроспективный обзор) / Л. К. Малик // Гидротехническое строительство. – 2009. – №12. – с. 2-16.

3. ГОСТ Р 50779.10-2000 (ИСО 3534.1-93). Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения.