Осуществление контроля безопасности сооружений только на основе анализа контролируемых показателей в ряде случаев затруднительно (в особенности когда ни один из контролируемых параметров не достиг предельно допустимого уровня, а процесс накопления повреждений тем не менее развивается). Принципиально более правильной является оценка состояния сооружения на основе применения обобщенных показателей, использующих всю доступную количественную и качественную информацию о состоянии как отдельных элементов сооружений, так и ГТС в целом. Наиболее развитой и безупречной (с точки зрения теоретической разработки и обоснования) формой обобщенного показателя состояния сооружения (его надежности) является вероятность его безотказной работы в течение срока эксплуатации. Принципиальным преимуществом этой формы является возможность контроля состояния сооружений с учетом его потенциальной сопротивляемости наступлению различных возможных видов предельного состояния, а также возможных, но еще нереализованных экстремальных воздействий (сейсм, паводок, ветер и т.п.).
"Чрезвычайная ситуация - обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии гидротехнического сооружения, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или ущерб окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей". Таким образом, согласно определению, принятому в Федеральном законе [2] и "Методике" [1], чрезвычайная ситуация (ЧС) есть следствие аварии.
"Безопасность гидротехнических сооружений - свойство гидротехнических сооружений, позволяющее обеспечить защиту жизни, здоровья и законных интересов людей, окружающей среды и хозяйственных объектов".
Определение безопасности ГТС именно как "свойства ГТС" подразумевает возможность количественных оценок безопасности так же, как это делается в отношении таких, например, свойств, как "надежность ГТС".
Оценка безопасности эксплуатируемого ГТС включает:
оценку технической исправности путем сравнения значений диагностических показателей (параметров) с их прогнозируемыми и критериальными значениями (п. 2.5 "Методики");
оценку уровня риска аварии (п. 2.13 "Методики").
"Безопасность ГТС", в отличие от "надежности ГТС", является более общим свойством, так как учитывает последствия возможных аварий ГТС, подразумевает не только исправность, техническую и экологическую надежность ГТС, но и социальную приемлемость для общества определенных человеческих и материальных потерь в результате аварий. Любое гидротехническое сооружение вносит изменения в окружающую среду и может нарушить интересы какой-то группы людей.
"Критерии безопасности гидротехнического сооружения - предельные значения количественных и качественных показателей состояния гидротехнического сооружения и условий его эксплуатации, соответствующие допустимому уровню риска аварии гидротехнического сооружения и утвержденные в установленном порядке федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими государственный надзор за безопасностью гидротехнических сооружений".
В "Методике" критерии безопасности определяются как "значения", выраженные в количественной (или словесной) форме. Учитывая погрешности, неизбежные как при расчетных, так и экспериментальных методах оценки состояния ГТС, при определении безопасности назначается интервал критериальных значений.
"Авария гидротехнического сооружения - разрушение или повреждение ГТС, вызванные непредвиденными (не предусмотренными проектом и правилами безопасности) ситуациями и сопровождаемые неконтролируемым сбросом воды или жидких стоков из хранилища"
Согласно "Методике" [1], под аварией на гидротехническом сооружении ГЭС понимается событие, приводящее к прорыву напорного фронта, а на гидротехническом сооружении ТЭС - к сбросу жидких стоков из хранилища. В рамках принятого в [1] определения аварии повреждение гидротехнического сооружения или его отказ, не приводящие к прорыву напорного фронта, не квалифицируются как авария, Прорыв напорного фронта возможен при нарушении устойчивости, фильтрационной или механической прочности ГТС, входящих в состав напорного фронта. Таким образом, согласно "Методике" [1], под аварией ГТС понимается ситуация, при которой нарушается устойчивость, механическая или фильтрационная прочность ГТС и его основания, а также не обеспечивается пропускная способность водосбросных и водопропускных сооружений. Именно в этих случаях возможен неконтролируемый сброс воды или жидких отходов.
"Допустимый уровень риска аварии гидротехнического сооружения - значение риска аварии гидротехнического сооружения, установленное нормативными документами".
Современные нормативные документы не устанавливают конкретное значение допустимого уровня риска аварии ГТС. Однако определенная доля риска аварии ГТС остается даже при выполнении всех требований нормативных документов. Указанный уровень риска присущ ГТС, запроектированным в соответствии с требованиями норм.
"Уровень риска аварии ГТС - характеристика безопасности ГТС, которая может быть представлена в вероятностной форме, либо в форме детерминистического показателя (уровня безопасности ГТС), характеризующего степень отклонения состояния ГТС и условий его эксплуатации от требований нормативных документов".
Уровень риска является обобщенным, интегральным показателем безопасности ГТС в целом, Этот показатель позволяет также сравнивать между собой уровень безопасности различных сооружений.
Вероятностная форма оценки безопасности ГТС в большей мере применима для стадии разработки проекта. На стадии эксплуатации большое значение имеют оценки состояния ГТС, выполняемые на основании данных инструментальных и визуальных натурных наблюдений, данных об условиях эксплуатации и т.п., которые трудно (если не невозможно} представить в вероятностной форме.
"Контролируемые показатели - измеренные на данном сооружении с помощью технических средств или вычисленные на основе измерений количественные характеристики, а также качественные характеристики состояния ГТС".
Контроль безопасности (технической исправности) ГТС осуществляется путем организации натурных измерений и наблюдений. Техническое обеспечение натурных измерений составляют: контрольно-измерительная аппаратура (КИА), устанавливаемая на сооружениях, а также средства автоматизированного сбора показаний КИА. Наряду с техническим обеспечением на ГТС имеется информационное и программное обеспечение контроля - базы данных для хранения результатов наблюдений, измерений и программные средства для обработки и анализа данных измерений. Требования к техническому, информационному и программному обеспечению натурных наблюдений приведены в разделе 6 "Методики" [1].
Установленная на сооружении контрольно-измерительная аппаратура (КИА) в циклическом режиме (или в режиме реального времени) измеряет текущие значения ряда показателей (перемещений, деформаций, напряжений, температур, фильтрационных расходов, пьезометрических напоров и т.д.).
По измеренным показателям вычисляются градиенты температур и пьезометрических напоров, интенсивность изменения фильтрационных расходов, величина противодавления, напряжения и т.п.
"Контролируемые показатели - совокупность всех наблюденных, а также измеренных с помощью технических средств и вычисленных по ним количественных показателей состояния ГТС, а также качественных показателей, полученных наблюдениями на сооружениях".
"Диагностические показатели - наиболее значимые для диагностики и оценки безопасности состояния ГТС контролируемые показатели, позволяющие дать оценку безопасности и состояния системы "сооружение - основание - водохранилище" в целом или отдельных ее элементов".
Диагностические показатели назначаются из числа контролируемых (как количественных, так и качественных) показателей состояния. Для крупных сооружений, имеющих несколько сотен, а то и тысяч измерительных устройств и пунктов наблюдений, доля диагностических показателей составляет обычно не более 10 - 20% от общего числа контролируемых показателей. Диагностические показатели назначаются в наиболее ответственных (или "опасных") зонах сооружений. Перечень диагностических показателей может изменяться в процессе эксплуатации.
Диагностические показатели выбираются из совокупности контролируемых показателей в соответствии с рекомендациями п. 2.11 "Методики" [1]. Для диагностических показателей определяются критериальные значения. Анализ остальных контролируемых показателей производится при обнаружении отклонений от нормальной работы, зафиксированных с помощью диагностических показателей.
Критерии состояния ГТС:
К1 - первый (предупреждающий) уровень значений диагностических показателей, при достижении которого устойчивость, механическая и фильтрационная прочность ГТС и его основания, а также пропускная способность водосбросных и водопропускных сооружений еще соответствуют условиям нормальной эксплуатации.
В условиях нормальной эксплуатации выполняются все основные требования нормативных документов и правил технической эксплуатации в течение длительного времени, сопоставимого со сроком службы сооружения.
К2 - второй (предельный) уровень значений диагностических показателей, при превышении которых эксплуатация ГТС в проектных режимах недопустима.