Гидротехникалық құрылыстың бұзылуы дүлей құбылыстардың (жер сілкіністері, дауылдар, опырылулар, көшкіндер және т. б.), конструкторлық қателер, құрылыс жұмыстарын сапасыз орындау, пайдалану ережелерін бұзу, су тасқындарының әсері, су төгінділерінің жеткіліксіздігі және т. б. салдарынан болуы мүмкін.
Гидротехникалық құрылыстың тарихындағы ең ірі апат-Саяно-Шушен ГЭС-дегі ТДМ-дағы авария 2008 жылдың 17 тамызында болған. Апат салдарынан 75 адам қаза тауып, үлкен материалдық шығын келтірілген.
Гидротехникалық құрылыстардағы авариялар кезінде зақымдану ошағы деп адамдардың, жануарлардың және ауыл шаруашылығы дақылдарының түсімінің зақымдануымен және қаза болуымен, шикізаттың, отынның, тамақ өнімдерінің және қоршаған табиғи ортаның бүлінуімен және жойылуымен қоса болатын жердің апатты су басуы, ғимараттар мен құрылыстардың зақымдануы мен қирауы болған аумақ деп аталады. Кезінде прорывах гидроқұрылыстарды қауіп-қатер төндіретін апатты су басуы елді үлкен аумақтарда. Су басқан аумақта су ағысының жылдамдығына, су жіберу толқынының биіктігіне және елді мекеннің гидроқұрылыстан қашықтығына байланысты апатты су басудың төрт аймағын (БҚЗ) бөлу қабылданған.
Апатты су басудың бірінші аймағы тікелей гидроқұрылысқа жалғасып, 6- 12 км созылып жатыр. Су жіберу толқынының биіктігі бірнеше метрге жетеді (бөгет алдындағы судың тереңдігіне, яғни ойылған тереңдігіне байланысты). Бұл аймақта жарылу (су жіберу) толқыны ағу жылдамдығы 30 км/сағ болатын судың қарқынды ағынымен сипатталады.
Екінші аймақ-жылдам ағыс аймағы, 15-20 км / сағ.
Үшінші аймақ-10-15 км/сағ жылдамдықпен және бөгеттен 30-50 км дейінгі ұзақтықпен орташа ағыс аймағы.
Төртінші аймақ-әлсіз ағыс (төгілу) аймағы. Оның ұзындығы жер бедеріне байланысты болады және гидроқұрылыстан 36-70 км құрауы мүмкін.
Гидротехникалық құрылыстары (Бөгеттер, дамбалар, бөгеттер және т.б.) бар су объектілері орналасқан аудандарда әр түрлі себептерге байланысты олардың бұзылу ықтималдығы әрқашан бар. Бұл себептер табиғи апаттар (жер сілкінісі, көшкіндер және т.б.), жобалаудағы немесе құрылыстағы қателіктер, пайдаланудағы кемшіліктер, қасақана қирау және т. б. болуы мүмкін.
Бұл жағдайда өз жолында өнеркәсіптік кәсіпорындардың, елді мекендердің, көлік жүйелерінің елеулі бұзылуына және іргелес аумақтың су басуына әкелетін су ортасының жарылу толқыны пайда болады. Мұндай әсерлердің материалдық шығыны өте жоғары, адамдардың өмірі мен денсаулығына кері қауіп төндіреді.
Өзен арнасының бойымен өз қозғалысындағы жарылу толқыны үздіксіз биіктікті, қозғалыс жылдамдығын, енін және басқа да параметрлерді өзгертеді. Ол су деңгейін көтеру және келесі төмендеу фазалары бар. Су деңгейінің қарқынды көтерілу фазасы жарылу толқыны болып табылады.
Жарылу толқынының фронты қираған ГТҚ — ға жақын арна учаскелерінде жарылу толқынының жылжуы кезінде тік болуы мүмкін және салыстырмалы қиғаш-одан едәуір алыста болуы мүмкін.
Жарылу толқынының фронтынан кейін оның биіктігі қарқынды өсе бастайды, кейбір уақыт аралығында жарылу толқынының жотасы деп аталатын максимумға жетеді. Толқынның көтерілуі нәтижесінде жердің жайылмасы мен жағалау учаскелерін су басу орын алады. Су басу аумағы мен тереңдігі жарылу толқынының параметрлеріне және жергілікті жердің топографиялық жағдайларына байланысты. Көтеруді тоқтатқаннан кейін қалыптасқан ағынға жақын ағынның көп немесе аз ұзақ қозғалыс кезеңі келеді. Бұл кезең су қоймасының көлемі көп болған сайын соғұрлым ұзақ. Су басу аймағының пайда болуының соңғы фазасы су деңгейінің төмендеуі болып табылады.
Жарылу толқынының жойғыш әсері төменгі және жоғарғы бьефтегі су деңгейінің күрт өзгеруінің нәтижесі болып табылады.
Жарылу толқынының пайда болуымен қатар жүретін ГТҚ-дағы апат кезіндегі төтенше жағдайлардың ауқымы арынды фронт ГТҚ түріне, апат түріне (ең алдымен, ойылған өлшемдерге), су қоймасы мен бөгеттің (дамбаның) параметрлеріне, төменгі бьефтегі арнаның сипаттамаларына, сондай-ақ су басуға ұшырайтын жердің топографиялық және гидрографиялық жағдайларына байланысты болады.
Жарылу толқыны оның әрекет ету аймағында орналасқан көптеген ғимараттар мен құрылыстардың қирауы мүмкін. Олардың бұзылу дәрежесі су деңгейінің көтерілу биіктігіне және ағу жылдамдығына, сондай-ақ ғимараттың (құрылыстың) өзінің және оның негізінің сипаттамасына байланысты болады.
Қысынды фронт құрылыстарының қирауы нәтижесінде пайда болатын және негізгі зақымдаушы фактор — толқынды жарылу және тиісінше жергілікті апатты су басумен сипатталатын Төтенше жағдайлар жиі екінші зақымдаушы факторлармен қатар жүреді: өрт — электр кабельдері мен сымдарының үзілуі және қысқа тұйықталуы салдарынан; көшкіндермен, үйінділермен — топырақтың шайылуы салдарынан; жұқпалы аурулармен — ауыз судың, тамақ өнімдерінің және т.б. ластануы салдарынан.
Гидротехникалық құрылыстардағы авариялардың себептері
Гидротехникалық құрылыстардағы апаттың негізгі себептері мыналар болып табылатыны анықталды: көлденең қозғалыстар және олардың негізімен тік жылжулар. Уақытында байқалмаған, олар конструкцияның тұрақтылығын төмендете бастайды, бұл аварияға немесе толық қирауға әкелуі мүмкін. 7-кестеде келтірілген 240 авария мысалында жиырмасыншы ғасырда болған ГТҚ істен шығуының статистикалық талдауынан бөгеттердің көптеген істен шығулары су тасқыны әсерлері мен топырақ негіздерінің шамадан тыс өткізгіштігі, сондай-ақ құрылыстың жеткіліксіз беріктігі нәтижесінде болғанын көруге болады. Статистикалық есеп деректері бойынша, негіз аймағындағы бөгеттердің жарығымен байланысты шамадан тыс фильтрациялық шығыстар барлық істен шығулардың 50% — ы себеп болып табылатыны анықталды, оның ішінде олардың 28% — ы бөгеттердің бұзылуымен қатар жүрді.
Қазақстанда 643 гидротехникалық құрылыстар бар, оның ішінде су шаруашылығы жүйесінде жұмыс істейтін 340 су торабы мен гидротехникалық құрылыстар. Оның ішінде гидротехникалық құрылыстар кешені бар 270 су қоймасы, оның ішінде 62 Республикалық маңызы бар және 208 жергілікті маңызы бар су қоймасы бар. Қазақстан Республикасы Президентінің Жарлығымен 57 су қоймасы және 29 Су тежеуіш гидротехникалық құрылыстар ерекше стратегиялық маңызы бар объектілер тізбесіне енгізілді. Елімізде ұзындығы 50 және одан астам километрге жуық 800 өзен бар,оларда табиғи- шаруашылық факторлардың әсерінен су тасқыны болады. Су тасқыны жыл сайын атап өтіледі, бірақ олардың таралуы мен ауқымы жылдан жылға айтарлықтай өзгереді.Шамамен 50-100 жылда Қазақстан өзендерінде апатты су тасқыны өтеді. Су тасқыны сондай-ақ су қоймаларынан авариялық су төгінділері, су жинағыш тоғандар мен басқа да жасанды су шаруашылығы құрылыстарының бұзылуынан туындауы мүмкін. Соңғы 10 жылда Қазақстанда
300 — ден астам түрлі су тасқыны тіркелді, олардың 70% — ы көктемгі су тасқынына байланысты су тасқынына, 30% — ы жаңбырлардан және 10% — ы басқа себептерге байланысты. Су энергиясының үлкен қорын жинақтайтын арынды топырақ гидротехникалық құрылыстарының (70%) көп санының болуы әлеуметтік-экономикалық инфрақұрылым мен табиғи ортаның қауіпсіздігіне әлеуетті қауіп төндіреді. Егер гидротехникалық құрылыстардағы авариялардың ықтималдығы күрт көтеріле бастайтынын және бұл ретте олардың бұзылу қаупі артып отырғанын ескерсек, бүгінгі күні олар тез арада қайта жаңартуды талап етеді.Бүгінгі таңда су шаруашылығы нысандарының көбісінің нақты тозуы 60% және одан да көп. Аталған және басқа да көптеген объектілерде пайдалануға берілген уақыттан бастап жөндеу және қалпына келтіру жұмыстары жүргізілмеген, сондықтан жылдан жылға олардың сенімділігі мен қауіпсіздігі төмендейді. Су қоймаларының едәуір бөлігі ағынды маусымдық реттеуге есептелген. Гидротехникалық құрылыстардың көпшілігі негізінен шаруашылық тәсілмен салынған IV санаттағы (олардың жалпы санының 90% — дан астамы) капиталдылық құрылыстарынан тұрады. Олардың көпшілігі 30-40 және одан да көп жыл жөндеу және қайта жаңартусыз пайдаланылуда және аса қауіпті объектілер болып табылады. Олар негізінен ауыл шаруашылығы мұқтаждарына арналған және қазіргі уақытта жаңа меншік иелері оларды техникалық жарамды күйде ұстау үшін жеткілікті қаражаты жоқ. Төтенше жағдайлар министрлігінің аумақтық бөлімшелерінің деректеріне сәйкес республика аумағында 1275 гидротехникалық құрылыстар (бұдан әрі — ГТҚ) бар, оның 189 – республикалық меншікте, 783 – коммуналдық меншікте, 255 – жеке меншікте және 48 — иесіз объектілер.Қазақстанда 270 су қоймасы салынды, оның 62 республикалық және 208 жергілікті маңызы бар. Қолда бар 653 гидроқұрылыстың 268-і, оның ішінде 28-і ірі, жедел жөндеуді қажет етеді. Елдің стратегиялық маңызды ГТҚ сенімділігі мен қауіпсіздігі жылдам қарқынмен төмендейді, олардың нақты тозуы 60% — ды құрайды. Бөгеттердің апатының ықтималдығы құрылыстардың жасы 30-40 жас болғанда күрт жоғарылағаны анықталды. Қазақстанның ГТҚ көпшілігі 30 жылдан астам уақыт пайдаланылуда, ал олардың кейбірі 40-50 жыл. Мысалы, Шардара су қоймасы 1965 жылы, Бұқтырма – 1960 жылы, Қапшағай – 1970 жылы, Сергиев – 1969 жылы, Қаратомар – 1965 жылы, Самарқанд – 1939 жылы, Вячеслав – 1969 жылы салынды.Әлемдік статистика деректеріне сәйкес дәл осы кезеңде апаттар мен зақымдану ықтималдығы өсуде. Қызметтің нормативтік мерзімін әзірлеу, ал толық ресурстың бірқатар жағдайларында бұрыннан пайдаланылатын құрылыстардың көп санының қазіргі заманғы нормативтерге сәйкес келмеуі-су тораптарының зақымдану және ТЖ туындау қаупі. Шағын гидротехникалық құрылыстардың проблемасы да жедел және кідіріссіз шешуді талап етеді. Олардың көбі 40 және одан да көп жыл жөндеу және қайта қалпына келтірмей пайдаланылады және аса қауіпті объектілер болып табылады.Ірі елді мекендер мен өнеркәсіп орталықтары аймағында ( Алматы, Ақтөбе, Тараз және т.б. қалалары) орналасқан сарқынды суларды жинақтағыштар нақты қауіп төндіреді. Бөлінген қаражаттың жетіспеуіне байланысты халық, экономика және су объектілері үшін ауыр зардаптары бар осы жинақтауыштардың жарылу қаупі бар. Гидротехникалық құрылыстардың қауіпсіздігіне сел құбылыстары елеулі қауіп төндіреді. Қазақстан аумағында 852 ықтимал қауіпті су тасқыны учаскелері, 5650 сел ошақтары, 106 көшкін қаупі бар учаскелер, 800-ге жуық қар көшкіні пайда болды.1516 «иесіз» (меншік иесі жоқ) су қоймасының көлемі бойынша шағын және орташа қауіпті, өйткені қарқынды қар еріп, ұзақ мерзімді жазғы-күзгі шөгінділер кезінде олардың толып кету және арынды фронттың бұзылуы қаупі жоғары. Су тасқыны мен су тасқыны кезеңінде жоспарланбаған және жалпы іс-шаралармен келісілмеген осы су қоймаларының түсуі су тасқыны салдарын қиындатуы мүмкін. Су тораптарының, әсіресе аздаған қауіпсіздігі гидротехникалық құрылыстардың көптеген меншік иелерінің жобалық құжаттамасының болмауына байланысты төмендейді, бұл олардың жай-күйі мен қауіпсіздігін бағалауға, су төгінділерінің есептік шығыстарының құрылыстың сыныбына сәйкестігін белгілеуге кедергі келтіреді.Алматы облысындағы Қызылағаш бөгетінің, сондай-ақ Қарағанды облысындағы Көкпекті бөгетінің жарылуы мен бұзылуы осындай қорытындыларды растайтын мысал болып табылады. Құрамдас бөліктері (шлюздер, құлама бөгеттері, әртүрлі су тартқыштары) әртүрлі меншік иелеріне тиесілі кешенді мақсаттағы гидротораптардағы ГЭС-тің ықтимал авариялары ерекше алаңдаушылық тудырады. Бұл құрылыстарды бақылау төмен деңгейде болады, бұл олардың бүлінуіне, ГЭС жұмысының тоқтатылуына немесе энергия өндірудің төмендеуіне әкелуі мүмкін Экономикалық және саяси қайта құрулар жылдары өзендер бассейндеріндегі гидрометеорологиялық бақылау желісі күрт қысқарды,бұл гидрологиялық болжамдардың дұрыстығын едәуір төмендетті және су шаруашылығы жүйелерін жедел реттеу және ТЖ-ның уақтылы алдын алу жөніндегі жұмысты қиындатты. Маңызды фактор, сондай-ақ есептік гидрограф моделі мен басқа да гидрологиялық сипаттамаларды осы негізде дұрыс таңдаусыз бақылаулардың қысқа емес гидрологиялық қатарлары негізінде жобаларда ең жоғары есептік төгінді шығындарды төмендету болып табылады. ГТҚ пайдалану кезінде жинақталатын гидрологиялық деректер өзендер режимінің көптеген сипаттамаларының мәндерін, әсіресе, бұрын қабылданған және өткізу қабілетін айқындайтын неғұрлым елеулі ерекшеленетін ең жоғары шығыстарды түзету қажеттігін куәландырады.
