| Abstract (Polish): |
Zapory należą do największych budowli wzniesionych przez człowieka. W przypadku dużych zapór energia zgromadzonej, spiętrzonej wody wielokrotnie przewyższa energię bomb atomowych zrzuconych na Hiroszimę i Nagasaki w 1945 roku. Energia uwolniona podczas eksplozji tej bomby atomowej była równoważna 16 kilotonom trotylu [1], to jest około 67 TJ, podczas gdy energia potencjalna wody zmagazynowanej w największej polskiej zaporze Solina wynosi około 152 TJ (Załącznik A). Wielu autorów, np. [5–9] podkreśla znaczenie niezawodności konstrukcji i systemów technicznych, co ma istotny wpływ m.in. na ich funkcjonalność i żywotność, a także na bezpieczeństwo użytkowników. Ponadto identyfikacja podstawowych parametrów niezawodności jest istotnym narzędziem wspomagającym właściwą konserwację i planowanie remontów [10]. Publikacje odnoszące się do niezawodności zapór można podzielić na dwie grupy. Pierwsza grupa obejmuje analizę czynników mających wpływ na bezpieczeństwo zapory, takich jak obciążenia, powodzie, utrata stateczności w wyniku osuwiska; erozja wewnętrzna i podsycanie [11, 12], opracowanie nowych metod oceny niezawodności, np. [13, 14] i analizę ryzyka, np. [15], a także analizy niezawodności poszczególnych elementów zapór, np. turbin jako elementu krytycznego dla zapewnienia sprawności całego systemu elektrowni wodnej, np. [16]. Drugą grupę stanowią badania prowadzone na podstawie danych historycznych. Opierają się one na identyfikacji przyczyn występowania katastrof, zwykle w odniesieniu do konkretnych typów budowli, np. [17, 18], a także publikacji odnoszących się do statystyk uszkodzeń zapór [19, 20]. Zbiór danych światowych odnoszących się do historycznych katastrof zapór został opublikowany w Biuletynie nr 99 Międzynarodowej Komisji ds. Dużych Zapór (ICOLD) [21]. Pomimo zebrania obfitego materiału i przedstawienia jego szerokiej analizy [21], nie uwzględniono obliczeń wartości i funkcji charakteryzujących niezawodność [22–24] jak: funkcja intensywności uszkodzeń h(t), funkcja niezawodności R(t) a także MTT F – średni czas do awarii. Metodzie obliczenia tych funkcji poświęcona jest niniejsza praca. W trakcie przeprowadzonych badań wykonano: zbieranie danych o liczbie wybudowanych zapór i liczbie katastrof zapór; opracowanie histogramu funkcji intensywności uszkodzeń. Dokonano wyboru funkcji intensywności uszkodzeń i dopasowanie jej do histogramu oraz weryfikację poprawności wykonanego dopasowania. Obliczono funkcję niezawodności R(t), oraz MTT F – średni czas do katastrofy. W wyniku przeprowadzonych obliczeń otrzymano funkcję intensywności uszkodzeń h(t) opisaną wzorami (3.7) i (3.8), której wykres pokazany jest na rys. 3, oraz funkcję niezawodności R(t), podaną za pomocą formuł (3.13) i (3.14). Znajomość funkcji niezawodności umożliwiło obliczenie średniego czasu życia zapory MTT F (3.15), który wynosi 112957 lat. Pierwszym ważnym, otrzymanymwynikiem przeprowadzonych obliczeń jest uzyskanie parametrów funkcji niezawodności R(t). Pozwala to na szczegółowe obliczenie, jakie jest prawdopodobieństwo katastrofy zapory, które wynosi 1 - R(t), w czasie. Znając możliwe straty spowodowane katastrofą, można obliczyć ryzyko stwarzane przez zapory. Przedstawione obliczenia mogą stanowić cenne uzupełnienie prac wielu autorów np. [34–36]; dla dynamicznie rozwijającej się dziedziny analizy ryzyka zapór. Drugim istotnym wynikiem przeprowadzonych obliczeń uzyskanym dla okresu eksploatacji zapór jest roczny wskaźnik awaryjności zapór, który wynosi: 8,719×10−6±0,297×10−6 (13). Foster et al [39] oceniając wskaźnik awaryjności zapory z powodu erozji wewnętrznej przez nasyp, fundament, nasyp do fundamentu oddzielnie uzyskali roczną wartość prawdopodobieństwa katastrofy 10−6 dla każdego z nich, co daje całkowitą wartość 3×10−6. Odpowiada to wartości MTT F wynoszącej 333333 lat. Ta wartość tylko pozornie wydaje się nierealna. Podobnie, pozornie nierealne wyniki otrzymuje się przy badaniu innych wypadków. Na przykład badając częstotliwość wypadków śmiertelnych pracowników składowisk materiałów niebezpiecznych otrzymuje się wynik [32], że ze wszystkich pracowników najczęściej wypadkom ulegają kierowcy ciężarówek, a ich średni czas życia wynosi 2580 lat. Oczywiście ani średni czas życia człowieka nie wynosi ponad dwa i pół tysiąca lat ani zapory ponad trzysta tysięcy lat. Takie wartości wynikają z powszechnie stosowanej metodyki obliczeń, w której zakłada się, że pracownik składowiska może umrzeć jedynie w skutek śmiertelnego wypadku, a w przypadku zapory jedynym powodem jej katastrofy może być jej przelanie, erozja wewnętrzna, utrata stateczności czy błąd posadowienia. W obydwu przypadkach nie uwzględnia się czynnika starzenia. Niestety w przypadku zapór, jeszcze nie posiadamy wystarczającej wiedzy w tym zakresie. Można jednak zauważyć, że 4,8 razy jest większe prawdopodobieństwo śmiertelnego wypadku kierowcy ciężarówki na składowisku odpadów niebezpiecznych od prawdopodobieństwa katastrofy zapory. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
