Оценка надежности и безопасности гидротехнических объектов в рамках теории риска и системного анализа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, доктор технических наук Стефанишин, Дмитрий Владимирович

• Стефанишин, Дмитрий Владимирович
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Стефанишин, Дмитрий Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ НАДЕЖНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЩДРОШХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1.1. Понятия надежности и безопасности в гидротехнике, основные определения и терминология

1.2. Состояния гидротехнических объектов при строительстве, эксплуатации и реконструкции

1.3. Основные положения математической теории надежности

1.4. Опыт оценки надежности гидротехнических объектов

1.5. Опыт исследования безопасности в технике и природопользовании

1.6. Основные проблемы оценки надежности и безопасности гидротехнических объектов при проектировании и эксплуатации, и задачи диссертационных исследований

Глава 2. АНАЛИЗ АВАРИЙ И ШЦИАЛЬНаЭКШОГИЧЕСКИХ

НАРУШЕНИЙ НА ГИДРСЩ^

2.1. Аварии и социально-экологические нарушения на гидротехнических объектах, основные причины и последствия

2.2. Причины повреждений и разрушений плотин из грунтовых материалов

2.3. Причины повреждений и разрушений бетонных плотин

2.4. Причины аварий на водосбросных сооружениях гидроузлов

2.5. Причины социально-экологических нарушений на гидротехнических объектах

2.6. Моделирование сценариев аварий и социально-эколо-гических нарушений на гидротехнических объектах

2.7. Выводы и замечания по пиве 2 80 Глава 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ СИСТЕМНОЙ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ ПРИ АНАЛИЗЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

3.1. Общая постановка задачи

3.2. Структурно-логическое моделирование надежности конструкции грунтовой плотины

3.3. Методика системного анализа работоспособности

грунтовых противофильтрационных устройств (ядер, экранов)

3.4. Структурно-логическое моделирование надежности конструкций глухих бетонных плотин

3.5. Системный анализ надежности водосбросных сооружений

3.6. Методика статистической оценки надежности гидротехнического затвора с учетом восстановления

3.7. Выводы и замечания по главе 3 113 Глава 4. РАСЧЕТЫ ПАРАМЕГРИЧКЖШ НАДЕЖНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

4.1. Общая постановка задачи

4.2. Факторы, определяющие параметрическую надежность гидротехнических объектов при проектировании и эксплуатации

4.3. Вероятностное моделирование определяющих факторов при оценке параметрической надежности гидротехнических объектов

4.4. Алгоритм расчета параметрической надежности гидросооружений в рамках метода условных функций риска

4.5. Основные положения вероятностного анализа состояний гидротехнических объектов при эксплуатации

4.6. Выводы и замечания по главе 4 140 Глава 5. ВЕРОЯТНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ РАБОГООТОСХЖНОСШ

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ НЕПОЛНОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ

5.1. Общая постановка задачи

5.2. Основные виды неполного резервирования работоспособности гидротехнических объектов

5.3. Вероятностная оценка работоспособности грунтового противофильтрационного устройства с учетом неполного структурного резервирования

5.4. Вероятностная оценка общей фильтрационной прочности грунтовых гидросооружений и оснований с учетом неполного структурного резервирования

5.5. Вероятностная оценка работоспособности многосекционного затвора на подъем с учетом резервирования

по приоритету

5.6. Учет приоритета при оценке надежности водосбросного фронта гидроузла

5.7. Выводы и замечания по главе 5

Глава 6. жшткшш МЕТОДА ДЕРТгаЮСЖАЗОВПт

КЕНДДЕЖНОСЖШДРОШХНИЧЕСХ^

6.1. Общая постановка задачи

6.2. Классификация отказов гидротехнических объектов и

их отображение на диаграмме дерева отказов

6.3. Логические операторы дерева отказов и определение вероятностей событий-следствий

6.4. Особенности использования логических операторов при построении деревьев отказов для гидротехнических объектов

6.5. Выводы и замечания по главе 6 176 Глава 7. ОЦЕНКА РЕСУРСА ПВДРОГЕЕХЬШЧЕСКЖ ОБЪЕКТОВ

7.1. Общая постановка задачи о долговечности гидротехнических объектов

7.2. Теоретические и практические аспекты старения и износа гидротехнических объектов

7.3. Методика оценки назначенного и остаточного ресурса гидротехнических объектов по критериям риска

7.4. Назначение оптимальных сроков ремонта и реконструкции гидротехнических объектов

7.5. Выводы и замечания по главе 7 192 Глава 8. НОРМИРОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ

8.1. Общая постановка задачи

8.2. Статистические оценки аварийности гидротехнических сооружений

8.3. Оценка нормативной надежности гидротехнических сооружений по критериям риска

8.4. Выбор класса грунтовых гидросооружений накопителей промышленных отходов по критериям риска превышения расчетных сочетаний нагрузок и воздействий

8.5. Выводы и замечания по главе 8 216 Глава 9. АНАЛЮЖЮШСНОСШГИДРСЯЕХНИ^

9.1. Основные принципы обеспечения безопасности гидротехнических объектов при проектировании и эксплуатации

9.2. Концепция обеспечения социально-экологической безопасности гидротехнических объектов как при-родно-технических систем

9.3. Определение опасностей и факторов риска гидротехнического строительства

9.4. Методика оценки обобщенного риска, связанного со строительством и эксплуатацией гидротехнических объектов

9.5. Выводы и замечания по главе 9 237 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 238 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 241 ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Результаты вероятностного анализа устойчивости откоса дамбы хвостохранилшца с учетом сейсмического фактора и работы дренажных устройств

2. Результаты вероятностной оценки состояния цементационной завесы и дренажа грунтовой плотины Нарв-ской ГЭС по данным фильтрационных наблюдений

3. Расчет дерева отказов при оценке риска аварии для варианта Ирганайской грунтовой плотины с наклонным суглинистым дцром

4. Оценка назначенного ресурса гидротехнического затвора строительного вод о сбро са на число подъемов

5. Результаты расчета обобщенного социального риска, связанного с трансформацией русла реки в нижнем бьефе Новосибирского гидроузла

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка надежности и безопасности гидротехнических объектов в рамках теории риска и системного анализа»

ВВЕДЕНИЕ

Гидротехнические объекты (ГТО) - гидроузлы, гидротехнические сооружения (ГТС), их конструкции, основания, конструктивные элементы и оборудование, водохранилища - относятся к числу наиболее распространенных среди сложных и ответственных с тех-нико-экономической, экологической и социальной точек зрения инженерных объектов, обеспечению надежности и безопасности которых уделяется значительное внимание.

В то же время, методы оценки надежности и безопасности ГТО - наименее разработанный и изученный раздел современной теории надежности. В частности, расчеты ГТО на надежность не согласуются с действующими ГОСТ 27.002-89 [53] и ГОСТР 27.310-93 [54].

Исторически теория надежности получила наибольшее развитие по отношению к серийным объектам - изделиям, устройствам, аппаратам, машинам, конструкциям, сооружениям, системам и к объектам, в том числе мало серийным и уникальным, состоящим из элементов массового производства. Особенностью же большинства ГТО является высокий уровень индивидуальности инженерных решений, связанных, прежде всего, с условиями их эксплуатации. При этом закономерно возникает вопрос о принципиальной возможности использования методов математической теории надежности, развитой по отношению к массовым объектам, работающим в достаточно однородных условиях, к ГТО - плотинам, водосбросам, зданиям гидроэлектростанций (ГЭС), насосным станциям, каналам и т. п. - объектам, как правило, единственным в своем роде, которые возводятся и эксплуатируются в различных природных, технико-экономических и социально-экологических условиях.

В настоящее время проверка ГТО на надежность осуществляется по методу предельных состояний. Данный метод ориентируется нк учет изменчивости исходной информации о нагрузках и воз-

действиях, показателях свойств материалов и грунтов, параметрах исходного состояния сооружений и условиях их работы при помощи системы нормативных коэффициентов. При этом, часто, имеет место недостаточная объективность при их назначении, особенно по основным и особым сочетаниям нагрузок и воздействий и условиям работы сооружений - весьма ответственным моментам обеспечения надежности ГТО. Необходимость разрешения многих неопределенностей метода предельных состояний заставляет специалистов использовать методы теории вероятностей и математической статистики при обработке исходной информации, что объективно ведет к выводам о связи между изменчивостью «входных» расчетных параметров и изменчивостью «выходных» характеристик, по которым определяется состояние сооружения.

Современная теория надежности исходит го статистической интерпретации как параметров «входа», так и «выхода», что является одной из причин осторожного отношения гидротехников к методам математической теории надежности. При этом справедливо замечается, что, поскольку, проведение активных экспериментов на ГТО не допускается, то статистическая интерпретация показателей надежности как вероятностей реализации соответствующих событий для произвольных объектов представляется сомнительной.

Однако, проектирование и оценка надежности ГТО и при традиционном подходе содержат элементы вероятностного анализа. Поэтому важно обозначить условия, при которых подходы и методы математической теории надежности могут быть применимы и по отношению к ГТО.

Во-первых, для целей исследований надежности ГТО вместо статистической интерпретации вероятности события используется понятие индивидуальной (байесовской или же субъективной) вероятности - как меры уверенности в истинности суждения, благопри-

ягном исходе событий в системе и т. п. Научное закрепление такой подход получил в теории операций - прикладной дисциплине, изучающей планирование действий для достижения оптимального по вероятности эффекта [23, 94,137,138,144,203]. В этом случае задача надежности ГТО, в наиболее общей постановке, сводится к выбору оптимальных технических решений, связанных с обеспечением и поддержанием требуемой работоспособности объекта в течение заданного периода времени и при заданных условиях эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, в условиях риска.

Характерными формальными представлениями функции надежности, при этом, могут быть: минимизация ожидаемых затрат или же максимизация ожидаемого эффекта (совокупного дохода, прибыли), связанных со строительством и эксплуатацией объекта [94, 97, 147, 203, 209, 259, 282]. Основная цель исследований по надежности при такой постановке задачи заключается в поиске рационального распределения расходов на создание объекта, текущих затрат на поддержание его работоспособности во время службы (в том числе и с учетом вероятных убытков и потерь при отказах и авариях) и затрат на восстановление или ликвидацию при достижении предельного состояния. Исходя из оптимизации естественный путь решения задачи надежности применительно к ГТО видится в количественном изучении процессов и условий перехода объектов из работоспособного состояния в неработоспособное и наоборот -из неработоспособного состояния в работоспособное, в оценке вероятностей нахождения объекта в том или ином состоянии.

Во-вторых, при анализе надежности ГТО необходимо учитывать то, что переход ГТО в неработоспособное состояние часто может быть связан с угрозами для населения и окружающей среды. В данном случае формальное решение задачи надежности как задачи оптимизации представляется весьма сложным, а иногда и невоз-

можным. Здесь речь может идти об ограничении вероятных потерь, что подразумевает необходимость исследования процессов приближения объекта к состояниям, связанным с авариями и чрезвычайными ситуациями, количественного анализа последствий их возможного наступления или, другими словами, - оценки безопасности объекта по отношению к окружающей среде и населению.

В методе предельных состояний отчетливо прослеживается попытка учета ответственности ГТО и возможного ущерба народному хозяйству в связи с авариями или чрезвычайными ситуациями. Однако, выбор решений по ГТО в данном случае так или иначе сводится к использованию своего рода «доверительных» значений по безопасности/риску. Последние, выражаясь через задаваемые нормами обеспеченности показателей свойств материалов и грунтов, вероятности сочетаний и вероятности превышения параметров нагрузок и воздействий и т. п., прямо или косвенно вводятся как вероятности непринятия/принятия ошибочных решений по тому или иному фактору. Это означает, что риск при расчетах ГТО по методу предельных состояний не исключается и при «удачно» выбранных расчетных значениях определяющих параметров. Причем определенная степень риска вводится осознанно, так как принятие решения без риска, т. е. с предельно пессимистической позиции, как правило, не выгодно, и не только с технико-экономических соображений.

Естественно, что такой риск, во-первых, должен учитываться по возможности полно и описываться количественно, что позволит сравнивать варианты по их безопасности; во-вторых, - ограничиваться и не превышать некоторый допустимый уровень. Рассматривая ГТО в аспекте безопасности, мы приходим к необходимости вероятностного анализа поведения объектов в форме риска.

Принятие решений по ГТО при проектировании, строительстве и эксплуатации всегда сопряжено с необходимостью учета боль-

шого числа факторов при поиске оптимальных вариантов, что требует использования системного подхода. Положительным моментом реализации системного подхода при оценке надежности и безопасности ГТО в рамках математической теории является возможность на основе различных направлений исследований, объединенных единой целью, получить в итоге интегральные количественные оценки. Системный подход присутствует и в методе предельных состояний -при дифференциации объекта на расчетные единицы, использовании системы расчлененных коэффициентов надежности и проверке сооружения на различные предельные состояния. Однако он не доведен до логического завершения - композиции частных оценок. В то же время возможность осуществления процедуры анализа по схеме <<дифференциация-композиция>> представляется несомненным достоинством методов математической теории надежности.

Весьма полезным системный подход оказывается и при исследованиях безопасности - при дифференциации риска по отдельным факторам риска и его композиции - обобщении риска по техническим, экологическим и социальным аспектам безопасности.

Исходя из вышесказанного была конкретизирована цель диссертационных исследований, а именно - используя опыт метода предельных состояний и методов современной теории надежности, разработать на этой основе методологию оценки надежности и безопасности гидротехнических объектов в рамках теории риска и системного анализа.

Основными отправными положениями при разработке методов расчета ГТО на надежность и безопасность являлись:

- современные подходы и методы общей и математической теорий надежности и теории риска;

- результаты исследований по проблемам безопасности в технике и природопользовании;

- положения существующих норм проектирования, правил эксплуатации и достижения в области проектирования, научного обоснования и расчетов ГТС;

- результаты анализа аварий на ГТО разных типов и назначения и чрезвычайных ситуаций, связанных с эксплуатацией ГТО;

- опыт вероятностных расчетов ГТС на надежность.

Диссертационная работа состоит из введения, девяти глав, заключения и пяти приложений. В первой главе дается общая постановка задачи. Формулируются понятия надежности и безопасности ГТО, приводятся определения и анализируется принятая терминология. Рассматриваются характерные состояния ГТО при строительстве и эксплуатации. Анализируется опыт применения вероятностного подхода к оценке надежности ГТО и рассматриваются основные принципы анализа безопасности в технике и природопользовании. Обозначаются основные проблемы оценки надежности и безопасности ГТО при проектировании и эксплуатации и формулируются задачи диссертационных исследований. Во второй главе приводятся результаты анализа аварий и социально-экологических нарушений, имевших место на ГТО различных типов. Даются примеры построения сценариев аварий и нарушений при помощи причин-но-следственных диаграмм. В третьей главе обосновываются принципы использования методов системной теории надежности при расчетах ГТО. Предлагаются методики системного анализа надежности элементов грунтовых противофильтрационных устройств (ПФУ) на основе метода состояний и статистической оценки надежности затворов с учетом восстановления В четвертой главе предлагается подход к оценке параметрической надежности ГТО на основе метода условных функций риска и приводятся основные вероятностные модели определяющих факторов. В пятой главе поднята проблема оценки надежности ГТО с учетом неполного резервирования.

Предложены методы вероятностной оценки надежности грунтового ПФУ (ядра, экрана); общей фильтрационной прочности грунтовых ITC и оснований с учетом неполного структурного резервирования; оценки надежности многосекционного затвора с учетом резервирования по приоритету. В шестой главе излагаются основные положения анализа надежности и безопасности ГТО методом деревьев отказов. Предлагаются новые логические операторы дерева отказов и приводятся формулы для определения вероятностей событий-след-ствий. В седьмой главе рассматриваются вопросы оценки ресурса ГТО, формулируются понятия старения и износа, определяются основные признаки износа ГТО и принципы идентификации процессов, определяющих их износ. Разработаны методика оценки назначенного и остаточного ресурса ГТО по критериям риска и методика назначения оптимальных сроков ремонта и реконструкции ГТО. В восьмой главе анализируются проблемы нормирования надежности ГТО. Приводятся статистические и нормативные оценки риска, допускаемого на ГТС. Рассматривается пример назначения класса ITC по критериям риска на примере накопителей промышленных отходов. И, наконец, в девятой главе излагаются основные требования к обеспечению и анализу безопасности ГТО при проектировании и эксплуатации. Предлагается концепция обеспечения безопасности природно-технических систем (ПТС), формируемых ГТО. Рассматриваются характерные опасности и факторы риска при гидротехническом строительстве и предлагается методика вероятностной оценки обобщенного социального риска.

В заключении формулируются основные выводы по результатам диссертационных исследований.

В приложениях приводятся примеры практического использования предлагаемых вероятностных методов расчета при анализе надежности и безопасности проектируемых и эксплуатируемых ГТО.

Глава 1

ОШ^ДЯПОСТАГО ИБЕЗОПАСЖХШ1ГВДРОТ^^ 1.1. Понятия надежности и безопасности в гидротехнике, основные определения и терминология Надежность (dependability в английской терминологии) - важнейшее интегральное свойство ГТО, которое характеризует его способность выполнять требуемые функции при установленных режимах и условиях эксплуатации, технического обслуживания и ремонта в течение заданного периода времени. Возможны и другие определения надежности ГТО. Согласно [53] надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания и транспортирования Такое определение принято называть параметрическим. Надежность также можно связать с готовностью (availability) объекта выполнять требуемые функции при заданных условиях в произвольный момент времени [127]. Как правило, надежность трактуется как сложное свойство, которое в зависимости от назначения ГТО и условий его эксплуатации может включать: безотказность - способность выполнять требуемые функции при заданных условиях в течение заданного интервала времени; долговечность - способность не достигать предельного состояния при заданных условиях в течение срока службы; ремонтопригодность - приспособленность к поддержанию и восстановлению состояния, в котором объект способен выполнять требуемые функции, путем проведения техобслуживания и ремонта; сохраняемость - свойство сохранять безотказность, ремонтопригодность и долговечность в течение и после хранения либо перерывов в работе на стадии эксплуатации и/или транспортирования.

Поскольку ГТО различаются по функциональному предназначению, ответственности, конструкции, сложности, условиям эксплуатации и другим свойствам, то это требует индивидуального подхода при формулировании понятия надежности и выборе сочетания частных свойств надежности для различных объектов.

Например, для плотины понятие надежности определится как комплексное свойство, заключающееся в ее способности выполнять функции подпорного сооружения при сохранении заданных эксплуатационных и конструктивных показателей при установленных режимах и условиях эксплуатации, технического обслуживания и ремонта в течение расчетного срока службы. Для пригоютинной ГЭС - как способность выдавать электроэнергию (мощность); русловой - выполнять функции подпорного сооружения и вырабатывать электроэнергию. Для канала - своевременно и в требуемом объеме подавать воду нужного качества. Надежность водосброса определим как готовность обеспечить безаварийный сброс требуемых объемов воды из верхнего бьефа в нижний. Для большинства ГТО надежность включает в себя безотказность, долговечность и ремонтопригодность. В то же время, сохраняемость, как частное свойство, может быть существенно для различного рода оборудования (гидромеханического, гидросилового, электротехнического).

Безопасность (safety) ГТО в значительной мере зависит от их надежности, но не всегда полностью ею определяется. Под безопасностью в технике обычно понимается надежность объектов по отношению к жизни и здоровью людей, состоянию окружающей среды. Важным элементом безопасности ГТО следует считать способность сохранять надежность при экстраординарных воздействиях, различных нарушениях, ошибках обслуживающего персонала и т. п., т. е. обладать повышенными отказоустойчивостью и живучестью, где под отказоустойчивостью понимается проектное свой-

ство ГТО, препятствующее возникновению неисправностей и нарушений работоспособности, которые могут привести к аварии; живучестью - способность объекта не разрушаться при наличии воздействий, не предусмотренных условиями эксплуатации, выдерживать расчетные эксплуатационные нагрузки и частично сохранять работоспособность при наличии повреждений и разрушений части элементов конструкций. Безопасность ГТО обеспечивается и особыми средствами - системой оповещения населения на случай аварии, применением экологически чистых материалов и технологий, внедрением природоохранных и профилактических мероприятий.

Математические методы, применяемые для оценки показателей безопасности, во многом аналогичны методам оценки показателей надежности. Основное различие состоит в том, что при оценке безопасности анализу подлежат и весьма редкие события, в том числе и гипотетические, а в качестве меры используется риск, например, как вероятность реализации неблагоприятного события.

Надежность и безопасность ГТО, как интегральные свойства, закладываются на стадии проектирования, обеспечиваются при строительстве и поддерживаются при эксплуатации. Надежность, определяемую при проектировании, принято называть проектной, при эксплуатации - эксплуатационной. Особенностью анализа надежности на стадии эксплуатации является то, что здесь, наряду с проектной (априорной) информацией, используются текущие и накопленные данные о состоянии и поведении исследуемого объекта. При этом полный анализ эксплуатационной надежности предусматривает и учет таких специфических факторов как квалификация обслуживающего персонала, качество и объемы ремонтно-профилак-тичееких работ, наличие контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) и достоверность данных контрольных и диагностических исследований, наличие запасных элементов и материалов для устра-

нения отказов и неисправностей, своевременность устранения отказов и неисправностей, наличие нормативно-методических документов, инструкций по эксплуатации и т. д.

Одним из центральных понятий теории надежности является отказ - событие, заключающееся в утрате объектом способности выполнять требуемые функции. Отказ может быть полным, при котором ГТО лишается способности выполнять все требуемые функции, и частичным,, связанным с неспособностью объекта выполнять некоторые из функций, или же при котором объект способен выполнять все функции, но с ухудшенными показателями.

При параметрическом определении надежности используется понятие параметрического отказа - события, заключающегося в отклонении значения хотя бы одного рабочего либо контрольного параметра ГТО за пределы допуска.

Различаются следующие характеристики надежности и безопасности ГТО:

показатели состояния - параметры и признаки, характеризующие физические, механические, эстетические и другие свойства объекта; показатели, которые могут быть измерены и проконтролированы в любой момент времени (геометрические параметры конструкций, осадки и прогибы, цвет, влажность, форма, скорости, расходы, давления, пьезометрические уровни, уровни воды в бьефах и т. п.);

критерии надежности - соответствующим образом подобранные условия, характеризующие прочность, устойчивость, водонепроницаемость и другие свойства, органически связанные с работоспособностью ГТО, а также задаваемые режимы и условия эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, вывода объектов из эксплуатации при отказах, экологические нормативы и требования техники безопасности;

показатели надежности - вероятностные характеристики одного или нескольких свойств надежности объекта, определяемые на основе методов математической теории надежности; показатели надежности могут быть проектными, экспериментальными, эксплуатационными, экстраполируемыми и нормативными.

Проектные показатели надежности трактуются как характеристики вероятно стных/полувероягно стных моделей ГТО и используются на стадии проектирования При оценке экспериментальных и эксплуатационных показателей на роду с проектной информацией используются текущие данные о состоянии объектов. Значения экстраполируемых показателей надежности получают на основе расчетов, испытаний и/или эксплуатационных данных путем экстраполирования на другие продолжительность и условия эксплуатации.

Выбор номенклатуры показателей надежности индивидуального ГТО зависит от его назначения и ответственности, конструктивных особенностей и режимов эксплуатации, возможности восстановления после отказов и по наступлению предельных состояний. Учитывая особенности ГТО, при оценке их надежности и безопасности можно использовать следующие модифицированные показатели [23,53,139,147]:

по безотказности: вероятность безотказной работы V - вероятность того, что в пределах заданного времени отказ объекта не возникнет; вероятность отказа/риск отказа Q - вероятность того, что в пределах заданного времени отказ объекта возникнет (сумма V и £> равна единице); интенсивность отказов % - условную плотность вероятности отказов ГТО, определяемую при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник;

долговечности: вероятность недостижения предельного состояния ¥(Ь) - вероятность того, что предельное состояние объ-

екта в течение срока службы не наступит; вероятность реализации предельного состояния £>(£) - вероятность достижения объектом предельного состояния в пределах заданного срока службы; технический ресурс/ресурс Ь (срок службы Т0) - суммарную наработку (календарную продолжительность) от начала эксплуатации ГТО или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние;

ремонтопригодности: вероятность восстановления К(0 - вероятность того, что время восстановления работоспособности ГТО не превысит заданного; интенсивность восстановления ц - условную плотность вероятности восстановления работоспособного состояния объекта, определяемую при условии, что до рассматриваемого момента времени ремонт не закончен;

сохраняемости: срок сохраняемости - календарную продолжительность хранения и/или транспортирования, в течение и после которой сохраняются заданные свойства объекта;

готовности: коэффициент готовности А / коэффициент неготовности II - соответственно: вероятности того, что объект окажется в работоспособном/неработоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых его применение по назначению не предусматривается (коэффициенты А и и дополняют друг друга до единицы).

1.2. Состояния гидротехнических объектов при строительстве, эксплуатации и реконструкции

Под состоянием ГТО понимается совокупность его свойств, характеризуемых в каждый момент времени определенными количественными и/или качественными показателями состояния. Претерпевая изменения при строительстве, монтаже, эксплуатации, ремонтах и реконструкции, ГТО переходит из одного состояния в другое.

Для ГТО, в общем случае, предлагается различать следующие основные состояния (см. рис. 1.1,1.2) [2,23,29,53,121,127,139].

Исправное - состояние, при котором ГТО соответствует всем требованиям нормативно-технической, проектной и эксплуатационной документации, включая эстетические и экологические требования, а также требования техники безопасности;

Неисправное - состояние, при котором объект не соответствует хотя бы одному из требований исправности.

Неисправность, как состояние, может быть следствием отказа объекта, но чаще всего имеет место и без него. Например, характерной неисправностью ГТО является несоблюдение эстетических или же экологических требований. При этом полная работоспособность объекта, как правило, сохраняется. В некоторых случаях неисправность может стать причиной отказа - нарушения работоспособности. Так, достаточно распространенной неисправностью на подпорных ГТС является усиленная фильтрация, в результате которой при неблагоприятном стечении обстоятельств (небольшой приток) может наступить отказ по заполнению водохранилища, выработке электроэнергии на ГЭС и т. д.

Работоспособное - состояние, при котором ГТО способен выполнять все требуемые функции в заданный период времени, или же при котором значения всех параметров и признаков, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции, соответствуют установленным требованиям. В отличие от исправного работоспособный объект может удовлетворять только требованиям, выполнение которых обеспечивает его использование по назначению.

Неработоспособное - состояние, при котором объект неспособен выполнять требуемую функцию в заданный период времени, или же признается таковым по значениям параметров и признаков, характеризующих его способность выполнять требуемую функцию.