Проф. д-р инж. Димитър Тошев, председател на Комисията за безопасност на язовирите

Брой 5, "Градът инфраструктура"
Големите язовири
В света са изградени над 80000 язовира. Най-високата стена е тази на язовир "Нурек" (300 м) в Таджикистан. Пак там се реализира проект за язовирната стена на Рогунската ВЕЦ (335 м). Най-много язовири се проектират и изграждат в Китай. Тенденцията е да надминат височина 300 м. Най-високата стена със стоманобетонов екран е на язовир "Шуибуа" - 233 м, в Китай.
Прилагат се съвременни конструкции като язовирни стени с асфалтова диафрагма, каквито са на язовирите "Боровица", изградена за водоснабдяване на град Кърджали, и незавършените стени на язовирите "Пловдивци" (Рудозем) и "Нейковци" (Трявна). Модерно решение е изграждане на стоманобетонов екран върху водния откос на стената, както и полимерен екран.
Може да се отбележи, че в Европа са застроени почти напълно възможните за изграждане на язовири места. Най-високата стена е "Гранд Диксанс" (285 м) в Швейцария. У нас най-висока е бетонната язовирна стена "Въча" (145 м), следвана от дъговата стена "Цанков камък" (130 м), бетонната стена "Кричим" (105 м) и дъговата стена "Кърджали" (104 м). На пето място е каменнонасипната стена "Белмекен" (98 м), изградена в трудни високопланински условия на кота 1920 м. На шесто място е язовир "Камчия" с каменнонасипна стена 80 м и завирен обем 233 55 106 куб.м.
Съгласно Световния регистър на язовирите в България са изградени 216 високи язовира, от които 72 са с височина над 30 м и 144 с височина 15 - 29 м. През втората половина на XX век водното стопанство на нашата страна бе едно от най-интензивно развиващите се. То ни остави в наследство значителен брой хидротехнически съоръжения, всичките дело на българските хидроинженери.
През този период българските специалисти добиха богат опит в проучването, проектирането, строителството и експлоатацията на повече от 2000 язовирни стени, над 100 ВЕЦ, четири ПАВЕЦ, голям брой водоснабдителни и мелиоративни съоръжения, над 40 хвостохранилища и сгуроотвали, 750 км хидротехнически тунели.
Значителен е българският опит в реализирането на проекти в Алжир, Мароко, Сирия, Либия, Иран, Ирак и др. И сега наши специалисти работят в ЮАР, Мозамбик, Нигерия, Турция и др. С убеденост можем да твърдим, че България има школа от опитни инженери по хидротехническо строителство.
Съществува обаче и сериозен проблем - възниква въпросът имаме ли подготвени кадри за проучване, проектиране, изграждане и надеждна експлоатация на сигурни язовирни стени и хидротехнически съоръжения.

Безопасност на язовирите
Един язовир е безопасен, когато е изградена сигурна конструкция на стената и прилежащите й съоръжения и се провежда безопасна експлоатация на язовира като цяло. Безопасен е този язовир, който е изграден след задълбочени проучвания на топографските, геоложките, хидрогеоложките, климатичните и сеизмичните условия с прилагане на съвременни методи за изчисление. Необходимо е конструкциите на стената и съоръженията да отговарят на съвременните изисквания за здравина и устойчивост при екстремни въздействия върху тях като високи води в реката и земетръс. Повишените изисквания към опазване на околната среда повишиха полето на изява на хидроинженерите в складирането, депониране както на индустриални, така и на битови отпадъци.
През последните две десетилетия не се извършваше строителство на язовирни стени у нас. Нашите строителни фирми с опит в язовирното строителство изпълняват предимно екологични проекти - депа за отпадъци, пречиствателни станции, малки ВЕЦ. След промяната в икономическата система поради недостиг на инвестиции се преустанови строителството на 14 язовирни стени. Произтичащите от това проблеми са поне два: замразяване на капиталовложения и недостатъчна сигурност на конструкцията на незавършените съоръжения. Застрашени са конструктивната сигурност и опазването на околната среда при незавършените обекти.
От техническото състояние на хидротехническите съоръжения, в частност язовирните стени, като едни от най-големите инженерни съоръжения, зависи животът на хората и опазването на природната среда. Проблемът "Безопасност на хидротехническите съоръжения" има много страни. Нашите разбирания са, че сигурността може да бъде конструктивна, технологична и екологична. Тук акцентираме главно на сигурността на конструкцията, чиито основи са заложени в "Методите на проучване и избор на проектно решение", "Строителство с високо качество", "Надеждна експлоатация чрез поддържане и рехабилитация на хидротехническото съоръжение".

Затова на безопасността трябва да се гледа като на крехка конструкция, стояща върху три опори: проект, строителство и експлоатация. Нарушението на някое от опорните условия води до бързо или бавно изчерпване на якостта и/или устойчивостта и до пълно или частично разрушение.
Детайлните проучвания на геоложкия строеж, хидрогеоложките и хидроложките условия, както и сеизмичните условия са база за проектиране на сигурни съоръжения.
Друг проблем при оценка на сигурността и безопасността на язовирните стени е доколко надеждно са определени качествата на основата на язовирната стена, прогнозиране със съответни изчисления на поведението на материалите при нарастващото натоварване в процеса на изграждане на стената и при динамика на водните нива във водохранилището, както и поведението при земетръс. Широко в практиката са внедрени лабораторни триосови тестове за изследване на нелинейното деформиране на материалите, включително и на слаби почви.

През 1987 г. бе извършена промяна в сеизмичното райониране в България. Само по себе си това налага преоценка на сигурността на конструкциите в условия на земетръс. За да се отговори на този въпрос, се извършват статичен и динамичен анализ с актуализирани данни за динамичните свойства на материалите. В противен случай ново изчисление на конструкцията е безсмислено. Тази задача, твърде скъпа предвид големия брой язовирни стени, се изпълнява засега само за най-отговорните хидротехнически съоръжения.
Бързото развитие на технологиите днес позволява да се прилагат модерни числени методи за статичен и динамичен анализ, оценка на риска при земетръс, филтрационни изследвания за прогнозиране на загубите на вода и редица други изследвания.

Сигурността на едно хидротехническо съоръжение се разглежда като резултат от качествено изпълнение на строителните работи. Конструктивната сигурност на стената през периода на изграждане се осигурява със специални мерки за отвеждане на високите води. У нас оразмерителното водно количество през строителния период е както за временни съоръжения. При продължително строителство нараства вероятността от преминаване на висока вълна с по-високи размери. Това водно количество може да се надвиши неколкократно при стена, която се строи десет и повече години. Например вече два пъти бе разрушаван частично отбивният яз на спряната от строителство язовирна стена "Раков дол".
Основните причини за повреди и разрушаване на една стена са комплексни. Те са дължат на пропуски в проучването, проектирането, строителството и експлоатацията.
Трябва да се отбележи, че при старателна и прецизна експлоатация е възможно протичащите негативни процеси в стената да се идентифицират навреме и аварията да бъде предотвратена.
Непосредствената перспектива пред нашите хидротехници е в завършване на започнатите язовирни стени, разширение на каскада "Белмекен - Сестримо - Чаира" с язовир "Яденица", застрояване на горното течение на р. Арда (каскада "Горна Арда"), експлоатация и рехабилитация на изградените хидротехнически съоръжения, участие в проектиране и строителство в други страни.

Проектът за общинска инфраструктура с финансиране от Световната банка
Проектът за общинска инфраструктура с финансиране от Световната банка включва доизграждане на язовир "Пловдивци" (в процес на изграждане), язовирите "Луда Яна" и "Нейковци" (в проектна готовност) и рехабилитация на яз. "Студена", която е в начален период на строителство.  "Луда Яна" включва надстрояване на изградената част от язовирната стена, изпълнявана от баластрен насип с противофилтрационен елемент вертикално глинено ядро, изграждане на преливник на десния бряг, преустройство на отбивния тунел, основния изпускател и водовземна шахта и изграждане на контролно-измерителна система.
Изборът на тип на стената, насипна от баластра, е много сполучлив, защото ползва местен материал - баластра с добри качества. Уплътнената баластра е плътна, с висока якост, а глиненото ядро притежава висока водоплътност. Контактът между едрозърнестата баластра и глиненото ядро се реализира с два филтърни пласта, които предпазват от изнасяне на глинести частици от ядрото в баластрата и от проява на недопустимо слягане на ядрото.
Проектът отговаря на българските нормативи и на Еврокод. Приложени са съвременни методи за проучване и проектиране, извършено е микросеизмично проучване, необходимите филтрационни, статични и динамични изследвания на стената и съоръженията като водовземна шахта, отбивен тунел, основен изпускател, инжекционна галерия и преливник. Развитието му бе проследявано и разглеждано на редовни срещи с участие на експерти на възложителя  и на комисията за безопасност на язовира, както и периодични срещи с представители на Световната банка. Хидравличният модел на преливника потвърди проектното решение и доказа необходимостта от промяна на отделни детайли.

Съвременни изисквания към язовирите
Понастоящем в състояние на глобални климатични промени изискванията към язовирите са на първо място с акцент върху безопасно провеждане на високите води през преливните съоръжения и защита на населението и околната среда в долния участък.
На второ място, но не по важност, е сеизмичното въздействие и оценка на сеизмичния риск.
Например проектът за язовир "Луда Яна" актуализира входната информация с обработка на наличните данни за валежите, включително тези от последните две десетилетия, и ново сеизмично райониране на стената.  Характерно в този случай е приложението на изпитани технологии на строителство като насипване и уплътняване на насипа от баластра и пясък, изпробване на плътността и влажността на насипа, както и срязване на баластрата в големи касети.

В света са изградени над 80 000 язовира. Най-високата стена е тази на язовир "Нурек" (300 м) в Таджикистан. Най-много язовири се проектират и изграждат в Китай. Тенденцията е да надминат височина 300 м.

България са изградени 216 високи язовира, от които 72 са с височина над 30 м и 144 с височина 15 - 29 м.