АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ

THE ANALYSIS OF OPERATING CONDITIONS OF EARTH DAMS IN ORENBURGSKAYA OBLAST

 

А.Г.Дамрин, С.Н.Боженов

A.G.Damrin, S.N.Bozhenov

Оренбургский государственный университет
(461800, г. Оренбург, пр. Победы, 13)
Orenburg State University
(Orenburg, Pobedy prospect, 13)
e-mail Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


Анализ технического состояния грунтовых плотин оренбургской области является одной из задач мониторинга геосистем, поскольку пруды и водохранилища являются неотъемлемой частью степного ландшафта. Проведённые исследования показали, что в 30% обследованных водоёмов состояние грунтовых плотин неудовлетворительное. Это требует разработки и внедрения комплексной программы по ремонту и реконструкции ГТС, предназначенной для повышения уровня комфорта и безопасности жизни в зоне воздействия ГТС.

The analysis of operating conditions of earth dams in Orenburgskaya oblast is one of tasks of monitoring of geosystems since ponds and reservoirs are integral parts of a steppe landscape. Our researches proved that operating conditions of 30% dams is unsatisfactory. This requires development and implementation of a complex program of hydraulic works repairs and reconstruction aimed at the comfort and life safety improvement within hydraulic work influence zones.


В последние годы в Оренбургской области на многих гидротехнических сооружениях (ГТС) риск аварийных ситуаций значительно возрос в связи с различными нарушениями в процессе эксплуатации, старением отдельных узлов сооружений и оборудования, отсутствием проектной документации, правил эксплуатации, контроля за безопасностью ГТС и т.п. [2]. На территории Оренбургской области эксплуатируется более тысячи плотин и других гидротехнических сооружений, у которых за последние десятилетия снизился уровень безопасности. В результате исследований нами выделены пять основных причин аварий гидроузлов:

- нарушение правил эксплуатации плотин и гидроузлов;

- частичное или полное отсутствие проектной документации;

- неправильное регулирование стока водохранилищ вследствие чего гидротехнические сооружения работают в более интенсивном режиме, чем предусмотрено проектом;

- не выполнение ремонта откосов земляных плотин;

- капитальный ремонт гидротехнических сооружений, определяемый сроками эксплуатации водохранилищ, заменяется текущим ремонтом.

Это происходит из-за сокращения объемов ремонтных работ, сокращения штата эксплуатационного персонала и ряда других причин. Кроме того, в отличие от сооружений I и II классов, гидротехнические сооружения III и IV классов имеют значительно меньшее количество контрольно-измерительной аппаратуры или не имеют ее вообще, и эксплуатируются менее квалифицированными кадрами.

Плотины из грунтовых материалов, представляющие собой основной элемент напорного фронта гидроузлов, являются источниками потенциальной опасности. При их возможном нарушении территории нижнего бьефа с населенными пунктами, объектами народного хозяйства, историческими памятниками и т.д. попадают в зону возможного затопления прорывной волной и могут быть уничтожены.

Существует множество классификаций причин аварий и аварийных ситуаций грунтовых плотин. По одной из них [3]: 40-50% аварий - ошибка при проектировании; 20% – ошибка при производстве; 30% - нарушение условий эксплуатации; 5-7% - износ и старание. Обобщающий анализ опыта эксплуатации грунтовых плотин показывает, что 35% всех аварий произошли за счёт сосредоточенной фильтрации в теле плотины, через основание и вдоль сопрягающих устройств. Другой наиболее частой причиной аварий грунтовых плотин является перелив воды через гребень и недостаточная пропускная способность водосбросов – 20%. Большинство факторов проявляют себя наиболее интенсивно в первые 5-10 лет эксплуатации. И только влияние химической суффозии, коррозии, выветривания и жизнедеятельности землеройных животных постоянно растет по мере увеличения срока эксплуатации грунтовых плотин. Именно эти факторы доминируют как причины аварий грунтовых плотин через 40-60 лет эксплуатации [3].

При визуальных наблюдениях целесообразно выделить следующие основные элементы конструкции грунтовой плотины и возможные зоны её повреждений (рисунок 1):

1 – верховой откос (призма) и его крепление;

2 – гребень и его крепление;

3 – низовой откос (призма) и его крепление;

4 – дренаж;

5 – противофильтрационное устройство (ПФУ) в теле плотины;

6 – противофильтрационное устройство в основании;

7 – ливнеотводящие, дренажные канавы;

8 – зона сопряжения с бетонным сооружением;

9 – зона сопряжения с основанием;

10 – территория, прилегающая к плотине в верхнем бьефе;

11 – территория, прилегающая к плотине в нижнем бьефе.

На основании анализа обследований ряда грунтовых плотин, выполненных различными организациями, а также данных собственных наблюдений, по каждой возможной зоне повреждений определены наиболее характерные дефекты.

Наряду с этим, проектная документация имеется только на 4 объектах, на 2-х из них - не полностью. Правила эксплуатации есть на 9 объектах, инструкция по эксплуатации - на двух. Плана действий по локализации и ликвидации последствий ЧС не оказалось ни на одном гидроузле. Объекты практически не охраняются. Контрольно-измерительная аппаратура (КИА) отсутствует. Хотя осмотры гидроузлов проводятся регулярно, результаты их не фиксируются. На основных элементах грунтовой плотины были отмечены следующие дефекты. На территории нижнего бьефа, примыкающей к плотине, наблюдается густая растительность и заболоченность. Железобетонное крепление напорного откоса подвержено коррозии, отмечено выщелачивание бетона, обнажение арматуры. На гребнях плотин имеются понижения, неровности. Чаши водохранилищ заилены, заросли травой и кустарником.

В целом анализ результатов обследования гидротехнических сооружений Оренбургской области показал, что основные водоподпорные сооружения – земляные плотины находятся в удовлетворительном состоянии, а водопропускные сооружения - паводковые водосбросы, водоспуски – в предаварийном или аварийном состоянии. Особенно это относится к подъемному гидромеханическому оборудованию. Все гидроузлы требуют капитального ремонта – необходимо обеспечить нормальную работу затворов и подъемных устройств. Для территории и объектов, находящихся в нижнем бьефе, на 5-ти гидроузлах отмечен пониженный уровень безопасности, а на одном – не удовлетворительный. Для обеспечения дальнейшей безопасной эксплуатации этих гидроузлов необходимо выполнение капитального ремонта водопроводящих сооружений и установка КИА, поскольку на сооружениях нет даже водомерных реек. Необходимо организовать охрану объектов, а также следует разработать «План действий по локализации и ликвидации чрезвычайных ситуаций».

Используя методику оценки состояния грунтовой плотины, основанную на принципе последовательного анализа зон диагностирования, были выявлены неблагоприятные процессы на ряде подпорных сооружений двенадцати водохозяйственных объектов с комплексом ГТС. Обследования грунтовых сооружений IV класса в 10 административных районах области показали, что чаще всего очагами отказов становятся: места крепления верхового и низового откосов плотины в зоне переменных уровней; открытые поверхности гребня и откосов; места установки на плотинах и дамбах опор мостов, парапетов, ливнеотводящих лотков, ограждений (Сорочинское, Черновское и др. водохранилища); дренажные устройства и места резкого излома очертаний створа (плотины Боровское, Крутеньковское водохранилища) и сопряжения грунтовой плотины с бетонным сооружением (пруд Мартаза). Обследования подтвердили, что применительно к грунтовым плотинам и дамбам наиболее уязвимыми (с точки зрения надёжности) являются зоны: сопряжения плотины с основанием и берегами (пруды Акбулакского, Соль-Илецкого и др. районов).

Практически на всех осмотренных плотинах, эксплуатируемых более 10 лет, деформированы крепления откосов. Для верхового откоса деформации выражены в повреждении крепления, просадке, сползании, перемещении и разрушении плит; раскрытии и деформации швов между элементами крепления, появлении трещин. Для низового откоса - это нарушение травяного покрытия землеройными животными, размывы, поперечные трещины, зарастание крупными старыми деревьями.

Были обнаружены и более опасные явления, могущие вызвать деформации и привести к потере прочности и устойчивости грунтовых плотин в целом. Это выход фильтрационных вод на откос, в береговых примыканиях и выше дренажных устройств; фильтрационные деформации грунтов (суффозия и выпор грунта из-под сооружения на низовой откос и т.д.); появление мутной профильтровавшей воды из основания в нижний бьеф; образование очагов фильтрации в виде слабого высачивания и намокания грунта, а также в виде сосредоточенных струй воды.

Количество преобладающих дефектов, выраженное в процентах от их общего числа на одном осреднённом объекте, распределилось в выделенных зонах грунтовых сооружений обследованных водных объектов следующим образом: верховой откос плотин – 49% (повреждение крепления, просадочные воронки, растительность); низовой откос – 18% (промоины поверхностными водами, струйная фильтрация, оползневые участки, растительность); территория нижнего бьефа – 13% (заболачивание, струйная и в виде мокрых пятен фильтрация на откосных участках и в месте контакта с бетонными элементами, зарастание отводящего канала и дренажей); гребень – 3% (просадочные воронки, растительность). Из осмотренных подпорных сооружений на пяти плотинах были видны остаточные явления после перелива воды через гребень или промоины в их теле.

В целом, из общего количества обследованных грунтовых плотин Оренбургской области 30 % находятся в аварийном состоянии и требуют капитального ремонта.

Таким образом, не зависимо от класса гидроузла вопрос изучения состояния ГТС, в общем, и грунтовых плотин, в частности, оценка технического и экологического состояния всего гидротехнического комплекса водоёма требует постоянного визуального и инструментального контроля и качественного исполнения решения по каждому водохозяйственному объекту. Предлагаемый системный подход к анализу, оценке и прогнозированию поведения подпорных грунтовых сооружений позволяет индивидуально подходить к конкретному объекту и может быть использован при разработке упрощённой формы декларации безопасности малых гидроузлов. Представляется, что в дальнейшем при выборе водохозяйственных объектов, подлежащих декларированию, следует учитывать, в первую очередь, ущерб от аварии ГТС водоёмов с подпорными сооружениями для территории нижнего бьефа, а не соответствие его параметров установленным общим критериям, принятых при декларировании безопасности относительно крупных ГТС разного назначения. Разработку такой формы декларации необходимо считать особенно актуальной для ускорения внедрения и реализации комплексной программы по ремонту и реконструкции ГТС, предназначенной для повышения уровня комфорта и безопасности жизни в зоне воздействия ГТС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Дамрин А.Г. Оценка современного состояния искусственных водоёмов Оренбургской области и их воздействия на прилегающие ландшафты // Природные и культурные ландшафты: проблемы экологии и устойчивого развития: Материалы междунар. обществ.-науч. конф. Псков, 2002. Ч.2. С.56-61.

2. Каганов Г.М., Волков В.И., Черных О.Н. Обследование ГТС при оценке их безопасности. М.: МГУП, 2001.

3. Малаханов В.В. Техническая диагностика грунтовых плотин. М.: Энергоатомиздат, 1990.


Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!