Разработка и апробация системы оценки состояния гидротехнических сооружений речных низконапорных гидроузлов

3. Выполненная апробация разработанной в диссертации методологии оценки состояния и уровня безопасности ГТС 550 гидроузлов Московской области показала ее широкие возможности, позволяющие даже с учетом сложной специфики таких объектов получать значительный объем информации, необходимой для ранжирования ГТС по степени их опасности с учетом эффективности вложения средств в превентивные мероприятия, обеспечивающие их безопасность.

Апробация методологии подтвердила также необходимость и возможность проведения в предлагаемом объеме детальных обследований многочисленных низконапорных гидроузлов, аварии которых в силу их специфики приносят значительный ущерб, вместо нечетко сформулированной и выполняемой часто на основе опросов инвентаризации.

4. Впервые выполнены обобщение, анализ и статистическая обработка информации, полученной в результате детального обследования низконапорных гидроузлов Московской области. В частности: произведена статистическая выборка обследованных сооружений по форме собственности, назначению, объему водохранилищ, высоте плотин, сроку эксплуатации, техническому состоянию, уровню безопасности, опасности для нижнего бьефа, готовности к пропуску паводка, ориентировочной стоимости ремонтных работ и ряду других параметров; выявлены основные причины, приводящие к аварийному и потенциально опасному техническому состоянию основных гидротехнических сооружений гидроузлов; отмечены недостатки работы службы эксплуатации; выполнен дополнительный анализ безопасности низконапорных гидроузлов по сочетанию группы неблагоприятных факторов.

Из 550 гидроузлов имеет неудовлетворительный уровень безопасности 38,7 % (213 объектов), опасный - 26 % (143 объекта), суммарно - 64,7 % (356 объектов).

5. Впервые выполненный для низконапорных гидроузлов анализ результатов расчетов параметров волны прорыва, определенных с помощью различных методик, показал, что методика Историка Б. Л. во всех расчетных случаях, как для реальных объектов, так и при решении тестовой задачи, дает достаточную сходимость с результатами, полученными по методикам, базирующимся на численных методах решения уравнения Сен-Венана; существенно различаются от всех рассмотренных методов результаты, полученные по методике ВНИИ ГОЧС.

6. Основным для низконапорных гидроузлов параметром волны прорыва при расчете ущербов от наводнения и определения границ зоны затопления чаще всего оказывается максимальная глубина затопления в нижнем бьефе. Для этого параметра получено уравнение (7), применение которого позволяет оперативно выполнять предварительные экспертные оценки в случае прорыва напорного фронта многочисленных низконапорных гидроузлов. Указанное уравнение применимо к низконапорным гидроузлам, объем водохранилища которых колеблется в пределах от 50 до 5000 тыс. м³, глубина воды в верхнем бьефе у плотины - от 2 до 20 м, расстояние от створа плотины до створа наблюдения - от 0,5 до 50 км, длина водохранилища - от 0,8 до 2 км при условии отсутствии подпора со стороны нижерасположенных ГТС. Средняя относительная ошибка аппроксимации составляет 12,8 %.

7. Разработаны предложения, связанные с определением эффективности использования капитальных вложений для проведения превентивных мероприятий по обеспечению безопасности низконапорных гидротехнических сооружений при их ранжировании с учетом уровня безопасности и степени опасности для территории нижнего бьефа.

По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе следующие, раскрывающие ее основное содержание:

Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ

1. Каганов, Г.М. Результаты предпаводкового обследования 2006 г. гидроузлов Московской области [Текст] / Г. М. Каганов, В.И. Волков, И.А. Секисова // Гидротехническое строительство. 2007. № 4. С. 2-9. Библиогр.: с. 9.

2. Каганов, Г.М. Анализ состояния низконапорных гидротехнических сооружений Российской Федерации на примере обследования гидроузлов Московской области [Текст] / Г. М. Каганов, В.И. Волков, И.А. Секисова // Гидротехническое строительство. 2008. №8. С. 26 - 37. Библиогр.: с. 37.

3. Школьников, С. Я. Опыт математического моделирования гидродинамических аварий и оценка вызванных ими ущербов [Текст] / С. Я. Школьников, И. А. Секисова // Гидротехническое строительство. 2008. №10. С. 48-55. Библиогр.: с. 55.

Публикации в других изданиях

4. Школьников, С. Я. Математическое моделирование волн излива из золоотвалов с учетом сухого трения [Текст] / С. Я. Школьников, И. А. Секисова // Безопасность энергетических сооружений (БЭС): науч. техн. и произв. сб. / учредитель ОАО РАО «ЕЭС России». 2005. M.: HИИЭС, 2005. Ежегод. изд. ISBN 5-902144-07-8. 2005, вып. 15. С. 72 - 81. Библиогр.: с. 81.

5. Секисова, И. А. Особенности расчета величины гражданской ответственности за вред, причиняемый гидродинамическими авариями во время высоких паводков [Текст] / И. А. Секисова // Энергонадзор и энергобезопасность: науч. информ. аналит. журн. / учредитель АНО «ИТЦ Мосгорэнергонадзора». 2007, апрель-. М.: Техинпресс, 2007-.Периодич. 2007, №4. 5000 экз. С. 102 - 103. Библиогр.: с. 103.

Публикации по итогам международных конференций

6. Kaganov G.M., Volkov V.I., Evdokimova I.M., Sekisova I.A. To the problem of safety provision for small dams. // ICOLD 75th Annual Meeting Saint Petersburg, Russia, June 24-29, 2007. Symposium: «Dam Safety Management Role of State, Private Companies and Public in Designing, Constructing and Operating of Large Dams»//, session №3, report 87, p. 1 - 11.

Рис. 1. Схема компоновки гидроузла (приведены отдельные измеряемые параметры): 1 - плотина; 2 - башенный водоприемник водосброса; 3 - ось водосброса; 4 - концевой гаситель; 5 - отводящий канал водосброса; 6 - ось водовыпуска; 7 - колодец управления затворами водовыпуска; 8 - отводящая труба водовыпуска. - географические координаты (широта и долгота), измеряемые с помощью навигатора

Рис. 2 Схема расположения обследованных гидроузлов на территории Московской области: - детально обследованные в 2007 г. гидроузлы Московской области

а)

б)

Рис. 3 Кривые распределения ГТС низконапорных гидроузлов, техническое состояние которых соответствует неудовлетворительному и опасному уровням безопасности: а) в зависимости от срока эксплуатации; б) в зависимости от объема водохранилища: 1 - количество гидроузлов; 2 - водосбросов; 3 - плотин; 4 - водовыпусков; 5 - количество гидроузлов, состояние которых соответствует опасному уровню безопасности.

а)

б)

Рис. 4 Кривые распределения ГТС низконапорных гидроузлов, техническое состояние которых классифицируется как потенциально опасное и аварийное: а) в зависимости от высоты плотины; б) в зависимости от напора на гидротехнические сооружения: 1 - гидроузлов в потенциально опасном и аварийном состоянии; 2 - гидроузлов в аварийном состоянии; 3 - плотин в потенциально опасном и аварийном состоянии; 4 - плотин в аварийном состоянии; 5 - водосбросов в потенциально опасном и аварийном состоянии; 6 - водосбросов в аварийном состоянии

Рис. 5 Статистическое распределение опасных и особо опасных для территории нижнего бьефа гидроузлов, сооружения которых находятся в аварийном состоянии или требуют проведения ремонта (в скобках указано количество гидроузлов): 1 - количество гидроузлов, ГТС которых находятся в аварийном состоянии (% от общего количества опасных гидроузлов); 2 - количество гидроузлов, ГТС которых требуют проведения капитального ремонта (% от общего количества опасных гидроузлов); 3 - количество гидроузлов, ГТС которых требуют проведения усиленного текущего ремонта (% от общего количества опасных гидроузлов)

а)

б)

Рис. 6 Результаты сравнения расчетов параметров волны прорыва в лучае аварии Истринского гидроузла в различных створах нижнего бьефа: а) расходов; б) отметок затопления нижнего бьефа:

результаты расчетов, полученные с помощью программы «Mike11»;

результаты расчетов, полученные с помощью программы «RIVER»;

результаты расчетов, полученные с помощью программы «БОР»;

результаты расчетов, полученные с помощью графоаналитической методики Историка.

Рис. 7 Результаты сравнения расчетов глубины затопления в различных створах нижнего бьефа гидроузла в случае призматического русла треугольного поперечного сечения с постоянным уклоном дна: а) первого; б) второго; в) третьего; г) четвертого расчетных случаев:

результаты расчетов, полученные с помощью программы SV_1;

результаты расчетов, полученные с помощью методики ВНИИ ГОЧС;

результаты расчетов, полученные с помощью графоаналитической методики Историка

Размещено на Allbest.ru