Изучение деформации русла реки для обеспечения безопасности при строительстве и эксплуатации магистральных газопроводов

Трубопроводы прокладываются в труднодоступных территориях, освоение которых связано с проектированием подводных переходов. Развитие трубопроводного транспорта - одно из условий роста экономики России.

Проектирование строительства и поддержание в рабочем состоянии магистральных трубопроводов требует геодезического сопровождения, составления различных картографических материалов, а также прогнозирования их деформаций. Совершенствование технологий комплексных топографо-геодезических изысканий, выполняющихся при строительстве и реконструкции магистральных трубопроводов, является, и в обозримом будущем будет являться актуальной задачей. Её решение неразрывно связано с созданием условий, предупреждающих технические причины аварий в трубопроводном транспорте и обеспечивающих экологическую безопасность окружающей среды. Аварийные ситуации в работе магистральных трубо- проводов нередко возникают из-за недостаточной точности выполнения инженерно-геодезических работ при изысканиях и строительстве [1].

Анализ происшествий на подводных переходах магистральных трубопроводов показывает, что основной причиной аварий и неполадок на этих объектах следует считать недостаточно обоснованный выбор запаса глубины заложения трубопровода, которая должна быть ниже максимально возможной глубины размыва русла в створе перехода. Запасы глубины при проектировании перехода через водотоки имеют целью гарантировать принятую степень его безопасности при воздействии подмываемого водным потоком трубопровода. Русловые деформации являются объектом многочисленных научных исследований. Река по своему назначению является уникальным и далеко не безопасным природным объектом. Реки – это не каналы, они никогда не текут строго прямолинейно [2].

Хотя на территории Западной Сибири преобладает спокойный рельеф, реки изменяют положение своего русла и необходимо знать направление и возможные деформации речного русла. Подводные переходы магистральных трубопроводов относятся к гидротехническим сооружениям, и существует вероятность их разрушения под воздействием потока, так как возникают не предусмотренные проектом нагрузки, вызванные провисанием оголенной трубы, её вибрацией и другими видами воздействий. Эти факторы проявляются вследствие неучтенной деформации русла реки, поэтому требуются проведение мониторинга состояния русла, анализ результатов происходящих деформаций и их прогнозирование.

Анализ плановых и высотных деформаций русла реки проводится по результатам русловых съемок разных лет, с учетом сезонных деформаций. При проектировании, строительстве, эксплуатации и ремонте гидротехнических сооружений должно проводиться тщательное исследование деформации русла. Выбор методики для определения деформаций зависит от многих параметров. Качество анализа зачастую зависит не от технологии определения, а от точности и достоверности исходных материалов. Для установления скорости размыва дна на подводном переходе магистрального газопровода и выявления факторов, влияющих на количественные показатели размыва, возможно использование корреляционного и регрессионного анализа. Использование данных методов предполагает нормальное распределение. Этот способ наглядно представляет величину деформаций, однако при числе циклов наблюдений более двух наглядность деформаций на профиле затрудняется. Исходными данными для расчетов являются разности фактических отметок промерных точек галсов разных лет. В первую очередь вычисляются эмпирические моменты – математическое ожидание и стандарт [3]. Далее для проведения корреляционного анализа вычисляются значения уклонов между горизонталями в местах, где находились исследуемые отметки, а также определятся значения глубин по продольным профилям разных лет, и строится линия тренда. Тип линии тренда выбирается таким образом, чтобы величина достоверности аппроксимации составила наибольшую величину.

Полученные на основе регрессивного анализа результаты говорят о наличии зависимости между значением глубины подводного рельефа и величиной расхождения фактических отметок разных лет, оценивается эмпирическими уравнениями. Проделанные вычисления свидетельствуют, что при увеличении глубины среднее квадратическое отклонение имеет тенденцию возрастать. Таким образом, при помощи корреляционного и регрессионного методов можно сделать вывод о том, что имеется математически определенная тенденция деформации русла реки, последствия которой необходимо строго учитывать при строительстве и эксплуатации сооружений и на основании этого технически грамотно составлять экономико-геодезическое обоснование строительства.

Изучение русловой деформации в местах проектирования и строительства инженерных сооружений является не временным мероприятием, а важнейшей государственной задачей, направленной на сохранение и правильную эксплуатацию таких сооружений. Успешное её решение должно базироваться на четком инженерно-экономическом расчете, чему во многом способствуют приёмы и методы геодезии.