Применение современных технологий контроля в мониторинге плотин мерзлого типа на примере Анадырского гидроузла

Сокращения и обозначения:

ВЗС – воздушная замораживаемая система

ГТС – гидротехническое сооружение

ГЭС – гидроэлектростанция

КИА – контрольно-измерительная аппаратура

АСДМ – автоматизированные системы дистанционного мониторинга

ГЛОНАСС – глобальная навигационная спутниковая система

GPS – Global Positioning System (система глобального позиционирования)

Плотины с мерзлой завесой обычно возводятся на нескальном льдонасыщенном основании, которое при оттаивании дает большую просадку и повышает фильтрующие свойства. Оттаивание такого основания происходит при наполнении водохранилища, которое становится мощным постоянно действующим источником тепла. Для уменьшения отрицательного влияния водохранилища на основание в плотине и устраивают мерзлотную завесу, которая предохраняет основание от поступления вод под ядром плотины. Промороженное ядро должно быть надежно сомкнуто с основанием, что достигается той же мерзлотной завесой [1].

Для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии и обеспечения полной водонепроницаемости плотины устанавливается воздушная замораживаемая система (ВЗС).

Оценка уровня безопасности на стадии эксплуатации осуществляется инструментальными и визуальными методами с использованием технических и программных средств мониторинга. Визуальные наблюдения являются важно частью мониторинга ГТС. Визуальные осмотры частично можно заменить видео камерой-удаленный мониторинг. Благодаря современным технологиям все данные могут собираться на одном компьютере и транслироваться в сеть интернета. Исходя из этого, эксплуатирующая организация может посмотреть историю результатов измерений мониторинга сооружения.

Обязательными наблюдениями в период эксплуатации плотины являются:

• 1.    Визуальные наблюдения.

• 2.    Инструментальные наблюдения.

• 3.    Температурные наблюдения.

• 4.    Наблюдения за вертикальной осадкой тела плотины.

• 5.    Наблюдения за горизонтальными перемещениями точек плотины.

• 6.    Наблюдения за фильтрацией тела плотины.

Работа замораживающей системы необходима в течение всего срока эксплуатации.

Ниже приведены сведения о наблюдениях, проводимых на грунтовых плотинах, возводимых в суровых климатических условиях [2].

На плотине с мерзлой противофильтрационной завесой на реке Ирелях велись наблюдения: за ростом толщины льдогрунтовой стенки на начальном этапе, а также во время эксплуатации; осадки плотины контролировались с момента постройки. Для измерений температуры гирлянда из пяти термометров опускалась в термическую скважину не менее чем на сутки. Часть термических скважин для измерений температуры тела плотины были оборудованы электрическими термометрами сопротивления, установленными на расстоянии друг от друга 2—5 м [4].

Плотина с мерзлотной противофильтрационной завесой на реке

Сытыкан. Для осуществления контроля за температурным режимом грунтов в основании водосбросного канала предусмотрено устройство четырех термометрических створов по четыре скважины в каждом с заглублением их до 15—25 м.

Гидроузел на ручье Троговый. Обязательными наблюдениями в период эксплуатации плотины являются: визуальные наблюдения за состоянием плотины; наблюдения за осадками гребня плотины путем нивелирования; наблюдения за фильтрацией тела плотины; наблюдения за выходом фильтрационных вод; наблюдения за температурным режимом плотины. Работа замораживающей системы необходима в течение всего срока эксплуатации.

Плотина Колымской ГЭС на реке Колыма. Благодаря комплексу, установленному на сооружениях Колымской ГЭС КИА позволяет контролировать осадки, смещения, раскрытие швов, уровни бьефов, температурный и фильтрационный режим, напряженно-деформированное состояние [5].

Технологии развиваются и для вышеперечисленных задач, можно применять более современные методы. К современным измерительным системам мониторинга можно отнести: мониторинг с использованием КИА, АСДМ, телеуправляемые подводные робототехнические комплексы, системы спутникового позиционирования (ГЛОНАСС или GPS).

Раньше наблюдения за режимом водохранилища сводились к измерению уровней воды во времени при помощи водомерных реек или самописцев уровней. В настоящее время можно измерять уровень воды при помощи автоматических водомерных постов с функцией измерения и накопления полученных данных, которые в свою очередь будут осуществлять измерение, архивировать и передавать измеренные значений уровня в соответствии с расписанием. Передача данных осуществляется с помощью радиомодема или GSM модема. Связь по радиоканалу позволяет быстро и с минимальными затратами разворачивать наблюдения за данным объектом [3].

Использование современных технологий при мониторинге технического состояния гидротехнических сооружений в криолитозоне дает большие преимущества при эксплуатации современных сооружений: точность и оперативность получаемых данных, возможность долгосрочного хранения, возможность работы в автоматическом и ручном режимах, возможность вывода данных для дальнейшей передачи и анализа, удаленный доступ к архиву измерений и текущим показаниям.