Введение 3
1 Природоохранные гидротехнические сооружения в Якутии 5
1.1 Природно-климатические факторы 5
1.2 Общие сведения 10
1.3 Дамбы мерзлого типа 24
1.4 Дамбы талого типа 25
1.5 Накопители на вечномерзлых основаниях 26
2 Опасные ситуации при эксплуатации гидросооружений 47
2.1 Причины возникновения опасных ситуаций 47
2.2 Пример эксплуатации хвостохранилища 48
3 Расчет жидкостного термосифона (применительно к нижней дамбе
каскадного накопителя) 52
4 Система мониторинга накопителя 64
5 Водосброс осветленной воды из верхней секции 73
6 Нормативно-правовое обоснование предлагаемых технических
решений 80
Заключение 98
Список использованных источников 99
Определенные особенности климатических и инженерно - геологических условий криолитозоны требуют, непосредственно, особенного подхода к проектированию, строительству и эксплуатации гидротехнических сооружений.
Ввиду определенных региональных особенностей среди гидротехнических сооружений, построенных на вечномерзлых грунтах высок процент возникновения аварийных, опасных ситуаций. Опасные ситуации происходят, в большинстве случаев, из-за недостаточности информации о процессах, происходящих в грунтах в створе сооружения, прогноза их развития, а также из-за несвоевременного принятия инженерно-технических решений при возникновении именно таких ситуаций. Одним из основных факторов, ведущих к авариям, а иногда и к разрушению гидротехнических сооружений является фильтрация воды сквозь тело плотины, под её основанием или через боковые примыкания тела плотины к береговым склонам.
Большинство опасных ситуаций можно было избежать, если бы была возможность своевременного информирования о процессах, происходящих в теле и основании плотин и дамб, и существовали незамедлительные способы контроля и оценки состояния сооружения.
Наиболее актуальный путь снижения аварийности гидротехнических сооружений заключается в ранней проверке проявления негативных процессов или «подготовки» условий к их проявлению и принятию предохранительных инженерных мер по их предотвращению. Для решения задач построения эффективной системы контроля гидротехнических сооружений, равным образом, требуются знания о механизмах образования опасных ситуаций, основы к их появлению и признаков, предшествующих их развитию [11].
Необходимость настоящей работы определяется:
- Ростом строительства гидротехнических сооружений на Крайнем Севере. Только за последние 15 лет построено и введено в эксплуатацию 2 гидроузла хозяйственно-питьевого назначения, 4 накопителя промышленных отходов и несколько низконапорных плотин;
- Старением гидротехнических сооружений. Например, в АК «АЛРОСА» срок эксплуатации некоторых сооружений насчитывает 30-45 лет;
- Предельным состоянием большого количества гидротехнических сооружений, эксплуатируемых в районах Крайнего Севера. В Западной Якутии практически каждый год фиксируются нештатные ситуации, тратится до сотен миллионов рублей на ремонтно-восстановительные работы;
- Недостаточными разработками по созданию нормативно-методической базы проектирования, строительства и безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений, учитывающей условия Крайнего Севера.
Вопреки тому, что за последние 50 лет в районах с суровым климатом построено немалое количество гидротехнических сооружений, достаточный опыт их проектирования, строительства и эксплуатации пока еще слабо изучен и недостаточно учитывается в современных условиях.
Из практического опыта эксплуатации грунтовых гидротехнических сооружений в криолитозоне, серьезные аварийные ситуации на значительном большинстве объектов были вызваны бесконтрольным развитием теплофизических, криогенных и фильтрационных процессов, происходящих в сооружении в результате отсутствия всеобщего мониторинга безопасности. При обоснованной организации системы мониторинга и оперативного анализа данных устраняются опасные ситуации. А также существует значительный резерв снижения эксплуатационной стоимости и повышения надежности за счет перехода от дорогостоящих ремонтно-восстановительных работ к ранней диагностике состояния сооружений, и принятию превосходящих появление опасной ситуации инженерно-технических решений.
В дипломной работе обобщен опыт строительства и эксплуатации грунтовых гидротехнических сооружений на северо-западе Якутии и результаты натурных исследований, в работе сделаны и обоснованы следующие выводы и рекомендации:
— на основе анализа причин возникновения нештатных ситуаций на грунтовых гидротехнических сооружениях региона выделены основные причины их возникновения, позволяющие прогнозировать и выявлять негативные процессы на ранних стадиях;
— предлагается методика проведения и обработки данных инструментального контроля состояния сооружений, включающая дистанционные измерения и автоматизированную обработку данных, на основе которых необходимо оперативно проводить раннюю диагностику возникновения нештатных ситуаций;
— предложена организация мерзлотной завесы в плотине накопителя бытовых стоков, что позволит сделать всю систему хвостохранилища полностью бессточной, и исключит попадание загрязняющих веществ обогатительной фабрики;
— установку КИА следует предусматривать как в процессе строительства, так и расширять ее сеть в период эксплуатации, охватывая при этом потенциально опасные зоны сооружения. Результаты наблюдений по КИА использовать для оценки надежности объекта, своевременного выявления дефектов, назначения ремонтных мероприятий, что позволит предотвратить нештатные ситуации и улучшить условия эксплуатации;
— приведенные в работе примеры показывают, что в условиях криолитозоны при правильной организации мониторинга и своевременном выявлении и устранении негативных процессов сооружения обладают высокой степенью надежности в течение длительного времени эксплуатации.
