ВВЕДЕНИЕ 13
1 Общие данные о гидротехнических сооружениях Воткинской ГЭС 15
1.1 Состав и основные характеристики гидротехнических сооружений 15
1.2 Земляные плотины №№ 1-4 Воткинской ГЭС 16
1.3 Здание Воткинской ГЭС 19
1.4 Бетонная водосливная плотина Воткинской ГЭС 21
1.5 Механическое оборудование напорных ГТС Воткинской ГЭС 25
2 Общая характеристика природных условий района расположения
гидротехнических сооружений 31
2.1 Гидрологические сведения 31
2.2 Гидрогеологические условия 32
2.3 Топографические сведения 33
2.4 Инженерно-геологические и геокриологические условия в зоне
расположения ГТС 34
2.5 Тектоническое строение района гидроузла 37
2.6 Сведения об оползневой опасности 38
3 Разработка геофильтрационных моделей здания ГЭС, водосливной плотины,
грунтовой плотины №3 Воткинской ГЭС 40
3.1 Программное обеспечение Feflow 6.2 40
3.2 Разработка геофильтрационной модели бетонных сооружений и их
основания 42
3.3 Разработка геофильтрационной модели грунтовой плотины №3 51
4 Разработка проекта вертикального дренажа земляной плотины №4
Воткинской ГЭС 58
4.1 Необходимые характеристики земляной плотины №4 58
4.2 Расчеты с целью обоснования технических параметров проектируемого
вертикального дренажа 62
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
Актуальность работы. Работа посвящена исследованию гидротехнических сооружений Воткинской ГЭС. Особое внимание уделено фильтрации бетонных сооружений и земляных плотин и возможным методам ее уменьшения.
Фильтрация - это процесс, способный разрушить плотину, что приведет к катастрофе. Наиболее опасны фильтрационные процессы для земляных плотин. Поэтому необходимо уделять особое внимание фильтрации подземных и наземных вод при проектировании эксплуатации гидроэлектростанций.
Изучив климатические и геологические условия местности, на которой располагается Воткинская ГЭС, в данной работе были построены геофильтрационные модели бетонных и земляных сооружений станции. Геофильтрационные модели наглядно показывают структуру фильтрации: фильтрационные напоры близ бетонных сооружений, а также коэффициенты фильтрации земляных плотин.
При анализе раннее проведенных исследований, было определено, что наиболее сильные фильтрации наблюдаются на земляной плотине №4. В связи с этим были предложены методы по уменьшению фильтрационных процессов вышеуказанной плотины.
Цель работы: исследование гидротехнических сооружений Воткинской ГЭС, построение геофильтрационных моделей в программном комплексе Feflow, разработка методов улучшения фильтрационного состояния земляной плотины №4 и выбор наиболее подходящего метода с помощью программного комплекса Ansdimat.
Практическая значимость работы:
1. Построены геофильтрационные модели бетонных сооружений гидроэлектростанции, наглядно показывающих поведение
фильтрационных напоров здания ГЭС и водосливной плотины.
2. Построена геофильтрационная модель одной из земляных плотин гидроэлектростанции, наглядно показывающей фильтрационное состояние плотины, а также фильтрационные коэффициенты в разных слоях основания плотины.
3. Рассмотрены 3 метода уменьшения фильтрации земляной плотины №4 с помощью разгрузочных скважин. В программном комплексе Ansdimat посчитан каждый метод и выбран наилучший вариант.
Апробация работы: Результаты выполненной работе докладывались и обсуждались на конференциях: Первая Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Гидроэлектростанции XXI века» Саяно-Шушенский филиал Сибирского федерального университета в поселке Черемушки.
Результаты проведенных в диссертационной работе исследований, направленных на исследование гидротехнических сооружений Воткинской ГЭС, заключаются в следующем:
1. Проведен всесторонний анализ гидротехнических сооружений Воткинской ГЭС.
2. Выявлены основные проблемы гидротехнических сооружений.
3. Построена геофильтрационная модель бетонных сооружений Воткинской ГЭС (здания ГЭС и водосливной плотины) в программном комплексе Feflow. По построенной модели определены фильтрационные напоры рассматриваемых бетонных сооружений.
4. Построена геофильтрационная модель земляной плотины №3 Воткинской ГЭС. По построенной модели определены коэффициенты фильтрации в разных слоях основания плотины.
5. Рассмотрены методы уменьшения фильтрации земляной плотины №4. Из рассмотренных методов с помощью программного комплекса ANSDIMAT был определен наиболее эффективный метод уменьшения фильтрации плотины.
