Обоснование влияния фильтрационных факторов на вероятность аварийных ситуаций потенциально опасных участков каналов

• Автор: Бакланова, Дарья Викторовна
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1 Состояние исследований по оценке влияния фильтрации из каналов на условия их эксплуатации

1.1 Понятия безопасности и риска аварии гидротехнических

сооружений

1.2 Сценарии аварийных ситуаций и основные факторы,

влияющие на возникновение отказов и аварий на крупных каналах

1.3 Опыт эксплуатации крупных каналов

1.4 Обзор существующих работ в области оценки безопасности

эксплуатации гидротехнических сооружений
1.5 Направления дальнейших исследований, обоснование их цели
и задач
Выводы по главе
2 Результаты теоретических исследований по расчетному обоснованию вероятности разрушения потенциально опасных участков крупных каналов от фильтрационных воздействий
2.1 Потенциально опасные участки крупных каналов
2.2 Допущения и предпосылки, принятые при расчетах
фильтрации и оценке риска аварий на каналах
2.3 Расчет фильтрации через дамбу канала в насыпи и оценка
риска возникновения аварийной ситуации
2.4 Расчет фильтрации через дамбу канала в насыпи с
горизонтальным трубчатым дренажем и оценка риска возникновения аварийной ситуации
2.5 Расчет фильтрации через дамбу канала в насыпи с облицовкой
и оценка риска возникновения аварийной ситуации
2.6 Расчет фильтрации через дамбу канала на косогоре и оценка
риска возникновения аварийной ситуации
2.7 Сопоставление результатов расчета для дамбы канала в насыпи
с известными методами
Выводы по главе
3 Натурные исследования по оценке современного технического состояния магистральных каналов юга России и образованию различных деформаций их русел
3.1 Общая характеристика объектов исследований
3.2 Методика проведения натурных исследований
3.3 Результаты натурных исследований
3.4 Натурные наблюдения за формированием кривой депрессии по
опытным скважинам на Донском магистральном канале
3.5 Оценка риска разрушения потенциально опасных участков

Донского и Пролетарского магистральных каналов
Выводы по главе
4 Разработка мероприятий по предупреждению и устранению аварийных ситуаций на потенциально опасных участках каналов
4.1 Рекомендуемые мероприятия по предупреждению и устранению аварийных ситуаций на потенциально опасных участках каналов (по опыту эксплуатации каналов юга России)
4.2 Новые технические решения по противофильтрационной
защите дамб каналов
4.3 Способ заделки очага фильтрационных деформаций в дамбе канала
4.4 Расчет экономической эффективности от использования мероприятий по предупреждению и устранению аварийных ситуаций на потенциально опасных участках каналов
Выводы по главе
Основные выводы
Список использованных источников
Приложения
Приложение А - Сводные данные по техническому состоянию магистральных каналов Краснодарского, Ставропольского краев,
Ростовской и Астраханской областей
Приложение Б - Примеры построения гидродинамической сетки
Приложение В - Рабочие характеристики и копия свидетельства о
поверке электронного тахеометра «ТОРСОБМЗРТ-105И
Приложение Г - Акт внедрения результатов НИР
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Согласно Водной стратегии Российской Федерации на 2010- 2020 гг. ставится задача комплексного и рационального использования водных ресурсов [20]. В связи с этим появилась необходимость в интенсификации водного хозяйства, которое призвано решать проблемы дефицита водных ресурсов, а также обеспечения объектов народного хозяйства и населения водой требуемого качества, что осуществляется в значительной степени с помощью крупных магистральных каналов [21].
Наиболее густо крупные магистральные каналы расположены на юге страны, где необходимо разумное потребление водных ресурсов с целью улучшения водообеспечения населения, промышленных предприятий и сельского хозяйства [58]. На территории Южного и Северо-Кавказского федеральных округов зарегистрировано более 60 крупных каналов с общей протяженностью 23 тыс. км [29].
К крупным магистральным каналам оросительных систем на юге страны относятся Большой Ставропольский канал, Донской, Нижне-Донской, Верхне-Сальский, Пролетарский, Багаевский, Азовский, Право-Егорлыкский, Невинно-мысский, Терско-Кумский и другие магистральные каналы. Многие из них используются комплексно для целей водоснабжения, орошения, обводнения, энергетики, рыбного хозяйства и рекреации. В настоящее время их техническое состояние значительно ухудшилось, в связи с чем, потенциально опасными признаны 12 магистральных каналов, с общей протяженностью 1400 км [92].
Так как некоторые участки каналов представляют собой потенциальную опасность и пребывают в неудовлетворительном техническом состоянии, то важной проблемой является безаварийная эксплуатация магистральных каналов и гидротехнических сооружений расположенных на них.
Целью исследований является разработка расчетно-теоретического обоснования влияния фильтрационных факторов на вероятность возникновения аварийных ситуаций потенциально опасных участков каналов.
Для достижения цели исследований были поставлены следующие задачи:
По-существу, дамбы каналов, особенно на участках в насыпи и на косогоре, представляют собой напорный фронт такой же, как и для грунтовых плотин. Поэтому каналы на этих участках необходимо считать потенциально опасными объектами и, следовательно, для них должны быть разработаны методы расчета риска возможной аварии [129-133].
В данной главе рассматриваются расчеты фильтрации для каналов в насыпи и на косогоре, и дается оценка риска их аварии вследствие фильтрационных процессов.
2.2 Допущения и предпосылки, принятые при расчетах фильтрации и оценке
риска аварий на каналах
При фильтрационных расчетах земляных дамб ввиду сложности учета всех факторов, влияющих на движение фильтрационного потока, принимались следующие допущения:
1) Грунт тела дамбы канала принимался однородным и изотропным, то есть когда значение коэффициента фильтрации во всех направлениях является постоянным.
2) Вся область фильтрации была разделена на область фильтрации через тело дамбы канала с коэффициентом фильтрации Кт и область фильтрации через дно и основание дамбы с коэффициентом фильтрации К0.
3) Водоупор, во всех случаях, принимался водонепроницаемым и горизонтальным.
4) Положение депрессионной кривой в однородных дамбах каналов зависит от действующего напора, высоты и ширины дамбы.
5) Фильтрация рассматривается в одной плоскости и считается установившейся.
6) Дно канала принималось водопроницаемым для всех расчетных схем.