Повышение эксплуатационной надежности грунтовых плотин в условиях потенциального заиления дренажа

• Автор: Лопатина, Маргарита Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Кольматаж элементов грунтовых плотин марганцевыми и железистыми соединениями
1.1. Оценка актуальности влияния хемогенного кольматажа на эксплуатационную надежность грунтовых плогин.
1.1.1. Характеристика территорий, на которых потенциально возможен хемогенный кольматаж элементов гидротехнических сооружений.
1.1.2. Примеры осложнений в работе гидротехнических сооружений в результате хемогенного кольматажа их элементов марганцем и железом
1.2. Современное состояние изученности проблемы заиления элементов грунтовых плотин марганцевыми отложениями

1.2.1. Общие сведения об источниках поступления марганца в прйродные воды.

1.2.2. Общие сведения о формировании железистых и марганцевых отложений

1.2.3. Морфология образования марганцевых отложений.

1.3. Мероприятия по предотвращению и ликвидации последствий хемогенного заиления дренажей.

1.3.1. Мероприятия по защите мелиоративных дренажных систем от заохривания

1.3.2. Методы восстановления эффективности вертикального дренажа
1.3.3. Методы обезжелезивания и деманганации в водоподготовке.
Выводы по главе 1.
Глава 2. Натурные исследования состояния грунтовых плотин Воткинской ГЭС, эксплуатируемых в условиях прогрессирующего заиления дренажей.
2.1. Характеристика гидротехнических сооружений.
2.1.1. Общие данные.
2.1.2. Конструкция грунтовых плотин и их дренажное обустройство.
2.2. Гидрохимические условия в районе размещения гидроузла
2.3. Результаты натурных наблюдений.
2.3.1. Конструктивные причины заиления дренажей.
2.3.2. Обьемы заиления элементов дренажа
2.4. Систематизация факторов влияния конструкции дренажных систем на формирование марганцевых отложений и видов отложений по зонам локализации
2.5. Факторы, влияющие на интенсивность хемогенного кольматажа элементов грунтовых плотин.
2.6. Методика проведения мониторинга дренажа, подверженного заилению Выводы по главе
Глава 3. Лабораторные исследования марганцевого кольматажа на фильтрационные свойства грунтов.
3.1. Результаты определений физикомеханических характеристик марганцевых отложений.
3.1.1. Взвешенные отложения из дренажного коллектора плотины
3.1.2. Отложения со дна подводящей дренажной трубы колодца СК2 плотины 2.
3.1.3. Отложения из устья временного водоотвода из СК3 плотины 2.
3.1.4. Отложения из отстойника колодца СК5 плотины 2.
3.1.5. Физикомеханические характеристики марганцевых отложений, находящихся в различном агрегатном состоянии
3.2. Исследование свойств грунтов, закольматированных хемогенными соединениями марганца.
3.2.1. Исследование свойств закольматированного 1го слоя обратного фильтра.
3.2.2. Исследование свойств закольматированного прослоя по контакту песков тела плотины и 1го слоя обратного фильтра
3.2.3. Исследование свойств закольматированного 2го слоя обратного фильтра.
3.3. Моделирование условий возникновения и развития кольматажа грунтов марганцевыми отложениями
3.3.1. Наблюдение естественной деманганации воды при аэрации проб подземных вод воздухом.
3.3.2. Исследование механической суффозии марганцевой суспензии в поры песчаного грунта тела плотины
3.3.3. Исследование механической суффозии марганцевой суспензии в поры гравийного материала 1 слоя обратного фильтра
3.3.4. Исследование механической суффозии марганцевой суспензии в поры галечникового материала 2 слоя обратного фильтра в условиях переменного направления подачи воды
3.4. Результаты исследования влияния марганцевого кольматажа на фильтрационные свойства грунтов.
3.4.1. Исследование влияния марганцевого кольматажа на пески тела плотины и материалы обратного фильтра в вертикальном фильтрационном приборе .
3.4.2. Исследование влияния марганцевого кольматажа галечникового грунта
слоя обратного фильтра в горизонтальном фильтрационном лотке.
Выводы по главе
Глава 4. Прогноз эксплуатационного состояния грунтовых плотин в условиях потенциального марганцевого заиления.
4.1. Методика прогнозной оценки состояния грунтовых плотин, элементы которых подвержены заилению
4.2. Пример прогнозной оценки состояния грунтовых плотин Боткинской ГЭС, работающих в условиях заиления.
4.2.1. Контролируемые показатели и технические средства контроля.
4.2.2. Анализ динамики контролируемых показателей по данным визуальных и натурных наблюдений.
4.2.3. Прогноз эксплуатационного состояния грунтовых плотин.
Выводы по главе 4.
Глава 5. Разработка конструкций элементов грунтовых плотин, обеспечивающих надежную работу ГТС в условиях потенциального заиления
5.1. Основные принципы конструирования элементов грунтовых плотин, работающих в условиях потенциального кольмстажа.
5.2. Разработка и классификация дренажных конструкций, эффективных в условиях заиления.
Выводы по главе 5.
Заключение.
Список литературы


Результаты лабораторных исследований влияния хемогенного марганцевого кольматажа на водопроницаемость грунтов чела плотины и обратного фильтра дренажа, физикомеханических свойств марганцевых отложений. Автор искренне благодарен научному руководителю д. Сольскому С. В., д. Жиленкову В, акад. Штыкову В. И., к. Гордиенко С. Г., к. Гинцу , к. Алексеевой Т. Е., Гусаковой И, Герасимовой Е. В., сотрудникам лаборатории фильтрационных исследований им. Павловского Н. П. ОАОВЫИИГ им. Б.Е. Веденеева, сотрудникам сектора патентов ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева Виноградовой С. Н. и Кайгородовой Т. В., сотрудникам ООО НМК Проектводегрой, сотрудникам Филиала ОАО РусГидро Боткинская ГЭС и лично к. Фисенко В. Ф., сотрудникам ГУН Ленводхоз за плодотворное сотрудничество при выполнении отдельных этапов работы. ГЛАВА 1. Снижение эффективности работы элементов грунтовых плотин возникает, в частности. Факторы, вызывающие нарушения в работе дренажных устройств, разделяются на механические, биологические и химические биохимические, также возможны их различные сочетания и пневмокольматаж. Механическое заиление дренажей и их фильтров происходит в результате их закупорки частицами грунта, поступающими из дренируемого массива. К биологическим факторам относится частичная или полная закупорка сечения дренажа и водоприемных отверстий корневыми системами растений. Пиевмокольматаж вызывается выделившейся из потока газообразной фазой, чаще всего воздухом или углекислым газом. Химические процессы а с участием микроорганизмов также и биохимические процессы, протекающие в зоне дренажа при наличии в дренируехшх водах ряда химических элементов, могут приводить к хемогенному отложению нерастворимых соединений в элементах грунтовых плотин, вызывая снижение водоприемной и водопропускной способности дренажа вплоть до его полного выхода из строя. Известны случаи заиления дренажей хемогенными отложениями железа, марганца, кальция, магния. В данной работе исследуются осложнения работы дренажей грунтовых гидротехнических сооружений в результате кольматажа соединениями марганца. Сведений о кольматаже дренажей напорных грунтовых сооружений нерастворимыми соединениями марганца при проведении литературных исследований обнаружено не было. Имеются данные о заилении нерастворимыми соединениями марганца элементов систем водоподгоговки, а также сведения о возможности такого кольматажа мелиоративных дренажных систем , , 9, 0. Литературные источники указывают на аналогичность физических и химических процессов, происходящих при наличии в воде избыточного количества ионов марганца и ионов железа , , 0, 2, 7, 8 и др Поэтому изучались работы по вопросам миграции пс только ионов марганца в воде, но и ионов железа, формы их существования в природе , , , , , , , , 5, 6, 8, 1 и др. Кроме того, в данной главе приводятся некоторые, известные автору, примеры осложнения работы дренажей в результате химического кольматажа нерастворимыми соединениями железа и марганца. С целью анализа современного состояния изученности проблемы осложнений в работе грунтовых плотин при кольматаже марганцевыми отложениями и оценки негативного влияния этого процесса на водопроницаемость грунтов, были рассмотрены литературные источники, относящиеся к различным отраслям науки и производства, проанализированы результаты работ, выполнявшихся на Боткинской ГЭС и ряде других объектов автором и под его непосредственным руководством сотрудниками лаборатории фильтрационных исследований им. Павловского П. П. ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в период г. ОАО ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в и г. ОЦЕНКА АКТУАЛЬНОСТИ ВЛИЯНИЯ ХЕМОГЕННОГО КОЛЬМАТАЖА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЕЖНОСТЬ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН 7. Наличие подземных и поверхностных вод, содержащих повышенные концентрации ионов марганца и железа, достаточно широко отмечается как на территории Российской Федерации, так и в ряде других стран. Зачастую на этих территориях расположены действующие, строящиеся или проектируемые гидротехнические сооружения, которые с высокой степенью вероятности будут подвергаться неблагоприятному воздействию хемогенного кольматажа.