Научная статья на тему 'Анализ состояния гидротехнических сооружений гидроузлов Чеховского района Московской области'

Анализ состояния гидротехнических сооружений гидроузлов Чеховского района Московской области Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
201
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БЕЗОПАСНОСТЬ / SAFETY / ВОДОЕМ / ГИДРОУЗЕЛ / WATERWORKS / ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ / ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ / TECHNICAL STATE OF ART / WATER POND / HYDRAULIC STRUCTURES

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Волков Владимир Иванович, Каганов Григорий Михайлович, Белоусов Павел Васильевич

В 2005-2009 годах в Чеховском районе Московской области были обследованы гидротехнические сооружения IV класса 84 самых больших водоемов района. Оценивали техническое состояние водопропускных сооружений и плотин, устанавливали уровень безопасности как отдельных сооружений, так и гидроузлов в целом.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Волков Владимир Иванович, Каганов Григорий Михайлович, Белоусов Павел Васильевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The analysis of the state of hydraulic structures of waterworks of the Chekhov region of the Moscow area

In 2005-2009 hydraulic structures of IV class of 84 biggest water ponds in the region were inspected. The technical state of art of water-way structures and dams were evaluated, the safety level of both separate structures and waterworks in the whole were established.

Текст научной работы на тему «Анализ состояния гидротехнических сооружений гидроузлов Чеховского района Московской области»

Гидротехническое строительство

УДК 502/504:626/627

В. И. ВОЛКОВ, Г. М. КАГАНОВ, П. В. БЕЛОУСОВ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства»

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ГИДРОУЗЛОВ ЧЕХОВСКОГО РАЙОНА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

В 2005-2009 годах в Чеховском районе Московской области были обследованы гидротехнические сооружения IV класса 84 самых больших водоемов района. Оценивали техническое состояние водопропускных сооружений и плотин, устанавливали уровень безопасности как отдельных сооружений, так и гидроузлов в целом.

Безопасность, водоем, гидроузел, гидротехнические сооружения, техническое

состояние.

In 2005-2009 hydraulic structures of IV class of 84 biggest water ponds in the region were inspected. The technical state of art of water-way structures and dams were evaluated, the safety level of both separate structures and waterworks in the whole were established.

Safety, water pond, waterworks, hydraulic structures, technical state of art.

В статье дан анализ состояния В ряде районов Московской обла-гидротехнических сооружений низко- сти насчитывается порядка 100 и бо-напорных гидроузлов Чеховского лее водоемов с низконапорными гидрорайона Московской области, на при- техническими сооружениями (ГТС) IV мере которого продемонстрирована класса. К таким районам относятся возможность методологии Московско- Домодедовский, Зарайский, Каширский, го государственного университета при- Коломенский, Подольский, Раменский, родообустройства, позволяющая при Серебряно-Прудский и Ступинский. минимальном объеме начальной Для принятия рациональных решений информации (или ее отсутствии) по- по проведению ремонтных работ на лучать сведения, достаточные для при- уровне муниципальных образований с нятия рациональных управленческих большим количеством гидроузлов, а так-решений, обеспечивающих безопас- же на уровне субъекта федерации ность гидротехнических сооружений. необходима достоверная информация по

(30)

№ 5' 2010

ПРИРОДООБУСТРОЙСТВО

состоянию и уровню безопасности отдельных ГТС и гидроузлов в целом, которая позволит направить ограниченные по объему средства на ремонт самых опасных гидротехнических сооружений.

В статье приведены результаты обследований состояния ГТС 84 гидроузлов Чеховского района (в 2004 году -14; в 2005 году -5; в 2007 году -26; в 2008 году -26; в 2009 году -13), выполненных в соответствии с методикой, разработанной в ФГОУ ВПО МГУП для определения

Среди обследованных гидроузлов превалируют гидроузлы с водоемами относительно небольшой емкости (78,6 % плотин имеют объем, не превышающий 100 тыс. м3), сформированными невысокими плотинами (63,1 % плотин имеют высоту, не превышающую 5 м).

Напорный фронт обследованных гидроузлов образован в основном однородными земляными плотинами. Безопасность земляных плотин зависит от ряда факторов, среди которых для низконапорных сооружений особо значимым является превышение гребня плотины над уровнем верхнего бьефа. В Чеховском районе из 36 плотин, находящихся в потенциально опасном или аварийном техническом состоянии, 19 плотин (24,1 % от общего числа) имеют недостаточный запас гребня.

№ 5' 2010

различных показателей, включая оценку состояния и уровня безопасности ГТС в условиях отсутствия (или недостаточности) проектной документации и служб эксплуатации [1-4]. В табл. 1 приведены общие данные по водоемам Чеховского района и средние показатели по Московской области.

Большинство гидротехнических сооружений водоемов требует проведения капитального ремонта (61,1%), в том числе неотложного -19,0 % (табл. 2).

Безопасность грунтовых подпорных сооружений зависит от многих факторов: превышения гребня плотины над расчетным уровнем верхнего бьефа; устойчивости откосов и фильтрационной прочности тела плотины и основания; состояния крепления верховых откосов и покрытий гребня.

Среди 79 земляных плотин сплошное бетонное крепление верховых откосов имеют только 12 плотин (табл. 3) (в целом только 15,2 % верховых откосов плотин имеют сплошное или частичное крепление верховых откосов). Примененный в надводной части на большинстве откосов плотин посев трав (84,8 % плотин) из-за некачественного первоначального выполнения и отсутствия эксплуатации не является защитой от волновых воздействий

31

Таблица 1

Водоемы с обследованными гидротехническими сооружениями.

Общие данные

Район, область Число водоемов Общий объем, млн м3 Общая площадь, га Число водоемов на 1000 жителей Площадь водоемов, % от территории Число водоемов на 1 жителя, м2 Средняя высота плотины, м

Чеховский район 84 6,7 330,8 0,76 0,39 29,9 4,9

Московская область 1218 356,2 16233,1 0,18 0,35 22,9 5,9

Таблица 2

Распределение гидротехнических сооружений по уровню безопасности в зависимости от их технического состояния

Вид требующегося ремонта Не требуют ремонта Текущий Капитальный (плановый) Капитальный (неотложный)

Количество 0 32 36 16

% 0 38,1 42,9 19,0

Гидротехническое строительство

и не препятствует переработке откоса ветровой волной. Так, среди 36 плотин с опасным и неудовлетворительным

В табл. 4 приведены типы покрытий гребня земляных плотин Чеховского района. В основном гребни плотин, имеющие то или иное покрытие, находятся в удовлетворительном состоянии (отдельные случаи -гребни с улучшенным грунтовым покрытием). В то же время 53 плотины (67,1 %) не имеют покрытия на гребне, их эксплуатация затруднена, особенно при неблагоприятных погодных условиях.

Таблица 4

Земляные плотины. Тип покрытия гребня

Покрытие гребня плотины Число %

Асфальтовое Бетонное сплошное 11 12 13,9 15,2

Бетонное двухрядное 1 1,3

Гравийное Щебеночное Улучшенное грунтовое (втрамбованный щебень, гравий) 1 1 0 1,3 1,3 0,0

Без покрытия 53 67,1

Всего земляных плотин 79

Безопасность низконапорных гидроузлов определяется состоянием самой грунтовой плотины и во многом состоянием водосбросных сооружений. При проведении обследований и последующем анализе результатов для оценки надежности тех или иных

уровнем безопасности 33 (41,7 % от всего количества плотин) не имеют надлежащего крепления верхового откоса.

типов водосбросов авторами выполнена детальная классификация существующих водопропускных сооружений при земляных плотинах и по каждому типу сооружений установлен уровень безопасности [5] (табл. 5).

В Чеховском районе преобладают трубчатые водосбросы (67,9 %), среди которых наиболее распространенными являются нерегулируемые (71,9 %). Обобщение данных по уровню безопасности основных типов водосбросов приведено в табл. 6.

В целом водосбросы 47 плотин (56,0 %) имеют опасный и неудовлетворительный уровень безопасности. Лучшие показатели безопасности имеют открытые водосбросы (число таких водосбросов с опасным и неудовлетворительным уровнем безопасности составляет 16,6 % от общего числа сооружений этого типа). Среди трубчатых водосбросов наиболее высокий процент сооружений с опасным и неудовлетворительным уровнем безопасности (15,5 %) имеют безбашенные трубчатые водосбросы (при среднем показателе 74,3 %).

В составе обследованных гидротехнических сооружений насчитывается 28 водовыпусков, уровень безопасности которых приведен в табл. 7. В основном преобладают донные водовыпуски, не совмещенные с водосбросами (23 или

Таблица 3

Земляные плотины. Тип крепления верхового откоса

Крепление верхового откоса плотины Число креплений плотин % от всех типов креплений % от данного типа крепления

Бетонное крепление, всего 12 15,2

В том числе сборными плитами 12 100,0

Асфальтобетонное крепление 0 0,0

Крепление крупнообломочными грунтами 0 0,0

Биологическое крепление, всего 67

В том числе посев трав 67 100,0

Всего земляных плотин 79 84,8

32

№ 5' 2010

Водосбросы при земляных плотинах. Типы, количество и уровень безопасности

Таблица 5

Тип водосброса Всего, единиц % от общего количества % от типа или подтипа Уровень безопасности (процент числа сооружений данного типа )

Нормальный Пониженный Неудовлетворительный Опасный

Единица сооружения % Единица сооружения % Единица сооружения % Единица сооружения %

Открытый береговой,

всего 4 4,8 1 25,0 2 50,0 1 25,0 0 0,0

В том числе:

нерегулируемый 4 4,8 100,0 1 25,0 2 50,0 1 25,0 0 0,0

Открытый в теле

плотины, всего 4 4,8 0 0,0 1 25,0 0 0,0 3 75,0

В том числе:

нерегулируемый 4 4,8 100,0 0 0,0 1 25,0 0 0,0 3 75,0

Водосбросная

плотина, всего 6 7,1 0 0,0 2 33,3 1 16,7 3 50,0

В том числе:

водосливная 3 3,6 50,0 0 0,0 1 33,3 0 0,0 2 66,7

с затворами 2 2,4 33,3 0 0,0 0 0,0 1 50,0 1 50,0

с фермами 1 1,2 16,7 0 0,0 1 100,0 0 0,0 0 0,0

Трубчатый, всего 57 67,9 4 7,0 20 35,1 28 49,1 5 8,8

Трубчатый с

башенными

оголовками, всего 23 27,4 40,4 2 8,7 7 30,4 12 52,2 2 8,7

В том числе:

нерегулируемый,

всего 21 25,0 36,8 1 4,8 7 33,3 12 57,1 1 4,8

с переливом по всему

периметру или через

окна на отметке НПУ 18 21,4 85,7 1 5,6 6 33,3 10 55,6 1 5,6

с переливом через

фронтальную стенку 2 2,4 9,5 0 0,0 1 50,0 1 50,0 0 0,0

регулируемый

(без перелива поверх

стенок башни), всего 2 2,4 3,5 1 50,0 0 0,0 0 0,0 1 50,0

О

00 О

с открытой фрон-

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

тальной стенкой

(частично или пол-

ностью), перекрытой

затворами и/или

затворами,

установленными

внутри башенного

оголовка, включая

вариант размещения

рабочего затвора на

входе в отводящую

трубу 1 1,2 50,0 1 100,0

со стальным

оголовком с открытой

фронтальной стенкой

или донным отвер-

стием и затворами

внутри башни 1 1,2 50,0 0 0,0

Трубчатый

с ковшовыми

оголовками, всего 11 13,1 19,3 0 0,0

В том числе:

с переливом по всему

периметру 9 10,7 81,8 0 0,0

с переливом через

фронтальную стенку 2 2,4 18,2 0 0,0

Трубчатый безба-

шенный, всего 22 26,2 38,6 2 9Д

В том числе:

регулируемый 2 2,4 9,1 1 50,0

нерегулируемый 20 23,8 90,9 1 5,0

Трубчатый сифонный 1 1,2 0 0,0

Обводной канал 13 15,5 0 0,0

Итого 84 5 6,0

Продолжение таблицы 5

0 0,0 0 0,0 0 0,0

0 0,0 0 0,0 1 100,0

7 63,6 3 27,3 1 9,1

6 66,7 2 22,2 1 11,1

1 50,0 1 50,0 0 0,0

6 27,3 12 54,5 2 9,1

1 50,0 0 0,0 0 0,0

5 25,0 12 60,0 2 10,0

0 0,0 1 100,0 0 0,0

7 53,8 6 46,2 0 0,0

32 38,1 36 42,9 11 13,1

ПРИРОДООБУСТРОЙСТВО

Таблица 6

Водосбросы при земляных плотинах. Обобщенные данные

Количество Уровень безопасности*

Тип водосброса Всего, еди- % от обще- % от Нормальный Пониженный Неудовлетворительный Опасный

ниц го числа типа Еди- % Еди- % Еди- % Еди- %

ниц ниц ниц ниц

Открытый, всего 27 32,1 1 1,2 12 14,3 8 9,5 6 7,1

В том числе:

открытый береговой 4 4,8 14,8 1 1,2 2 2,4 1 1,2 0 0,0

открытый в теле плотины 4 4,8 14,8 0 0,0 1 1,2 0 0,0 3 3,6

водосбросная плотина 6 7,1 22,2 0 0,0 2 2,4 1 1,2 3 3,6

обводной канал 13 15,5 48,1 0 0,0 7 8,3 6 7,1 0 0,0

Трубчатый, всего 57 67,9 4 4,8 20 23,8 28 33,3 5 6,0

В том числе:

с башенными оголовками 23 27,4 40,4 2 2,4 7 8,3 12 14,3 2 2,4

с ковшовыми оголовками 11 13,1 19,3 0 0,0 7 8,3 3 3,6 1 1,2

безбашенный 23 27,4 40,4 2 2,4 6 7,1 13 15,5 2 2,4

Еди-

Итого ниц 84 5 32 36 11

% 100,0 6,0 38,1 42,9 13,1

* Уровень безопасности в процентах приведен от количества всех водосбросов данного типа.

Таблица 7

Водовыпуски при земляных плотинах. Обобщенные данные

Уровень безопасности

Тип водовыпуска Всего, единиц В % от общего числа Нормальный Пониженный Неудовлетворительный Опасный

Единиц % Единиц % Единиц % Единиц %

Открытый, всего 0 0,0 0 - 0 - 0 - 0 -

В том числе:

регулируемый водозабор ГЭС 0 0 0,0 0,0 0 0 — 0 0 — 0 0 — 0 0 —

Трубчатый, всего 28 100,0 0 0,0 11 39,3 17 60,7 0 0,0

Трубчатый, совмещенный с водосбросом 5 17,9 0 0,0 1 20,0 4 80,0 0 0,0

В том числе:

совмещенный с нерегулируемым башенным водосбросом 4 14,3 0 0,0 1 25,0 3 75,0 0 0,0

совмещенный с регулируемым башенным водосбросом без перелива поверх стенок башни) Трубчатый, не совмещенный с водосбросом 1 23 3,6 82,1 0 0 0,0 0,0 0 10 0,0 43,5 1 13 100,0 56,5 0 0 0,0 0,0

В том числе:

с башенным оголовком в верхнем бьефе безбашенный 2 21 7,1 75,0 0 0 0,0 0,0 2 8 100,0 38,1 0 13 0,0 61,9 0 0 0,0 0,0

сифонный 0 0,0 0 - 0 - 0 - 0 -

Итого 28 100 0 0,0 11 39,3 17 60,7 0 0,0

82,1 %), при этом в потенциально В целом из 28 водовыпусков могут опасном и аварийном состоянии на- выполнять свои функции только ходятся 17 водовыпусков (60,7 %). 11 (39,3 %).

№ 5' 2010

Гидротехническое строительство

Выводы

Приведен значительный объем важных статистических данных по отдельным гидротехническим сооружениям низконапорных гидроузлов Чеховского района Московской области и уровню их безопасности.

На примере Чеховского района Московской области показана возможность использования методологии ФГОУ ВПО МГУП для сбора значительного объема информации (при практическом отсутствии документации и служб эксплуатации), позволяющей соответствующим органам Ростехнадзора и МЧС, а также на уровне местных органов исполнительной власти оперативно принимать необходимые решения для обеспечения безопасности гидротехнических сооружений в районе, планировать и осуществлять ремонтные работы.

Определено число гидроузлов, гидротехнические сооружения которых требуют проведения планового и неотложного капитального ремонта (42,9 и 19,0 % соответственно).

1. Каганов Г. М., Волков В. И., Секисова И. А. Анализ состояния низконапорных гидротехнических сооружений Российской Федерации на примере обследования гидроузлов Московской области // Гидротехническое строительство. - 2008. - № 8. - С. 26-37.

2. Каганов Г. М., Волков В. И. К оценке состояния низконапорных гидро-

технических сооружений при отсутствии проектной документации // Природообу-стройство. - 2008. - № 3. - С. 41-48.

3. Каганов Г. М., Волков В. И. Некоторые проблемы обеспечения безопасности гидротехнических сооружений / Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития экосистем: материалы Международной научно-практической конференции. - М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2006. - Ч. 1. - С. 426-434.

4. Каганов Г. М., Волков В. И., Секисова И. А. Результаты предпа-водкового обследования 2006 года гидроузлов Московской области / / Гидротехническое строительство. - 2007. -№ 4. - С. 2-9.

5. Инструкция о ведении Российского регистра гидротехнических сооружений. РД 03-307а-99 [Электронный ресурс] / Утв. МПР России 12.07.1999, приказ № 144, Минэнерго России 12.07.1997, приказ NK-3357; Минтрансом России 12.07.1999, приказ NK-141 367-ис.; Госгортехнадзором России 12.07.1999, приказ №01/229а.

Материал поступил в редакцию 02.06.10. Волков Владимир Иванович, кандидат технических наук, профессор E-mail: [email protected]

Каганов Григорий Михайлович, доктор технических наук, профессор

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

E-mail: [email protected]

Белоусов Павел Васильевич, инженер

E-mail: [email protected]

36

№ 5' 2010

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.