CC BY
13Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЗЕМЛЯНОГО ПЛОТИНЫ ТУЯМУЮНСКОГО ГИДРОУЗЛА
М.Р. Бакиев, Н.К.Бабажанова, Х.Хасанов
НИУ - «Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского
хозяйства»
АННОТАЦИЯ
Исследование надежности и безопасности работы построенных земляных плотин и сравнение их с проектными и расчетными данными позволяет совершенствовать конструкции и методов расчетного обоснования этих сооружений. Целью данной работы и являлся изучение фильтрационной надежности и безопасности работы земляной плотины руслового водохранилища Туямуюнского гидроузла на реке Амударья введенной в эксплуатации в 1984 году. Натурные исследования проводилась по традиционной методике с использованием контрольно измерительной аппаратуры заложенных в теле плотины. Замерялись уровни воды верхних и нижних бьефах, пьезометрах и расход дренажных вод. Максимальные уровни воды в верхнем бьефе 130.00 наблюдались в июле-августе и ноябре 2017 года а минимальные 117.50 в конце марта. Уровни воды в нижнем бьефе зависит от величины сбрасываемого расхода через гидроузел. Максимальный уровень в нижнем бьефе за 2017 год составил 112,55 м. (01.06.2017г.) при пропуске расхода 2000 м /сек. Минимальный уровень нижнего бьефа 109,15 м. -наблюдался 29.11.2017 г. при пропуске расхода в нижний бьеф через гидроузел 260 м /сек. Обнаружено тенденция к повышению отметки дна в нижнем бьефе. Построены графики наполнения и сработки руслового водохранилище из которых явствует, что они доходили до 2,00 м/сут., и 1,60м/сут., соответственно. Это 4 и 1,6 раза превышает нормативные 0,5 м/сутки и 1.0м/сутки. Из 53 пеьзометров 34 находятся в рабочем состоянии, остальные заилены и требует промывки. Построенные графики изменение уровней воды в пьезометрах показывают, что оны реагируют на изменение уровня воды, в русловом водохранилище, отставая в среднем на 15-20 дней. В целом кривая депрессии в натуре располагается ниже проектной. Максимальный расход фильтрации составил 63.3 л/сек при отметке уровня воды в верхнем бьефе 129.00.
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
Ключевые слова: Земляная плотина, русловое водохранилище, пьезометры, натурные исследования, сработка, наполнения, кривая депрессии, расход фильтрации, надёжность, безопасность
ВВЕДЕНИЕ
Острый дефицит водных ресурсов в регионе потребовал строительство новых и реконструкция эксплуатируемых водохранилищных гидроузлов[1]. Строительство новых водохранилищ требует определения их объёмов с использованием современных технологий при проецировании [2,3,4] Многие построенные водохранилище эксплуатируется 30-40 лет, за этот период произошло их интенсивное заиление, и они потеряли значительный полезный объём [5-8]. Водохранилищный гидроузел Туямуюн построенный на реке Амударья несущих обильные взвешенные наносы с мутностью до 12кг/м в этом списке занимает верхние строчку[9-12]. В настоящее время из общего 2.34
3 3
млрд.м объёма руслового водохранилища осталось 770 млн.м , т.е. объём заиление составляет 67% [13,14,15]. Из всех аварий земляных плотин 33% происходили из-за фильтрация [16]. Поэтому особое внимание должно быть обращено к натурным исследования эксплуатируемых земляных сооружений с целью оценки надежности и безопасности их работы. [17-20]
МЕТОД
Земляной плотине контролировался следующие параметры фильтрации:
а) положение кривой депрессии в теле плотины;
б) высота выхода фильтрационного потока в дренажных устройствах или на откос;
в) фильтрационный расход на дренажных линиях, выпусках из дренажа и в отводящих коллекторах.
Положение кривой депрессия определялся с помощью сети пьезометр, 1-2 раза в неделю. При наполнении и сработки водохранилища наблюдения учащаются до ежедневных.
Фильтрационных расход в дренажах определялся с помощью водомерных постов, которыми оборудованы все водоотводные устройства. Измерение фильтрационного расхода воды производился одновременно с наблюдениями за положением кривой депрессии. Измеренное значение сравнивался с проектным и с данным предыдущих наблюдений.
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
Кроме измерений уровня воды в пьезометрах и расхода воды в дренажах, в состав систематических наблюдений входило измерения уровнем воды в верхнем и нижнем бьефах. Основные натурные измерения фильтрационных процессов осуществлялись пьезометрами.
Для суждения о состоянии и надежности установленных пьезометров в процессе эксплуатации службой эксплуатации проверялся чувствительность их работы.
Чувствительность пьезометра характеризуется временем, необходимым для восстановления уровня воды в нем, измененного на величину Н0 путем заливки или откачки воды. Для безнапорных пьезометров время восстановления уровня от величины Н0 до Н можно приближенно вычислить по формуле:
t = _ in • H0
4KD H
где t - время восстановления уровня, сек:ё - диаметр трубы пьезометра,
см:
Д - диаметр водоприемной части, включая обратный фильтр, см;
К - коэффициент фильтрации грунта основания возле водоприемника, см/сек
Пьезометр можно считать достаточно чувствительным, если фактическое время восстановления близко к вычисленному по приведенной выше формуле.
Если время восстановления, установленное опытом, окажется больше вычисленного то можно полагать, что пьезометр засорен.Если же оно окажется меньше, то это свидетельствует о том, что из пьезометра вытекает вода.
По анализам проб на мутность лабораторными исследованиями определяется:
грансостав выносимого в дренажи и скважины материала; вид и цвет материала;
происхождение материала;
При нормальной эксплуатации отбор проб на мутность составляет 1 раз в месяц, на химанализ - 1 раз в квартал. При замеченных резких отклонениях результатов анализа от предыдущих, отбор проб учащается до ежедневных.
Измерения уровня в пьезометрах проводился с точностью до 1 см. По данным наблюдений за уровнем воды в пьезометрах строятся хронологические графики измерений режима фильтрации для каждого пьезометрического створа. На графики наносились кривые изменений уровня воды в верхнем
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
бьефе, профиль сооружения по пьезометрическому створу с указанием мест расположения пьезометров, характеристик грунта и геологического строения рассматриваемого разреза. Построенные хронологические графики для каждого из измерительных створов сравниваются с проектными депрессионными кривыми.
Хронологические графики строились также и для фильтрационных расходов в дренажах, определяемых на водомерных постах на отводах. Построенные графики сравнивались с проектными.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Земляная плотина - Туямуюнского гидроузла включает: левобережную часть, расположенную на скальном основании, русловую часть и правобережную, расположенную в пойме реки, называемую удлинение дамбы №1 (рис.1).
Рис.1.Схематический план Туямуюнского гидроузла.
Основанием плотины в русловой и правобережной пойменной части служат аллювиальные третично- четвертичные отложения р. Амударьи. Основанием глухой земляной плотины в левобережной части являются известняки и песчаники.
Для отвода фильтрационной воды в нижнем бьефе выполнены 3 нитки дренажа. Первая нитка - галерейный дренаж с наклонным фильтровым языком на откосе, является основным дренажом, вторая и третья нитки - трубчатый дренаж, являются вспомогательными и предназначены для понижения депрессионной кривой на площадке между плотиной и правобережным магистральным каналом (ПМК).
Фильтрационный режим в земляной плотине целиком определяется
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
колебаниями уровня воды в русловом водохранилище, поэтому оны были проанализированы в первую очередь. Колебания уровней воды в водохранилищах Туямуюнского гидроузла изменялись следующим образом: отметка 130,0 м. на русловом водохранилище была установлена дважды, во второй половине июля и в первой половине августа2017года, а минимальная отметка уровня воды руслового водохранилища 117,50 м. была наблюдена 2.04.2017 года(рис.2).
Рис. 2. Графики колебания уровня воды в водохранилищах Тюямуюнского гидроузла за 2017 г.
График изменения скорости наполнения и сработки руслового водохранилище характеризуется несколькими пиками (рис.3)Максимальная скорость сработки руслового водохранилища за период наблюдения составляла 1,60 м. в сутки 17.03.2017 года и еще имеется семь пиков от 0,8 до 1,00 м. в сутки, максимальная скорость наполнения руслового водохранилища составила 2,00 м. в сутки 2.04.2017 года и график имеет еще шесть пиков от 1,05 м.сутки до 1,6 м.сутки, против 0,5 м.сутки при сработке и 1.0м.сутки при наполнении ,по норме.
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
Рис.3. График изменения скорости наполнения и сработки руслового
водохранилища за 2017 г.
В нижнем бьефе колебание уровней зависит от пропуска расходов через гидросооружения.
Максимальный уровень в нижнем бьефе за 2017 год составил 112,55 м.
"5
(01.06.2017г.) при пропуске расхода 2000 м /сек. Минимальный уровень нижнего бьефа 109,15 м. - наблюдался 29.11.2017 г. при пропуске расхода в нижний бьеф через гидроузел 260 м /сек.Максимальный суточный рост уровня воды в нижнем бьефе за отчетный период составил 0,73 м. (21.02.2017г.) при
-5 Л
суточном росте расхода нижнего бьефа на 150 м /сек (с 300 м /сек до 450 м /сек). Максимальное суточное снижение уровня воды нижнего бьефа составило 0,22 м. (19.04.2017г.) при снижении расхода в нижний бьеф на 100
"5 "5 "3
м3/сек (с 500 м3/сек до 400 м3/сек).
Гидрограф нижнего бьефа и кривая зависимости расхода от уровня воды в нижнем бьефе Туямуюнского гидроузла за 2016-2017 гг. представлены на рис. 4 .
После построения кривых зависимости уровня нижнего бьефа от расхода за несколько лет наблюдений, кривые графиков показывают повышение уровня воды в нижнем бьефе в сравнении с 2016 годом. Разница при пропуске
"5
расходов порядка 150 м /сек - 0,35 м. и при пропуске расходов более 1300 м /сек - 0,85 м., что свидетельствует о постепенном заилении русла реки в нижнем бьефе и подъём дна.
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
Рис.4. Кривая зависимости уровня воды в нижнем бьефе Тюямуюнского гидроузла от расходов воды за 2016-2017г.
Для наблюдения за состоянием сооружения на плотине установлена контрольно-измерительная аппаратура в следующем составе: грунтовые поверхностные реперы, расположенные на 8 поперечных створах, в количестве 91 знака; глубинные реперы на тех же створах в количестве 18 знаков; опускные грунтовые пьезометры, расположенные на тех же поперечных створах, в количестве 53 знака (в работоспособном состоянии находится 34 шт.); дополнительно над дренажной галереей установлено 79 грунтовых реперов.
Пьезометры № 1; 2; 3; 5; 6; 9; 10; 11; 13; 14; 15; 19; 20; 24; 26; 30 -заилены, а пьезометры № 4; 8; 161; 171; 181; 211 -забиты.
Рис. 5. Графики колебания уровня воды в пьезометрах земляной
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
плотины, створ №2 ПК 0+40
Рис. 6. График изменения фильтрационного расхода галерейного
дренажа .
Фильтрационные расходы земляных сооружений напрямую зависят от колебаний воды в верхнем бьефе и не имеют резких скачков. Количественные показатели не превышают показателей предыдущих лет наблюдений. Многие пьезометры земляной плотины гидроузла реагируют на колебания УВВБ очень медленно или вообще не реагируют. Многолетними наблюдениями установлено, что фильтрационный расход (максимальные значения) имеет тенденцию к снижению. Выноса частиц в галерейном дренаже земляной плотины в период исследований не наблюдался.
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Для повышения надежности и безопасности земляной плотины рекомендуется повысить качество измерений в пьезометрах сооружений напорного фронта; на всех пьезометрах должна быть произведена ревизия, неисправные пьезометры должны быть отремонтированы; пьезометры имеющие протечки, должны быть исключены из процесса натурных наблюдений; наблюдатели должны быть технически грамотными и добросовестными; строго соблюдать графики замеров фильтрационных расходов и давлений в основании сооружений.
2. Для повышения надежности и безопасности земляной плотины необходимо отремонтировать и восстановить недостающую контрольно-измерительную аппаратуру ,соблюдать состав и периодичность натурных
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
наблюдений согласно проекту организации эксплуатации и инструкций по эксплуатации.
3. В течении 2017года максимальная скорость сработки руслового водохранилища составило 1,6м/сут., а скорость наполнение 2,0 м/сут. Это может спровоцировать появлению неустановившейся фильтрации в теле земляной плотины и понижению её фильтрационной надежности и безопасности. Нельзя допускать превышение скоростей наполнения и сработки выше установленных проектом величин: допустимая скорость наполнения - 1,0 м/сут, допустимая скорость сработки - 0,5м/сут.
REFERENCES
1. Decree of the President of the Republic of Uzbekistan "On measures to further improve of water resources management system" No. PP-4486 of October 9, 2019. Tashkent
2. Kurbanbaev E., Artykov O., Kurbanbaev S. Integrated water resources management in the Amu Darya River Delta. GWP CAC. Tashkent. pp 1-145 (2010)
3. Khasanov Kh., Bakiev M., Choriev J., Jahonov A., Khalimbetov A. Water Reservoir Area and Volume Determination Using Geoinformation Technologies and Remote Sensing. International Journal of Recent Technology and Engineering 4(8) 5458-5461 (2019)
4. Khasanov Khojiakbar, BakievMasharif. Guidelines for determining the area and volume of a water reservoir using geographic information technologies and remote sensing. TIIAME. Tashkent.pp 1-32(2019)
5. ShavkatRakhmatullaev, FrédéricHuneau, Philippe Le Coustumer, Mikael Motelica-Heino and MasharifBakiev. Facts and Perspectives of Water Reservoirs in Central Asia: A Special Focus on Uzbekistan. Water 2, 307-320 (2009)
6. ShavkatRakhmatullaev, Antoine Marache, Fre'de'ricHuneau, Philippe Le Coustumer, MasharifBakiev, Mikael Motelica-Heino. Geostatistical approach for the assessment of the water reservoir capacity in arid regions: a case study of the Akdarya reservoir. Environmental Earth Sciences 63, 447-460 (2010)
7. ShavkatRakhmatullaev, FrédéricHuneau, MasharifBakiev, Mikael Motelica-Heino, Philippe Le Coustumer. Sedimentation of reservoirs in Uzbekistan: a case study of the Akdarya reservoir, Zerafshan River Basin. Proceedings of the Workshop held at Hyderabad, India. IAHS Publ., pp. 171-181 (2011)
8. Pogorelov A. V., Andrey A. Laguta. Peculiarities of Krasnodar water reservoir
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
silting evaluation based on the data of bathymetric surveys. Geographical Bulletin
4(47), 54.66 (2018)
9. Oliver Olsson, Anatoly Sorokin, Malika Ikramova. Modelling scenarios to identify a combined sediment-water management strategy for the large reservoirs of the Tuyamuyun hydro-complex. Irrigation and Drainage Systems. 25(1), 277-292 (2011)
10. JochenFroebrich, Melanie Bauer, Malika Ikramova, Oliver Olsson. Water Quantity and Quality Dynamics of the THC - Tuyamuyun Hydro-engineering Complex - and Implications for Reservoir Operation. Environmental science and pollution research international. 14(6), 435-442 (2007)
11. Ikramova M.R. Runoff regulation and reorganization of channels of plain rivers. Abstract Diss. Doctor of Technical Sciences (DSc). TIIAME. Tashkent. pp 1-32 (2019)
12. Davronov G. T., Firlina G.L. A way to reduce the siltation process of small inchannel basins. YoungScientist. 23(127), 37-40 (2016)
13. M. Bakiev, , K. Babajanov, N. Babajanova.Predictive Calculations of the Bulk Water Reservoir Capacity Using a Geographic Information System. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 883(2020) 012008 IOP Publishing doi: 10.1088/1757-899X/883/1/012008
14. Duhovny V. A., Sorokin D. A. Research report. SIC ICWC.Tashkent. pp 1-40 (2016)
15. Bazarov D.R. "Scientific justification of new numerical methods for calculating channel deformations of rivers, the channel of which is composed of easily eroded soils. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences" 2000 http:www.dissercat.com
16. Bakiev M., Kirillova E., Khujakulov R. Safety of hydrotechnical structures. TIIAME. Tashkent. pp 1-278 (2008)
17. Аравин В.И., Носова О.Н. Натурные исследования фильтрации. Энергия, Ленинградское отделение, 1969 ,256с.
18. Yuldasheva K.A. Experience in combating siltation of a reservoir (review). SIC ICWC. Tashkent. pp 1-73 (2011)
19. Фисенко В.Ф.Контроль безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений русловых средненапорных гидроэлектростанций. Москва,2008,218с.
20. Юров В.М. Совершенствование методов управления режимами работы двух водохранилищ в составе единого водорегулирующего комплекса: на
Central Asian Research Journal For Interdisciplinary Studies (CARJIS)
ISSN (online): 2181-2454 Volume 2 | Issue 10 |October, 2022 | SJIF: 5,965 | UIF: 7,6 | ISRA: JIF 1.947 | Google Scholar |
www.carjis.org DOI: 10.24412/2181-2454-2022-10-460-470
примере р. Белой.dissercat.com, Уфа,2014.
21. Истомина М.Н. Комплексная оценка крупных наводнений в мире и их негативных последствий Дисс. к.г.н. Москва 2005 http://www.dissercat.com/content/kompleksnaya-otsenka-kmpnykh-navodnenii-v-mire-i-ikh-negativnykh-posledstvii#ixzz2KEdJaIBU
22. Бакиев М.Р. Совершенствование конструкций, методов расчетного обоснования и проектирование регуляционных сооружений, Автор.докт.диссерт.,М., 1992, 57 с.
23. 4. Bakiev M.R. River bed regulation by cross combined dikes. XXIV JAHR congress Madrid a study of streams and water sheds of high hydraulic irregularity, 913 september, 1991, MADRID/ESPANA.
24. Кадиров О. Совершенствование конструкций и разработка метода гидравлического расчета комбинированных дамб. Автореферат дисс. к.т.н. Тошкент 1991 27 с.
25. Шукурова С.Э. Бакиев М.Р. Проектирование односторонних комбинированных дамб. Монография, Ташкент, 2019, 122 с.
26. A.Khalimbetov, M.Bakiev, S.Shukurova, J.Choriev, X.J.Xayitov Study of submountain river flow patterns constrained by a combined dam-https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/614/1/012053/pdf
27. MR Bakiev, TN Tursunov, NT Kaveshnikov Operation of hydraulic structures. Tashkent, 2008, 320с.
28. MR Bakiev, EI Kirillova, R Hujaqulov Safety of hydraulic structures. TIM, 2008, 110с.
29. Masharif Bakiev, Uktam Kaxxarov, Azizjon Jakhonov, Otanazar Matkarimov. Kinematic characteristics of the flow, in the compression region, with bilateral symmetric restriction by floodplain dams. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 072017. 2020/6/1. 869 (7)
30. МР Бакиев. Закономерности растекания потока за глухой и сквозной шпорой. Автореф. канд. дисс. Ташкент. 1974
31. МР Бакиев, НП Тогунова. Регулирование русел поперечными комбинированными дамбами. Гидротехническое строительство. 4(14) 1991.
32. MR Bakiev, NP Togunova. Hydraulic design of through-flow dikes with variable build-up. Hydraulic construction journal. 12 14-17с. 1989г.
