Дослідження просторових зміщень гребель гідроелектростанцій України
Автор: Бісовецький Юрій Анатолійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Космічна геодезія
Інститут: Інститут геодезії
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У світі побудовано тридцять п’ять тисяч великих гребель висотою понад 15 метрів. На основі статистичного аналізу аварій та пошкоджень гребель виконаного International Commission on Large Dams (ІСOLD) [1] встановлено, що середньорічна частота руйнувань бетонних гребель є у межах від 1/20000 до 1/5000 за рік. Повені і стрімкий рівень підйому води у водосховищах є причиною 80% усіх катастрофічних руйнувань річкових гідроспоруд. Крім цього ймовірність руйнування греблі зростає із її старінням, після 40-50 річного терміну. Вік гребель України Дніпровського та Дністровського каскаду становить сорок та більше років, що свідчить про актуальність моніторингу їх деформацій. Найбільш впливовим фактором на експлуатаційну надійність споруд гідровузлів каскаду безумовно вважається гідрологічний режим річки і гідросистеми каскаду [2]. Особливу небезпеку для гідротехнічних споруд в Україні представляють весняні повені. Питання гідрологічного режиму річок розглядаються у контексті експлуатаційної надійності водосховищ гідровузлів Дніпровського та Дністровського каскадів гідроелектростанцій. З метою підвищення безпеки гребель ПрАТ «Укргідроенерго» впровадив на всіх підпорядкованих гідровузлах автоматизовані системи контролю стану гідротехнічних споруд, які замінили традиційні методи контролю, що провадились на спорудах протягом всього часу їх експлуатації [3]. Вони складаються з геотехнічних датчиків, що встановлені в різних точках гідроспоруд, локальних комутаторів, систем збору даних, каналів зв’язку, серверів для накопичення даних та спеціалізованого програмного забезпечення для обробки отриманої інформації. Окрім того, на чотирьох ГЕС, а саме на Канівській, Середньодніпровській, Дніпровській ГЕС та Дністровській ГЕС-1 впроваджено Стаціонарні системи моніторингу просторових зміщень споруд (ССМПЗС) [3]. Встановлені ССМПЗС дозволяють в режимі реального часу вести спостереження за ГТС Дніпровського та Дністровського каскадів гідроелектростанцій, тим самим забезпечуючи їх експлуатаційну надійність. У цій магістерській роботі проаналізовано ССМПЗС таких ГЕС України: • Канівська ГЕС; • Середньодніпровська ГЕС; • Дніпровська ГЕС; • Дністровська ГЕС-1 На прикладі дослідження зміщень базових пунктів мереж Канівської та Дніпровської показано, що своєчасне внесення і контроль змін спричинених впливом геодинамічних та сейсмічних факторів дозволить отримувати достовірні результати зміщень контрольних пунктів ССМПЗС ГЕС. Ці результати підтверджують необхідність проведення постійного геодинамічного контролю базових пунктів ССМПЗС [4]. За результатами опрацювання ГНСС вимірів виконаних з період з 2014 року по 2020 рік визначено часові серії зміщень контрольних пунктів ССМПЗС Канівської, Дніпровської? Середньодніпровської та Дністровської ГЕС-1. Для більшості пунктів усіх ГЕС проявляються систематичні просторові коливання періодом в один рік. При детальному аналізі даних встановлено, що практично кожного року максимальні відхилення припадають на першу декаду лютого та на першу декаду серпня. У межах цих періодів зміщення відбувається по лінійному закону. Напрям горизонтальних векторів кожного року у першому півріччі є протилежний напрямам у другому півріччі. У першому півріччі тіло греблі радіально розширюється від центру греблі в сторону водосховища, а другому півріччі навпаки відбувається радіальне стиснення греблі в сторону нижнього б’єфу. На Канівській і Дністровській ГЕС у першому півріччі вектори горизонтальних зміщень радіально розходяться від центру греблі в сторону водосховища, а в другому півріччі навпаки радіально спрямовані в центральну частину нижнього б’єфу. Для Дніпровської та Середньодніпровської ГЕС напрям векторів швидкостей у першому та другому півріччі є майже протилежний, але є розміщений під кутом 70-800 до осі греблі. Це можливо пов’язано з конструкцією греблі і дугоподібною формою греблі Дніпровської ГЕС. У результаті досліджень показано та проаналізовано особливості сезонних зміщень контрольних пунктів і деформацій гребнів гребель ГЕС України, які характеризуються відповідним векторним полем та величиною абсолютних просторових зміщень. На основі побудованих картосхем векторів горизонтальних та вертикальних швидкостей зміщень опорних пунктів ССМПЗС ГЕС України можна комплексно проаналізувати векторне поле зміщень контрольних пунктів та виявити величини незворотних переміщень, які можуть бути причиною появи напружень, які перевищують проектно прогнозовані, та можуть спричинити появу тріщин в тілі та основі гребель. Також визначено основні проблеми впроваджених ССМПЗС, які потребують усунення вимірів спотворених грубими похибками та оцінку впливу сейсмічних, глобальних та регіональних геодинамічних процесів [4]. Об’єкт дослідження – Стаціонарні системи моніторингу просторових зміщень споруд ГЕС України. Предмет дослідження – дослідження деформацій гребеня гребель ГЕС України за ГНСС-даними. Мета дослідження – проаналізувати результати ССМПЗС Канівської, Середньодніпровської, Дніпровської та Дністровської ГЕС за ГНСС-даними та встановити особливості деформацій гребенів гребель та вплив на ССМПЗС геодинамічних та сейсмічних факторів. Результати дослідження – Досліджено особливості впроваджених ССМПЗС Канівської, Дніпровської? Середньодніпровської та Дністровської ГЕС. Визначено основні проблеми впроваджених ССМПЗС, які потребують усунення вимірів спотворених грубими похибками та оцінку впливу сейсмічних, глобальних та регіональних геодинамічних процесів. Побудовані картосхеми векторів горизонтальних та вертикальних швидкостей зміщень опорних пунктів ССМПЗС ГЕС України. Встановлено сезонні періоди зміни напряму векторів зміщень, які є різними за напрямом та величиною для кожної з гребель.