Введение к работе
\ gOC>3
Актуальность темы. Территория Севера и Северо - Востока России, простирающаяся на і і миллионов квадратных километров и составляющая 64% площади страны, подвержена влиянию сурового северного климата и занята вечной мерзлотой. На этой территории ведется гидротехническое строительство в целях энергетики, водоснабжения, мелиорации. Построены и строятся множество малых водохранилищ различных типов. При проектировании водохранилищ должны выполняться изыскания и исследования, направленные на обоснование проектных решений и обеспечение безаварийной эксплуатации. Однако для малых водохранилищ это зачастую не делается. В практике эксплуатации достаточно примеров нарушения нормальной работы таких объектов. Актуальным является поиск методов расчетной оценки взаимодействия малых водохранилищ с природной средой, в частности, прогноза предельного состояния основания и берегов водохранилища.
Работа выполнялась в традиционном для ННГАСУ научном направлении по северной гидротехнике в составе МНТП «Архитектура и строительство» по теме 8.1.4.2 «Разработка новых технических решений сооружений гидроузлов, возводимых по мерзлому варианту в условиях северной строительно-климатической зоны», № Гос.рег. 01940005038, 1997; МНТП, финансируемой из 53 федерального бюджета по теме 1.4.95 «Математические и инженерные модели взаимодействия водохранилища с основанием и берегами в условиях вечной мерзлоты», № Гос.рег. 01930006577, 1997, теме 1.7.98Ф «Взаимодействие гидроузлов и водохранилищ с основанием и берегами в условиях северной строительно-климатической зоны», № Гос.рег. 01980002759, 1998-1999, теме 1.07.00Ф «Разработка методов прогноза и регулирования взаимодействия сооружений гидроузлов и водохранилищ с основанием и берегами», № Гос.рег. 01200008458, 2000-2001; а тайнее D' составе
09 №в
договорных НИР практической направленности. І 6М6ЛМОТЄКА і
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы поставлено ис
следование предельного состояния чаши (основания и берегов) малого водо
хранилища в области вечной мерзлоты для обоснования инженерных меро
приятий при его проектировании и эксплуатации. *
В связи с целью сформулированы задачи работы.
1. Разработать и усовершенствовать методы и алгоритмы расчетов: ,
предельного температурного состояния чаши водохранилища;
предельного переформирования берегов водохранилища;
фильтрации воды через сквозной талик предельных размеров под водохранилищем.
-
Осуществить программную реализацию разработанных методов для выполнения расчетов на ЭВМ.
-
Провести расчетные исследования предельного состояния для малых водоемов криолитозоны с выявлением характерных закономерностей, присущих этому состоянию.
-
Предложить технические мероприятия по регулированию предельного состояния чаши малого водохранилища в вечномерзлых грунтах.
Научная новизна работы заключается в следующем. 1. В развитии теории прогноза предельного состояния основания и берегов малых водохранилищ в криолитозоне:
усовершенствована методика численно - аналитического расчета пре- дельного температурного состояния чаши водохранилища - для пространственных условий с учетом отепляющего влияния близлежащих водоемов И _j предельной осадки оттаявшего в чаше грунта;
предложена инженерная модель и методика расчета предельного переформирования мерзлого берега водохранилища - для двумерных условий с последующей оценкой предельных плановых размеров водохранилища;
разработан алгоритм численного расчета установившейся фильтрации воды через сквозной талик предельных размеров под водохранилищем - для
пространственных условий с определением фильтрационных потерь воды по площади талика.
Составлены программы для выполнения расчетов на ЭВМ.
2. Путем расчетных исследований предельного состояния чаши несколь
ких малых водоемов криолитозоны выявлены общие характеристики этого
і состояния в части размеров и формы талика под водохранилищем, профилей
переформирования берегов и размеров переформирования чаши, потерь воды при фильтрации через сквозной талик из водохранилища.
3. В составе инженерных мероприятий по регулированию предельного
состояния предложено формирование малых водоемов с мерзлой чашей и
креплением откосов ячеистыми полиэтиленовыми панелями с дисперсными
заполнителями.
Достоверность результатов исследований подтверждена сопоставлением с полученными в работе экспериментальными данными и опубликованными натурными данными по конкретным объектам.
Практическое значение. Исследования предельного состояния чаши малого водохранилища позволяют:
предусмотреть необходимые меры по обеспечению эксплуатационной надежности объекта;
оценить требуемую площадь отчуждения земель под водохранилище;
выяснить необходимость и назначить мероприятия по защите берегов водохранилища от разрушения;
установить изменение отдачи водохранилища по воде и решить другие практически полезные задачи при проектировании и эксплуатации гидроузла.
В процессе работы выполнены расчетные исследования для проектиро-
вавшихся на севере водохранилищ - на р.Ханмей, на р.Вача, на руч. Кудулах. Программы расчета предельного температурного состояния «TALIK» и предельного переформирования берегов «BEREG» переданы в ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева». Элементы работы использованы в учебном процессе
ННГАСУ при выполнении выпускных квалификационных работ и дипломных проектов по специальности «Гидротехническое строительство».
На зашиту выносятся методики и программы расчетов, результаты расчетных исследований предельного состояния чаши малых водохранилищ в условиях вечной мерзлоты.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях «Строительный комплекс» - Н.Новгород: ННГАСУ, 1996, 1997, 1998гг. и «Архитектура и строительство» -Н.Новгород: ННГАСУ, 2000г.; научно-методическом семинаре «Инженерно--геологическое изучение термокарстовых процессов и методы управления ими при строительстве и эксплуатации сооружений» - С.-Петербург: ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 1998 г.; международном симпозиуме «Геокриологические проблемы строительства на востоке России и севере Китая» - Чита: ИМ СО РАН, 1998 г.; научно-практических конференциях «Гидротехническое строительство, водное хозяйство и мелиорация земель на современном этапе» -Пенза: МАНЭБ, 1999 г. и «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» - Пенза: МАНЭБ, 2000г.; семинаре «Проскуряков-ские чтения» - С.-Петербург: ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 2001 г.; международном симпозиуме «Инженерное мерзлотоведение» - Якутск: ИМ СО РАН, 2002 г.; международном конгрессе «Великие реки - 2003» - ННовгород: Нижегородская ярмарка, 2003 г.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 печатных трудах.
Объем работы - 220 страниц, включая аннотацию, введение, 5 глав с 88 рисунками и 23 таблицами, общие выводы, список литературы из 139 наименований и 2 приложения.
