Разработка и апробация системы оценки состояния гидротехнических сооружений речных низконапорных гидроузлов (стр. 2 )

Статистический анализ (рис. 3) показал, что большее количество низконапорных гидроузлов было построено в период с 1958 по 1978 г. г. Именно в этой группе наблюдается наибольшее количество сооружений, техническое состояние которых соответствует в настоящее время неудовлетворительному и опасному уровням безопасности. Среди основных гидротехнических сооружений подверглись наибольшему разрушению водосбросы; независимо от года строительства процент водосбросных сооружений, находящихся в потенциально опасном и аварийном техническом состоянии превышает процент плотин и водовыпускных сооружений, находящихся в аналогичном состоянии.

Наибольшее количество гидроузлов, техническое состояние которых соответствует неудовлетворительному и опасному уровням безопасности приходится на долю водных объектов с довольно небольшим объемом водохранилища – менее 0,2 млн. м3 (рис. 3).

В исследованной группе низконапорных гидроузлов Московской области преобладают объекты с высотой плотины (3 – 7м); на их долю приходится около 60% от общего количества обследованных объектов (рис. 4). Наибольшее количество гидроузлов, находящихся в потенциально опасном и аварийном состоянии приходится да долю объектов, имеющих в своем составе напорные сооружения высотой 4 – 5 м.

Подавляющее количество гидротехнических сооружений обследованных низконапорных гидроузлов – 82,5% (454 объекта) имеют напор не более 6 м, большая часть которых – 65% (295 объектов) находятся в потенциально опасном и аварийном состоянии (рис. 4).

Проведенный анализ позволил выявить целый ряд проблем, актуальных для обеспечения безопасности низконапорных гидроузлов, а также определить основные повреждения элементов плотин, водосбросов и водовыпусков, на которые бы следовало обратить внимание в первую очередь.

Основными повреждениями грунтовых плотин являются: недостаточный запас гребня над НПУ (43 %); значительная переработка верхового откоса (25,7 %); промывы и провальные воронки в теле плотины (6 %); значительные размывы низового откоса из-за отсутствия или неправильно запроектированных концевых устройств водосброса (11,4%).

К числу основных повреждений водосбросов различных типов следует отнести (табл. 2): наличие крупных инородных тел, а также древесно-кустарниковой растительности в зоне подхода воды к входному оголовку всех типов водосбросов; скопление мусора на решетках и крупногабаритных тел во входных оголовках закрытых водосбросов с башенными и ковшовыми оголовками; невозможность подъема затворов регулируемых водосбросов из-за отсутствия или повреждения инвентарных подъемников; зарастание входной и транзитной части обводных каналов древесно-кустарниковой растительностью; снижение живого сечения канала обводных каналов из-за обрушения откосов; разрушение и повреждения боковых стен быстротоков открытых водосбросов; повреждения с выломом части днища быстротоков открытых водосбросов; разрушение и повреждения боковых стен водобоев всех типов водосбросов; размывы рисбермы и формирование островов за рисбермами всех типов водосбросов; избыточный подпор выходного сечения труб закрытых водосбросов из-за наличия в водобойных устройствах крупногабаритных инородных тел и строительного мусора; ограничение пропускной способности водосбросов всех типов из-за зарастания древесно-кустарниковой растительностью, создания естественных (завалы) или искусственных (бобровые плотины, браконьерские завалы) преград в отводящих каналах.

Таблица 2

Количественное распределение водосбросов, состояние которых соответствует неудовлетворительному и опасному уровням безопасности в зависимости от состояния их основных конструктивных элементов

Элемент водосброса	Водосброс
Кол-во	%
Участок подхода воды к оголовку водосброса	3	0,9
Оголовок водосброса	15	4,6
Транзитная часть	6	1,8
Концевой участок	22	6,8
Участок подхода воды к оголовку водосброса и оголовок водосброса	6	1,8
Участок подхода воды к оголовку водосброса и транзитная часть	2	0,6
Участок подхода воды к оголовку водосброса и концевая часть	17	5,2
Оголовок водосброса и транзитная часть	9	2,8
Оголовок водосброса и концевая часть	74	22,8
Транзитная и концевая части	14	4,3
Участок подхода воды к оголовку водосброса, оголовок водосброса и транзитная часть	1	0,3
Участок подхода воды к оголовку водосброса, оголовок водосброса и концевая часть	46	14,2
Оголовок водосброса, транзитная и концевая части	32	9,8
Всех элементов водосброса	50	15,4
Всего водосбросных сооружений	325	100,0

Основными повреждениями водовыпусков различных типов являются (табл. 3): частичное или полное затопление регулирующих колодцев и камер управления в нижнем бьефе; выход из строя запорно-регулирующей арматуры; отсутствие или выход из строя подъемных устройств в башенных, открытых водовыпусках и в трубчатых водовыпусках с затворами на входе; отсутствие необходимой арматуры в сифонных водовыпусках.

Таблица 3

Распределение водовыпусков обследованных гидроузлов по их техническому состоянию

Тип водовыпусков	Всего	В неудовлетв. состоянии	В удовлетв. состоянии
Кол-во	в %	Кол-во	в %
1. Донные с колодцем или камерой управления в нижнем бьефе	163	88	54,0	75	46,0
2. Башенные (или с шахтой управления) в верхнем бьефе	4	4	100,0	0	0,0
3. Трубчатые с регулятором на входе	22	19	86,4	3	13,6
4. Совмещенные с шахтным оголовком трубчатого водосброса	13	6	46,2	7	53,8
5. Открытые	5	1	20,0	4	80,0
6. Сифонные	6	5	83,3	1	16,7
Всего	213	123	57,7	90	42,3

Отдельно следует выделить результаты анализа состояния ГТС по сочетанию группы неблагоприятных факторов, что позволяет в дальнейшем выделить наиболее опасные сооружения, которые будут обладать приоритетом по необходимости проведения ремонтных работ. К таким объектам относятся следующие сооружения:

- не имеющие службы эксплуатации и при этом находящиеся в аварийном состоянии или требующие проведения капитального ремонта - 51 %;

- не имеющие службы эксплуатации и при этом не обладающие достаточной готовностью к пропуску паводка - 59,6 %;

- опасные и особо опасные для территории нижнего бьефа и при этом находящиеся в аварийном состоянии, требующем проведения капитального ремонта или усиленного текущего ремонта (рис. 5);

- опасные и особо опасные для территории нижнего бьефа, находящиеся в потенциально опасном и аварийном техническом состоянии, имеющие при этом значительный объем водохранилища и высоту плотины.

В связи со значительным количеством низконапорных гидроузлов, сооружения которых находятся в потенциально опасном и аварийном состоянии, трудноразрешимой является также проблема эффективного использования средств, предназначенных для реализации необходимых превентивных мероприятий, решение которой дополнительно затруднено отсутствием соответствующих методических разработок.

В разделе 3.2 диссертационной работы представлена идея метода определения наиболее эффективного вложения инвестиций, состоящего из трех основных этапов:

1) производится ранжирование ГТС в зависимости от их состояния (в первую очередь потенциально опасные и аварийные) и степени опасности в зависимости от наличия объектов экономики и населенных пунктов в нижнем и верхнем бьефах;

2) определяется экономическая эффективность инвестиций в превентивные мероприятия по предложенной формуле:

Э = Уп / К, где:

Э - экономическая эффективность капитальных вложений в превентивные мероприятия; Уп - предотвращенный ущерб; К - капитальные вложения в превентивные ремонтные мероприятия;

3) производится выделение объектов, для которых проведение ремонтных мероприятий принесет наибольший экономический эффект.

Возможность применения этого метода была проверена на примере расчета экономической эффективности проведения ремонтных мероприятий для комплекса детально обследованных объектов Коломенского района (табл. 4).

Таблица 4

Результаты оценки эффективности использования средств, вкладываемых в ремонтные работы по обеспечению безопасности гидротехнических сооружений

Название ГТС	Площадь затопления, га	Ущерб при аварии, млн. руб.	Капиталовложения на превентивный ремонт, млн. руб.	Эффективность ремонтных работ
Плотина на р. Репинке	214	2513,9	7,2	349,2
Плотина на р. Велейке	156	11,5	4,2	2,7
Плотина на р. Вешенке	255	21,2	2,6	8,2
Плотины на р. Гнилуше (каскад двух прудов)	607	25,7	14,4	1,8

Расчет возможного ущерба был произведен при помощи «Методики определения размера вреда…», разработанной НИИЭС.