Общая характеристика работы актуальность проблемы




НазваниеОбщая характеристика работы актуальность проблемы
страница1/5
Дата конвертации17.04.2013
Размер0.54 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5




ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Актуальность проблемы. В настоящее время в России по данным Министерства природных ресурсов зарегистрировано около 65 тыс. гидротехнических сооружений (ГТС), в том числе 35 тыс. безнапорных и
30 тыс. водоподпорных. Наибольшее количество безнапорных ГТС, к которым, прежде всего, относятся каналы мелиоративного и комплексного назначения, находится в ведении Министерства сельского хозяйства.

Общая протяжённость магистральных и межхозяйственных каналов, находящихся в федеральной собственности, по данным Мелиоративного кадастра, составляет 29 тыс. км, а распределительных и внутрихозяйственных оросительных каналов других форм собственности – порядка 300 тыс. км. На территории Южного Федерального округа (ЮФО) имеется около 25 крупных каналов комплексного и мелиоративного назначения, а протяжённость каналов составляет более 2300 км. При этом из общей протяжённости каналов лишь 30 % имеют противофильтрационные покрытия. В водохозяйственном комплексе страны общие потери воды при транспортировке достигают 8 км3/год, более половины которых приходится на фильтрацию из оросительных каналов. Это вызывает подъем уровня грунтовых вод в приканальной зоне, подтопление прилегающих населенных пунктов, вторичное заболачивание и засоление земель.

В связи с этим в современных условиях особую актуальность приобретает проблема борьбы с фильтрацией из оросительных каналов. С этой целью требуется проведение комплексных исследований по обобщению эксплуатационных показателей существующих конструктивных решений и противофильтрационных мероприятий каналов и разработке мер по обеспечению повышения их эффективности и надёжности. Только в ближайшие годы (2008-2015 гг.) в соответствии ФЦП «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов, как национального достояния России на 2006-2010 годы» предусматриваются широкомасштабные работы по реконструкции и строительству первой и четвертой очередей Большого Ставропольского, Донского магистрального и Саратовского каналов, где на участках в земляном русле будут выполнены противофильтрационные покрытия.

Среди водоподпорных гидротехнических сооружений более 80 % составляют грунтовые плотины. В государственной собственности находится 7500 сооружений, из которых более 800 сооружений – плотины водохранилищных гидроузлов, 1875 – накопители жидких отходов. Из общего числа гидротехнических сооружений, поднадзорных Росприроднадзору и Ростехнадзору, продекларированы и включены в Российский регистр ГТС около 8 тыс. сооружений. Срок эксплуатации большинства ГТС составляет от 20 до 50 лет, а сооружений мелиоративного назначения – 40 лет; средний процент износа водоподпорных ГТС 50 %, а их аварийность превысила среднемировой показатель в 2,5 раза; ежегодно на них происходит до 60 аварий, ущерб от которых составляет до 10 млрд руб.

Как свидетельствует мировой опыт плотиностроения, вследствие фильтрации и фильтрационных деформаций наблюдается более 30-40 % аварий и разрушений грунтовых плотин. Отсюда в соответствии с требованиями Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» возникает задача обеспечения фильтрационной безопасности и надёжности водоподпорных ГТС и разработки методик их расчётного обоснования.

Настоящая работа выполнена в соответствии с важнейшими научно-исследовательскими программами ГКНТ СМ СССР по заданию 0.85.06.03.05Н1 «Разработать рекомендации по противофильтрационным, берегоукрепительным и дренажным мероприятиям на крупных каналах», а также научной программы фундаментальных и приоритетных исследований развития АПК РФ по заданиям: 03.02.02.02 «Разработать научно-обоснованные мероприятия по безопасному функционированию земляных плотин на малых реках, прудах и водохранилищах» и 03.02.02.03 «Разработать научно-обоснованные мероприятия по безопасному функционированию и предотвращению загрязнения грунтовых вод и водотоков из накопителей сельскохозяйственных и промышленных отходов».

Цель и задачи исследования. Целью работы является экспериментальное и теоретическое обоснование повышения эффективности и надежности противофильтрационных устройств каналов, накопителей отходов и грунтовых водоподпорных сооружений.

В работе решались следующие задачи:

– на основе анализа существующих конструктивных решений противофильтрационных устройств (ПФУ) каналов, грунтовых плотин и накопителей отходов, известных методов оценки их эффективности и надёжности усовершенствовать используемые и разработать новые высокоэффективные их конструкции;

– усовершенствовать и развить теорию водопроницаемости противофильтрационных конструкций и на ее основе разработать методику оценки эффективности и надёжности облицовок оросительных каналов;

– исследовать водопроницаемость и противофильтрационную эффективность бетоноплёночных облицовок и уточнить КПД действующих облицованных каналов;

– разработать методику расчёта фильтрационной безопасности грунтовых плотин с ядром и противофильтрационной завесой в основании и способ расчёта фильтрации в основании грунтовой плотины с ПФУ в виде цементационной завесы с учетом трещинообразования в ней;

– разработать методы фильтрационного расчёта ядер грунтовых плотин ломаного очертания;

– провести анализ возможных нештатных ситуаций и разработать методику оценки уровня фильтрационной безопасности применительно к каменно-земляной плотине Юмагузинского гидроузла;

– выполнить исследования по обоснованию эффективных типов противофильтрационных устройств и дренажных защит накопителей промышленных отходов и усовершенствовать методы их фильтрационного расчёта;

– разработать практические рекомендации по повышению эффективности и надёжности противофильтрационных устройств оросительных каналов и водоподпорных грунтовых сооружений.

Объект и предмет исследований. Крупные каналы Ростовской области, Ставропольского края; золоотвалы ГРЭС (г. Новочеркасска, Невинномысска, г. Белая Калитва), шламоотвалы Новочеркасских (электродного, магнитного, синтетических продуктов) заводов; грунтовые плотины на Юмагузинском водохранилище, водохранилище ″Ростовское море″ и др.

Методы исследований. В процессе выполнения работы в течение 1984-2008г.г. были выполнены теоретические и экспериментальные, лабораторные и натурные исследования. При проведении исследований применялись различные методы, среди которых:

– гидравлические, используемые для расчётов водопроницаемости и фильтрации, основанные на законе Дарси, метод фрагментов и методфильтрационных сопротивлений, позволяющие находить необходимые параметры фильтрационного потока с достаточной точностью;

– гидромеханические, основанные на применении метода конформных отображений, используемого для решения плоских задач теории фильтрации;

– методы математической статистики и теории вероятности для статистической оценки полученных результатов натурных наблюдений;

– методы компьютерного моделирования фильтрационных процессов в системе вычислений Mathcad и программного комплекса FemLab 3.0;

– методы физического моделирования задач фильтрации на установках ЭГДА и фильтрационных лотках;

– методы проведения натурных исследований с помощью точечных фильтромеров и изолированных отсеков.

На защиту выносятся:

– конструктивные решения высокоэффективных противофильтрационных облицовок каналов и их дренажных устройств, противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов с фильтрующе-собирающими окнами в противофильтрационной стенке, противофильтрационного устройства грунтовых плотин в виде зуба плавного очертания, новизна которых защищена 25 авторскими свидетельствами и патентами;

– методика обоснования выбора оптимального уровня надёжности противофильтрационных облицовок, позволяющая определять осреднённые значения коэффициентов фильтрации облицовок, удовлетворяющие требованиям эффективности, надёжности и экономичности;

–результаты натурных исследований водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок на 3-ей очереди Большого Ставропольского канала (БСК-3), распределительном канале Багаево-Садковской ОС Ростовской области (Бг-Р-7) и разработанные новые конструкции фильтромеров, позволяющие проводить их установку под водой на глубине 3-5 м;

– результаты экспериментальных исследований по определению рациональной схемы противофильтрационной и дренажной защиты котлована золоотходов Новочеркасской ГРЭС;

– методика расчёта водопроницаемости, эффективности и надёжности бетоноплёночных и бетонных противофильтрационных облицовок каналов и определение технического КПД облицованных каналов;

– методика расчёта фильтрации и фильтрационной безопасности грунтовой плотины с ПФУ в теле и основании с учетом трещинообразования в противофильтрационной завесе;

– новые методы фильтрационного расчёта грунтовых плотин с трапецеидальным ядром, трубчатым дренажом и основных типов ядер ломаного очертания грунтовых плотин и методика построения гидродинамической сетки с использованием компьютерного моделирования;

– методы фильтрационного расчёта накопителей промышленных отходов с ПФУ и оценки эффективности противофильтрационных экранов при наличии различных повреждений в плёночном и грунтовом противофильтрационном элементе;

– рекомендации по повышению эффективности и надёжности противофильтрационных защит на каналах и накопителях отходов, по проведению наблюдений на грунтовых плотинах с ПФУ для оценки негативных ситуаций и нарушений их работоспособности.

Научную новизну работы составляют:

– наиболее общие теоретические модели водопроницаемости бетоноплёночного покрытия канала через различные трещины и повреждения при установившемся движении фильтрационного потока и модель неустановившейся напорно-безнапорной фильтрации через повреждения бетоноплёночной облицовки;

– расчёты водопроницаемости и новые аналитические зависимости для бетоноплёночных и бетонных облицовок каналов, позволяющие определять потери воды на фильтрацию из облицованных каналов;

– результаты натурных исследований по количественной оценке осреднённых значений коэффициентов фильтрации противофильтрационных облицовок на действующих каналах;

– расчётные зависимости для определения параметров фильтрующе-сорбирующего элемента в конструкции противофильтрационной стенки вокруг накопителей отходов и теоретическая оценка противофильтрационной эффективности плёночных экранов рациональных и комбинированных конструкций и грунтовых экранов с учётом кольматации трещин;

– результаты экспериментальных исследований эффективности противофильтрационных и дренажных защит накопителей промышленных отходов в условиях воздействия грунтового потока;

– методика оценки уровня фильтрационной безопасности грунтовой плотины с ядром и завесой в основании и методика расчёта фильтрации в основании грунтовой плотины с учётом водопроницаемости цементационной завесы при трещинообразовании;

– оценка влияния эффективности противофильтрационных устройств грунтовых плотин на динамику подъёма уровня грунтовых вод и подтопление территорий в нижнем бьефе водохранилища;

– новый способ фильтрационного расчёта грунтовой плотины с ядром и расчётные зависимости для основных типов ядер ломаного очертания.

Личный вклад. Диссертационная работа является результатом более чем 20-летних исследований автора, выполненных в отделе гидротехнических сооружений ЮЖНИИГиМа и на кафедре гидротехнических сооружений и в лаборатории моделирования фильтрационных процессов при кафедре гидравлики и инженерной гидрологии НГМА. Постановка задач исследований, их решение теоретическими и экспериментальными методами, анализ и обобщение полученных результатов осуществлены лично автором. В проведении некоторых экспериментальных и теоретических исследований принимали участие аспиранты Т.А. Капустина, Е.О. Скляренко, В.В. Вишневский и А.Ф. Апальков, подготовившие и защитившие диссертации под руководством автора. Общая доля автора в научно-исследовательских работах, результаты которых вынесены на защиту, составила более 70%.

При постановке ряда задач, рассмотренных в настоящей работе, и подготовке диссертации автор получил ценные советы и научные консультации от докторов технических наук, профессоров Ю.М. Косиченко и К.Н. Анахаева.

Практическую ценность работы составляют:

– усовершенствованные типы и способы строительства противофильтрационных устройств ГТС (водопроводящих и водоподпорных), обеспечивающие безопасность и надёжность их функционирования;

– количественные оценки водопроницаемости основных типов противофильтрационных облицовок каналов и рекомендуемые допускаемые значения их осреднённых коэффициентов фильтрации, характеризующие оптимальный уровень надёжности облицовок;

– установленные в результате анализа фактические значения коэффициентов полезного действия каналов с противофильтрационными покрытиями в России и ближнем зарубежье;

– алгоритм расчёта и пакет прикладных программ для расчёта фильтрации и фильтрационной безопасности грунтовых плотин;

– результаты анализа нештатных ситуаций в теле, основании, на низовом откосе, в левобережном и правобережном примыканиях каменно-земляной плотины Юмагузинского гидроузла;

– количественная оценка уровня безопасности каменно-земляной плотины на примере водохранилища Юмагузинского гидроузла для условий его полного заполнения;

– структурная схема оперативного контроля технического состояния каменно-земляной плотины с использованием данных натурных наблюдений.

Апробация результатов. Результаты исследований автора по теме диссертации докладывались на 15 научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе на научно-технической конференции Северо-Кавказского научного Центра Высшей школы «Повышение технического уровня оросительных систем на Северном Кавказе» (г. Новочеркасск, 1984, 1985), региональной научно-практической конференции «Совершенствование проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных систем Северного Кавказа» (г. Новочеркасск, 1985), научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) «Проблемы строительства и инженерной экологии» (Новочеркасск, 2000), конференции, посвящённой 100-летию профессора М.М. Скибы (Новочеркасск, 2002), межвузовской научно-практической конференции НГМА «Проблемы гидрологии и гидротехники» (Новочеркасск, 2002),международных научно-практических конференциях в Институте гидротехники и мелиорации УААН (Киев, 2004), в СПбГПУ и ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (Санкт-Петербург, 2004), на научно-практическом семинаре в РосНИИПМ «Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений мелиоративного назначения» (Новочеркасск, 2006), на научно-практическом семинаре «Безопасность гидротехнических сооружений» в МГУП (г. Москва, 2007), на Международной научно-практической конференции «Строительство-2008» РГСУ (г. Ростов-на-Дону, 2008) и др.

Основные положения диссертации отражены в двух монографиях «Повышение эффективности и надежности противофильтрационных облицовок оросительных каналов» и «Обеспечение фильтрационной безопасности и эффективности противофильтрационных устройств гидротехнических сооружений» общим объемом 19 п.л.; а также в научных статьях и изобретенииях автора объемом более 42 п.л., из которых автору принадлежит 25 п.л.

Внедрение результатов исследований осуществлено на 16 объектах, в том числе на Большом Ставропольском канале (3-я очередь), Донском магистральном канале (1-я очередь реконструкции), Азовском магистральном канале, Юмагузинском гидроузле (каменно-земляная плотина), Новочеркасской ГРЭС (котлован золоотходов и полигон твёрдых бытовых отходов), Несветай ГРЭС (котлован золоотходов), Невинномысской ГРЭС (шламонакопители), регулирующем водохранилище (Ростовское море) и др. Суммарный фактический и ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 40 млн. рублей. По результатам исследований для более широкого внедрения при непосредственном участии автора разработаны нормативно-методические документы: ″Инструкция по расчёту водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок каналов″; ″Методика обоснования и выбора противофильтрационных мероприятий и дренажных защит каналов″; ″Выбор эффективной и надежной противофильтрационной защиты русел открытых каналов при реконструкции оросительных систем″.

  1   2   3   4   5

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы актуальность проблемы и темы исследования
Актуальность умений самостоятельной учебной деятельности для современного человека несомненна, означая, что человек должен делать...

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы Актуальность проблемы
Новые технологии в эхокардиографии и радионуклидной диагностике позволяют количественно оценивать различные характеристики миокарда...

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы актуальность работы
Такое изменение проводится в ходе реконструкции и технического перевооружения предприятий

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы
Актуальность работы. В мире производится и потребляется большое количество холодильных машин, отличающихся типом, назначением, составом...

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы актуальность темы исследования
Необходимость детального изучения коммуникативных технологий, задействованных в политическом дискурсе, установления роли различных...

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы актуальность проблемы
Травматизм занимает одно из первых мест среди факторов, угрожающих жизни и здоровью детей. В россии ежегодно чмт получают около 600...

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы актуальность работы
При этом капитальные затраты на создание судов и поддержание их технического состояния в процессе эксплуатации должны быть управляемыми...

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы актуальность темы
В этом направлении актуальными являются работы, связанные с проведением отбора маточных растений, их размножением вегетативным путем...

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы актуальность исследования
Основу возрастающего влияния Китая составляют не только его экономические успехи. Мощное воздействие

Общая характеристика работы актуальность проблемы iconОбщая характеристика работы Актуальность исследования
Актуальность исследования определяется современными тенденциями в системе каникулярного отдыха и оздоровления детей, возникающими...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница