Введение к работе
Актуальность диссертационной работы обусловлена тем, что в настоящее время на территории России эксплуатируется несколько десятков тысяч плотин и других гидротехнических сооружений III и IV классов, уровень безопасности которых за последние 10 лет снизился в результате уменьшения объёмов ремонтных работ, сокращения штатов эксплуатационного персонала н ряда других причин. Кроме того, в отличие от сооружении I и II классов, гидротехнические сооружения III и IV классов имеют значительно меньшее количество контрольно-измерительной аппаратуры или не имеют её вообще и эксплуатируются менее квалифицированными кадрами.
Плотины из грунтовых материалов, зачастую являющиеся основным элементом напорного фронта гидроузлов, представляют источник наибольшей потенциальной опасности. Опасным последствием при авариях на гидротехнических сооружениях является прорыв напорного фронта и возникновение волны прорыва, распространяющейся в нижнем бьефе гидроузла.
Затопление территории приводит не только к огромным материальным потерям и негативному воздействию на окружающую природную среду, но и к человеческим жертвам.
Рациональное использование, охрана водных ресурсов и жизнеобеспечение населения непрерывно связаны ещё с одним фактором, обуславливающим ряд проблем, возникающих при образовании заторных явлений на реках, причём независимо от географического расположения бассейнов. Вызываемые ледовыми заторами наводнения, называемые локальными, образующиеся на вышележащем участке в результате подпора, и на нижележащем при их разрушении, являются причинами не менее значимых последствий, нежели при разрушении водоподпорных сооружений, дамб обвалования и других объектов.
Целями диссертационной работы являются выбор методов расчётов, применяемых при:
- оценке последствий гидродинамических аварий, возникающих при разрушении водоподпорных гидротехнических сооружений объектов различного функционального назначения;
- разработке мероприятий по борьбе с ледовыми заторами на
основе определения места их образования, условий их естественно
го и последствий техногенного разрушения.
Задачи исследования:
выполнение сопоставительного анализа и выбор метода расчёта параметров волн прорыва, образующихся в результате разрушения водоподпорных грунтовых сооружений;
определение параметров волны прорыва, образующейся при разрушении дамбы обвалования накопителя промышленных отходов и распространения волны прорыва по «сухому руслу»;
разработка новой, достаточно простой инженерной математической модели формирования и условий разрушения ледовых заторов;
расчёт параметров волновых процессов при разрушении групповых заторов.
Научная новизна работы состоит в следующем:
на основе сопоставительного анализа результатов, применительно к рассматриваемому объекту, установлено, что упрощённые методы расчёта для определения зоны возможного затопления при разрушении водоподпорных грунтовых сооружений, рекомендуемые к использованию при разработке декларации безопасности ГТС, зачастую не позволяют получить достоверные результаты, что обусловлено достаточно грубой гидравлической схематизацией рассматриваемых явлений и закладываемых в их основу условий на границах;
впервые для расчёта параметров аварийного излива из накопителей промышленных отходов при разрушении дамб обвалования и распространения волны прорыва по «сухому руслу» применена методика, использующая «метод частиц», к достоинствам которого, в отличие от других методов, относится присущая ему консервативность, отсутствие необходимости в сложных перестраиваемых сетках, что обуславливает высокую эффективность его использования для задач рассматриваемого типа;
предложена простая инженерная модель для выявления условий, места и времени образования ледовых заторов и возможности их разрушения, не требующая большого объёма исходной информации и позволяющая оперативно корректировать мероприятия по их ликвидации;
- применительно к ледовым явлениям, разработана методика и
выполнен расчёт параметров волновых процессов при разрушении
групповых заторов, позволяющий устранить возможность возник
новения «антропогенных» наводнений.
Положення, выносимые на защиту:
результаты сопоставительного анализа параметров волн прорыва и зон затопления территории, образующихся в результате разрушения водоподпорных грунтовых сооружений, рассчитанных по различным методикам;
результаты расчёта и анализ параметров волны прорыва, распространяющейся по «сухому руслу»;
анализ условий формирования и разрушения заторных явлений;
модель выявления места образования ледовых заторов и возможности их разрушения;
результаты расчёта параметров волновых процессов при разрушении групповых заторов.
Практическая значимость работы:
использование полученных результатов при разработке деклараций безопасности гидротехнических сооружений в части определения параметров волны прорыва и зоны возможного затопления нижнего бьефа, позволяет обоснованно разрабатывать мероприятия по эвакуации населения и ликвидации последствий аварийных ситуаций;
возможность обоснованной разработки мероприятий по борьбе с ледовыми заторами и уменьшением последствий наводнений, ими обусловленными, в результате их разрушения.
Личный вклад автора состоит в получении основных научных результатов, при выполнении расчётов волн прорыва, применительно к объектам различного функционального назначения и аварийным ситуациям, возникающим вследствие различных причин и развивающимся по различным сценариям; участии в обследовании гидротехнических сооружений и прилегающих к ним территорий для получения исходных данных для выполнения расчётов.
Публикации. Опубликованы три статьи в журнале «Известия вузов. Строительство», входящем в список изданий, рекомендуемых ВАК РФ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава НГАСУ (Сибстрин) (2005-2011гг.), на заседаниях технического совета ООО Новосибирского филиала «ИКЦ «Промтехбезопасность» (2005-2009 гг.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы из 105 наименований. Содержит 136 страниц печатного текста, включает 5J. рисунок, 12_таблиц.
