Введение к работе
Актуальность исследования На почти 50% из общей протяженности волжских берегов их размывы и разрушения близки к катастрофическим Осуществление берегозащитных мероприятий, оцениваемое в десятки млн руб на 1 км, производится исходя из существующих к настоящему времени методов расчета береговых деформаций, учитывающих лишь динамику течений и ветроволновые процессы на водохранилищах Только в последнее время стали появляться работы, в которых береговые деформации в нижнем бьефе ГЭС связываются с режимом попусков и возникающими при этом длинноволновыми возмущениями, сопровождающимися возникновением высокоскоростных течений
Решение этой проблемы важно и применительно к Жигулевской ГЭС с крупнейшим в Европе водохранилищем, создание которого внесло существенные изменения в естественный режим окружающих территорий, вызвало активизацию русловых и склоновых процессов как выше, так и ниже плотины, выражающуюся в размыве русел, подмыве и разрушении берегов в основном за счет боковой эрозии Наличие фрагментарных береговых защитных сооружений не решает проблемы, возникает угроза размыва и разрушения берегоукреплений, дамб и других строительных объектов, продуктопроводов, загрязнения вод Поэтому изучение и оценка масштабов, направленности и возможных последствий береговых процессов, их прогнозирование и разработка рекомендаций по предотвращению или снижению возможных негативных последствий является на сегодняшний день актуальной, иногда неотложной задачей Уже имеют место случаи повреждения сооружений в береговой зоне Причем ситуация осложняется возрастающим обводнением грунтов, в основном в результате подпора со стороны водохранилища, создающим идеальные условия для распространения упругих колебаний вглубь приплотинной зоны, что существенно расширяет зону влияния длинноволновых возмущений, связанных с попусками Особый случай - пропуски половодья и распространение длинноволновых возмущений на большие расстояния с возникновением микросейсмических колебания грунтов, приводящих, с одной стороны, к снижению их устойчивости, а с другой - к повышению динамических нагрузок на расположенные здесь сооружения В связи с этим актуальной задачей является анализ этих явлений, включая оценку их влияния на береговые процессы
Объект исследования - приплотинные участки Жигулевской ГЭС
Целью работы являлись анализ состояния берегов приплотинных участков на примере Жигулевской ГЭС в связи с режимами ее работы, разработка методов оценки влияния работы ГЭС на динамику грунтов береговой зоны и приплотинных участков ГЭС и рекомендаций по снижению негативных последствий
\ >,
Задачи исследования включали
оценку современного состояния береговой зоны в районе Жигулевской ГЭС,
выявление факторов, влияющих на береговые деформации, их связь с режимом работы гидроузла,
прогноз динамики развития береговых деформаций,
разработку рекомендаций по уменьшению негативных последствий, а именно укреплению берегов, изменениям в режиме работы гидроузла, учете длинноволновых процессов во время попусков в нижний бьеф ГЭС при проектировании и эксплуатации зданий
Научная новизна работы заключается в том, что в ходе ее выполнения
определены масштабы береговых деформаций в районе Жигулевской ГЭС,
впервые исследованы длинноволновые процессы, возникающие во время попусков как в водной среде, так и на границе сред вода-суша и в глубине территории, установлены количественные характеристики воздействия, связь с режимом работы гидроузла, влияние их на береговые деформации,
на примере Жигулевской ГЭС впервые выявлен неизученный ранее фактор, влияющий на береговые деформации и склоновые процессы -микросейсмическое (вибрационное) воздействие гидроузла на значительные территории, возникающий при этом в грунтах отклик, резонансные явления,
многолетние наблюдения позволили установить основные закономерности изменения микросейсмического фона - масштабы изменчивости, периодичность, связь с режимом работы гидроузла,
впервые показано, как взаимодействие факторов, неучтенных или учтенных не в полной мере, приводит к негативным последствиям, ранее неизвестным, могущим приобретать значительный, местами катастрофический характер,
проведена оценка риска в связи с действием длинноволновых процессов, в том числе микросейсмических колебаний грунтов, в сочетании с другими природно-техногенными факторами,
Практическая значимость работы Результаты работы служат информационной основой для комплексного контроля, обеспечения безопасной эксплуатации, планирования поэтапного ремонта и реконструкции сооружений приплотинной зоны, учета опасных природно-техногенных процессов (в т ч, микросейсмического воздействия) при строительстве в прибрежной зоне г Тольятти, для безаварийного пропуска половодья через Жигулевскую ГЭС
В связи с тем, что схожие проблемы возникают на других гидроузлах (например, в районе Волгоградского гидроузла), опыт и результаты работы могут быть использованы в других регионах при решении задач по берегоукреплению, гидротехническому строительству и строительству в приплотинной зоне, для прогноза и предупреждения опасных последствий
Достоверность полученных результатов исследований подтверждается фактическими данными о береговых деформациях, разрушениях строительных конструкций сооружений в прибрежной зоне, результатами классических методов спектрального и статистического анализа, примененных к длинноволновым процессам, связанным с попусками, в том числе, к микросейсмическим колебаниям грунтов
Внедрением результатов работы явилось создание службы сейсмического контроля г Тольятти
Результаты работ использованы при корректировке Генплана развития г Тольятти в разделе зонирования опасных природных процессов На период подготовки утвержденных и полноценных технических условий по строительству в приплотинной зоне Жигулевской ГЭС в условиях вибрационного воздействия результаты работ используются как временные регламентирующие нормы
По результатам работы производится реконструкция и строительство берегоукреплений на двух берега выше плотины (в зоне действия склоновых процессов), ведется согласование по участку неукрепленного берега с катастрофическими размывами, расположенного ниже плотины
Апробация работы Основные результаты докладывались автором на 1-й (2003 г), 2-й (2005 г), 3-й (2007 г) международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» (ELPIT), ТГУ, МАНЭБ, г Тольятти, 4-й (2004 г) и 5-й (2005 г) научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций», МЧС, «Антистихия», г Москва,
V Щукинских чтениях «Новые и традиционные идеи в геоморфологии», МГУ
им М В Ломоносова, РФФИ, Москва, 2005
VI конференции «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны
морей», РАН, отделение наук о Земле, ИВП РАН, Москва, 2004,
Первом советско-британском совещании по климату, г Тольятти, 2007, 10-й Международном симпозиуме по речным наносам МГУ, 2007
Личный вклад автора. Автор в период с 2000г по 2007г полностью осуществляла планирование эксперимента, осмотр береговой зоны, организацию и проведение измерений уровня воды, вибраций грунта, резонансных колебаний жилых домов, обработку, систематизацию и анализ результатов измерений, разработку рекомендаций, выдачу заключений, а также сотрудничество с ОАО «Жигулевская ГЭС», структурами МЧС, РАН и др
Автор выражает глубокую благодарность за поддержку работы и многочисленные консультации д т н И П Башилову, Б Н Корнилову, д т н В К Дебольскому, к г н А В Котлякову
Объем и структура работы Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы, включающей 197 наименований, в том числе 30 иностранных источников, включает 63 рисунка, 17 таблиц
