Ким В.С., д.т.н. Карлыханов О.К., Тажиева Т.Ч., Юдина Ю.

Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства,

г. Тараз Республика Казахстан

СИСТЕМА МОНИТОРИНГА БЕЗОПАСНОСТИ ВОДОХРАНИЛИЩ

В Казахстане утвержден перечень водохозяйственных сооружений, имеющих особое стратегическое значение, которые не могут быть переданы в аренду, доверительное управление, и не подлежат приватизации.

Общее количество водохозяйственных сооружений особо стратегического значения – 121 ед., в.т.ч. 57 водохранилищ, 29 плотин и гидроузлов, водохозяйственных сооружений (водозаборы, водопроводные очистные сооружения), обеспечивающие питьевой водой 35 городов Республики Казахстан.

Одним из них является Тасоткольское водохранилище, введенный в действие в 1974 г., и износ отдельных конструкций которого приближен к 80%. Возникновение аварийной ситуаций на таком объекте, кроме угрозы жизни населению, проживающих на прилегающих территориях, может нанести большой урон экономике региона. Поэтому функциональная безотказность конструкций гидротехнических сооружений напрямую зависят от их надежности, за которой необходимо постоянно следить.

Это предполагает проведение «технического мониторинга», т.е. длительного наблюдения, обследования и изучения технических объектов.

Наблюдение за состоянием гидротехнического сооружения должно проводиться с учетом временных и пространственных параметров изменения и развития экосистемы на территории его расположения, включая все техногенные и природные компоненты. Иначе невозможно выявить повреждающие процессы в материале сооружения и прогнозировать его надежность и безопасность. Мониторинг в сочетании с методологией оценки воздействия внешних факторов на сооружение позволит максимально снизить риски его эксплуатации и повысить эффективность его использования.

Безопасная эксплуатация водохранилища и сохранения целостности всех его функций возможны при комплексном управлении водными ресурсами и слежении за техническом состоянием. Поэтому предлагается эффективная система технического мониторинга

В предлагаемой системе мониторинга станут возможными исследование деструктивных процессов в зонах повреждения (зонах риска - суффозия в теле плотины), оценка степени коррозии конструкций в процессе эксплуатации, определение роли других факторов в процессах разрушения материалов гидротехнического сооружения и анализ причин зафиксированных отрицательных результатов, получаемых после реконструкции.

Такая методология позволит подойти к прогнозированию риска появления неожиданных разрушений, накапливания скрытых дефектов, которые могут некоторое время не проявляться как видимые повреждения. Накопленные структурные изменения (невидимые) проявляются спонтанно, разрушение происходит по механизму «цепных реакций».

Ключом к разработке новейших методологических подходов является система глубокого зондирования на основе электромагнитной индукции, ультразвука, лазерной тахеометрии и электромагнитного излучения высокой энергии.

Предлагаемая система (комплекс) для глубокого зондирования тела земляной плотины, с целью определения зон риска фильтрации и суффозии, станет вполне реально решаемой задачей и включает следующие работы:

- анализ мирового опыта создания системы технического мониторинга и современных достижений в этом направлении;

-разработка методики проведения исследований (лабораторных и натурных);

-проведение изысканий в натурных условиях и моделирование процессов в лаборатории;

-разработка системы технического мониторинга.

Повышение объективности, точности, независимости от человеческого фактора измерения уровня воды по предлагаемому методу повысит точность измерения расхода воды в зависимости от конкретных условий от 10 до 15% , что приведет к очевидному экономическому эффекту, размеры которых определяют реальные условия использования водных ресурсов, а в плане эксплуатационной безопасности ГТС - реальные их технические состояния.

Создание автоматизированного комплекса для дистанционного мониторинга технического (физико-механического) состояния сооружений Тасоткульского водохранилища позволяет получить:

-программное обеспечение для регрессивного анализа результатов наблюдения;

-детерминистической модели работы сооружения;

- программное обеспечение для оценки риска аварии (уровня безопасности);

- системы мониторинга с использованием современных средств микроэлектроники и передачи данных.

Внедрение автоматизированного мониторинга позволит, в первую очередь, подойти комплексно к решению не только вопросов безопасности ГТС но и к проблеме управления водохозяйственным объектом, так как в его основе лежит целостный детерминистический подход к проблемам управления водными ресурсами, как в масштабах бассейна, так и в масштабах всего Казахстана.

Объективная и своевременная информация о техническом состоянии объекта, снижает не только эксплуатационные риски, но и значительно экономит средства, затрачиваемые на поддержание работоспособного состояния ГТС. Дает возможность планомерной модернизации сооружения, что благотворно сказывается на сроках безаварийной эксплуатации.

Нельзя не отметить и научно-прикладное значение внедрения такого комплекса. Эксплуатационная служба водных объектов получает возможность изучать скрытые процессы в теле плотины в режиме реального времени, наблюдать кинетику процессов. Такая возможность в будущем даст свои научные результаты, масштаб и ценность которых намного превзойдет сегодняшние результаты.

Комплексная автоматизированная система управления и мониторинга безопасности Тасоткельского водохранилища является универсальным решениям для нужд обеспечения безопасности водохозяйственных объектов и управления водными ресурсами Шу-Таласского бассейна.

Система имеет следующие функциональные характеристики:

1. Прямое измерение и контроль уровня кривой депрессии в теле плотины.

2. Контроль деформационных перемещений плотины и береговых устоев.

3. Автоматическое измерение уровня в водохранилище, в русле за водовыпуском и температуры на поверхности, и на разных глубинах, а также температуры в пьезометрах;

4. Автоматическое маневрирование и фиксация положения затворов.

5. Программное обеспечение (ПО): ПО автоматизированного ввода результатов измерений; ПО первичной обработки данных и формализации отчетных материалов;

6. Программное обеспечение базы данных: информация о сооружении (паспорт сооружения); данные наблюдения и результаты их первичной обработки; данные диагностики и прогноза состояния сооружения; результаты анализа риска аварий;

7. Программные средства диагностирования: регрессионный анализ результатов наблюдения; детерминистическая модель работы сооружения; оценка риска аварии (уровень безопасности).

В заключении следует отметить, что комплекс имеет модульную структуру, позволяющую рассматривать даже отдельную его части как функционально законченный продукт, представляющую коммерческий интерес.