3.2.25. Должны проводиться наблюдения за криогенными про­цессами

3.2.25. На водохранилищах, расположенных в криолитозонах, должны проводиться наблюдения за криогенными про­цессами и деформациями в ложе водохранилища, зоне сработки, береговой и прибрежной зонах, а также за изменением вместимости водохранилища. Для опреде­ления состава, объема и периодичности наблюдения следует привлекать специализированную организацию.

Через 5 лет после начала наполнения водохранили­ща и затем через каждые последующие 10 лет его эксп­луатации с привлечением специализированной органи­зации по результатам наблюдений должен проводиться анализ состояния водохранилища и при необходимос­ти разрабатываться мероприятия, обеспечивающие на­дежность и безопасность эксплуатации гидроузла.

Криолитозона — это часть земной коры, в которой горные породы имеют минусовую температуру вне зави­симости от наличия и фазового состояния воды в ней, и которая включает в себя мерзлые, морозные и охлажден­ные породы. Мерзлые породы имеют минусовую темпе­ратуру и содержат в своем составе лед; морозные, обла­дая минусовой температурой, не содержат воды в жид­кой и твердой фазах; охлажденные породы, имеющие температуру ниже 0°, насыщены минерализованными водами. Породы, находящиеся при температуре ниже точки замерзания воды в течение нескольких лет, счита­ются многолетнемерзлыми.

Многолетнемерзлые породы занимают почти половину территории нашей страны, имеют островное, прерывис­тое и сплошное распространение по площади. Мощность криолитозоны меняется от 3 — 4 до 1200—1500 м. Много­летнемерзлые породы сезонно протаивают сверху, обра­зуя сезонноталый слой.

Гидротехническое освоение области распространения многолетнемерзлых пород в нашей стране имеет длитель­ную историю и продолжается по настоящее время.

Опыт эксплуатации северных водохранилищ указыва­ет на удлинение проектного срока их наполнения и сни­жение рабочего интервала глубин сработки, расхождение проектных и фактических кривых связи объемов и уров­ней воды, понижение расчетных уровней верхнего бьефа, снижение проектных водноэнергетических показателей.

На функционирование ГЭС в криолитозоне оказывает влияние процесс оттаивания многолетнемерзлых пород в районах водохранилищ, не учитывавшихся ранее в проек­тах из-за отсутствия достаточного опыта эксплуатации северных гидроузлов, неизученности мерзлотных условий осваиваемой территории, отсутствия в расчетах энергети­ческого использования водотока учета изменений началь­ных параметров водохранилищ в пространственно-времен­ном отношении.

Районы водохранилищ в криолитозоне характеризуются потеплением климата, проявляющимся в повышении сред­ней годовой температуры воздуха, появлении ряда теплых лет со средней годовой температурой воздуха и амплиту­дой температур воздуха, значительно превышающих сред­нестатистические значения тех же климатических пока­зателей.

Водохранилища оказывают отепляющее воздействие на многолетнемерзлые породы. Изменение мерзлотных усло­вий определяются геологоструктурными условиями тер­ритории.

Формирование водохранилища на платформе (в рав­нинных условиях) с преимущественным развитием рых­лых образований четвертичного периода, отличающихся высоким содержанием (от 20 до 80%) высокотемператур­ной льдистости (-0,5 ÷ -1,5°С), сопровождается криоген­ными (оттаивание мерзлых пород в ложе и бортах водо­хранилища, термоабразия, активизация термокарста на участках развития в естественных условиях, термоэро­зия), экзогенными (карстообразование, суффозия), гид­рогеологическими (изменение соотношений уровней поверхностных и подземных вод, подъем уровней грун­товых вод) и другими (аккумуляция воды на пониженных участках переформировавшейся поверхности, всплытие талых торфяников) процессами, что приводит к явлени­ям деформации ложа, берегов, прибрежной зоны, а так­же дополнительной фильтрации, не учтенной проектом, подтоплению территории, образованию «озер-ловушек». Деформация берегов и прибрежной зоны, а также под­топление территории приводят к увеличению площади зеркала; деформация ложа, берегов, прибрежной зоны — к увеличению полного и полезного объемов водохранили­ща, фильтрация — к фильтрационным потерям; образова­ние «озер-ловушек» — к формированию «нерабочей воды», т.е. объема воды, не участвующей в работе ГЭС.

Формирование водохранилищ в горно-складчатой об­ласти с преобладанием многолетнемерзлых скальных и полускальных пород, характеризующихся высоким содер­жанием в трещинах льдообразований и подземных льдов различного типа, сопровождается их оттаиванием, что приводит к деформации ложа и берегов прибрежной зоны водохранилища, дополнительной фильтрации из него. Деформация ложа, берегов и прибрежной территории уве­личивает площадь и объем водохранилища, нарушает ус­тойчивость скальных массивов, формирует постоянные фильтрационные потери из водохранилища.

Таким образом, изменения мерзлотных условий водохранилищ во всех случаях снижают установленную мощность, планируемую выработку электроэнергии ГЭС и устойчивость, а также вызывают критические деформа­ции зданий, сооружений и коммуникаций в прибрежной зоне водохранилища, включая водораздел, уменьшают пло­щади земель, пригодных к хозяйственному использованию. Известен ряд случаев аварий гидросооружений в криолитозоне, вызванных недоучетом процессов, связанных с воздействием водохранилищ [13].

Эффективная эксплуатация водохранилищ в криолитозоне требует специфического подхода к оценке энерге­тического использования водотока, учитывающего прогно­зы изменений мерзлотных условий, создаваемых водохра­нилищем, на стадии проектирования и в период наполне­ния и эксплуатации водохранилища, а также организации мониторинга за криогенными процессами на водохрани­лищах, температурным режимом пород и гидрогеологи­ческим режимом подземных под, выявления непредвиден­ных ситуаций, их предупреждения и ликвидации негатив­ных последствий. Последнее требует специального научного и проектного обоснования, проведения геофизи­ческих работ, инженерных изысканий, устройства допол­нительных гидрологических, гидрогеологических и других постов. Особо важно иметь возможность корректировки параметров водохранилища в период его наполнения и начальной эксплуатации. В этот период разрабатываются рекомендации по оптимальному режиму водохранилища, учитывающие фактические и прогнозируемые изменения геокриологических условий. Для корректировки водохо­зяйственных и водноэнергетических показателей водо­хранилища и ГЭС производится проверка прогнозов гео­криологических условий, температурного режима мерз­лых пород, а также подземных и поверхностных вод. С привлечением специализированной организации через 5 лет от начала наполнения водохранилища и затем че­рез каждые последующие 10 лет эксплуатации по резуль­татам систематических наблюдений должен быть выпол­нен тщательный анализ всех произошедших изменений, разработан прогноз развития процессов, выявлены не­благоприятные ситуации, влияющие на режим ис­пользования водохранилища, безопасность и надежность сооружений гидроузлов, состояние прилегающих терри­торий, разработаны практические рекомендации по экс­плуатации водохранилища, сооружений на нем и на при­легающих территориях.

Список

использованной литературы

к главе 3.2

1.     Методические указания по составлению правил использования водных ресурсов гидроуз­лов электростанций: / Согласовано МПР Рос­сии, Минтопэнерго РФ, РАО «ЕЭС России»; Введено с 01.01.2000 г.- М.: 1999.

2.     Гидроэлектрические станции: / Под ред. В.Я. Карелина, Г.И. Кривченко. — М.: Энерго-атомиздат, 1987.

3.Асарин А.Е., Бестужева К.Н. Водоэнергетические расчеты.— М.: Энергия, 1980.

4.Серков B.C., Воробьев АС. и др. Пропускная способность водосбросов гидроэлектростан­ций,— М.: Энергия, 1974,

5.СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ле­довые и от судов).— М.: ЦИТП Госстроя, 1986.

6.Автономов Г.Е., Василевский А.Г., Попова Е.Г. Оперативное прогнозирование оптовых явле­ний на гидроэлектростанциях. — Гидротехниче­ское строительство, 1973, № 9.

7.Руководство по гидрологическим прогнозам: Прогноз ледовых явлений на реках и водохра­нилищах. — Л,: Гидрометеоиздат, 1989. Вып. 3.

8.Инструкция по учету условий пропуска льда при проектировании, строительстве и эксплу­атации гидроузлов: ВСН 10-76: / Минэнерго СССР.- М.: 1977.

9.Методические указания по борьбе с заторами и зажорами льда. ВСН 028-70: / Минэнерго СССР,- Л.: Энергия, 1970.

10.Правила эксплуатации заиляемых водохранилищ малой и средней емкости: ПР 34-70-009-83,— М.: СПО Союзтехэнерго, 1985.

11.Эксплуатация гидроэлектростанций: / Подред. B.C. Серкова. — М.: Энергия, 1977.

12.Василевский А.Г., Штерн Е.П. Опыт повыше­ния эффективности эксплуатации гидроэлект­ростанций. — М.: Энергия, 1978.

13.Биянов Г.Ф. Плотины на вечной мерзлоте — М.: Энергоатомиздат, 1983.

14.Положение о государственном учете вод и их использования.— Л.: Гидрометеоиздат, 1975.

15.Санитарные правила и нормы охраны поверх­ностных вод от загрязнения: СанПиН 4630-88: / Мин-во здравоохранения.— М.: 1988.

16.Правила учета стока воды на гидроэлектри­ческих станциях: РД 153-34.2-21.563-00.- М.: СПО ОРГРЭС, 2001.

17.Методические указания по учету стока воды на гидроэлектрических станциях: РД 153-34.2-21.564-00.- М.: СПО ОРГРЭС, 2001.

18.Методические указания по проведению эксп­луатационных энергетических испытаний гид­роагрегатов ГЭС— М.: СПО Союзтехэнерго, 1977.

19.Орлова В.В. Гидрометрия,— Л.: Гидрометео­издат, 1974.

Правила технической эксплуатации электри­ческих станций и сетей Российской Федера­ции (ПТЭ).- М: СПО ОРГРЭС, 2003.