Автореферат (Повышение водообеспеченности сельскохозяйственных объектов на основе превентивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость низконапорных грунтовых плотин центральной Якутии), страница 3

Татта9200 Удовлетворительное / Образование воронокр. Куохарана теле плотины / Текущий ремонт,геокриологический мониторингр.Синньигэс600 Удовлетворительное / Нет /Геокриологический мониторингр. Ейук4000 Удовлетворительное / Разрушение береговводохранилища / Текущий ремонт плотиныр. Татта900 Неудовлетворительное / Трещины на телер. Куохараплотины / Текущий ремонт,геокриологический мониторингр. Куохара1400 Неудовлетворительное / Просадка днауровневого автоводосброса / Капитальныйремонт, геокриологический мониторингр. Татта6300 Неудовлетворительное / Проран в телеплотины / Реконструкцияр.Синньигэс1710 Неудовлетворительное / Размыв днауровневого автоводосброса, разрушениеоткосов / Капитальный ремонтр.

Солообут1100 Удовлетворительное / Деградация ледовогокомплекса правого берега / Текущийремонт, геокриологический мониторингр. ТеяНеудовлетворительное / Разрушениеестественного уровневого автоводосброса /Реконструкцияр. Тэйиттэ400 Неудовлетворительное / Разрушение телаплотины, износ сифонных водовыпусков /Капитальный ремонтр.

Татта2400 Удовлетворительное / Нет /Геокриологический мониторингр. Соболоох250 Неудовлетворительное / Трещины в телеплотины / Текущий ремонтр.Усун-Эбэ350 Неудовлетворительное / Проран в телеплотины / Реконструкцияр. Наммара1470 Удовлетворительное / Нет /Геокриологический мониторингр. Илин5230 Неудовлетворительное / Обвалы в телеЮряхплотины, износ водовыпусков /Капитальный ремонтр.

Амга250 Удовлетворительное /Трещины в телеплотины / Текущий ремонтр. Матта3470 Неудовлетворительное / Фильтрация черезтело плотины по старому руслу р. Матта,разрушение откосов верхнего бьефа /Текущий ремонт, геокриологическиймониторингРезультаты рекогносцировочного обследования объектов показывают,что в большинстве водохранилищ в настоящее время объемы воды превышаютемкость наполнения, что отрицательно влияет на температурный режим,изменяет мерзлотное состояния плотин и берегов. Данный фактор можнообъяснить тем, что при проектировании гидротехнических сооружений в 19701080-х годах учитывался фактор обеспечения благоприятного микроклиматаокружающей среды, так как Центральная Якутия относилась к острозасушливому региону с отрицательным водно-балансовым режимом.Изменившиеся в последние годы климатические условия, повлекшиеувеличение объемов атмосферных осадков и водность малых рек, требуютпересмотра сложившихся проектных характеристик гидротехническихсооружений.

При этом при строительстве всех объектов применялся принципстроительства с сохранением грунтов основания сооружений в мерзломсостоянии, то есть грунтовые плотины этих объектов относятся к мерзломутипу плотин. Для дальнейших детальных геокриологических исследованийвыбраны наиболее типичные по состоянию грунтовые плотины: Куогалы у селаЧурапча Чурапчинского района, расположенная в Лено-Алданском междуречьеи Матта у села Бердигестях Горного района, расположенная в Лено-Вилюйскоммеждуречье.Во второй главе «Особенности природных условий ЦентральнойЯкутии и их влияние на инженерные гидротехнические сооружения»рассмотрены природно-климатические условия Центральной Якутии, влияниеих изменений на гидротехнические сооружения, методика проведениягеокриологических исследований.Территория Центральной Якутии расположена между восточнымпологим склоном Средне-Сибирского плоскогорья, юго-западным уступомВерхоянских хребтов и северной окраиной Алданского нагорья, включающаяправобережье и левобережье р.

Лены, приуроченные к Центрально-Якутскойнизменности.ОсобенностьюклиматаЯкутииявляетсярезкаяконтинентальность, большие, доходящие до 100 С амплитуды колебаниятемпературы воздуха, малое количество осадков и значительный дефицитвлажности воздуха, особенно в летние месяцы. Среднегодовые температуры вЦентральной Якутии составляют минус 13-15 С. Осадки на территории Якутиивыпадают крайне неравномерно. Минимум приходится на октябрь-апрель, амаксимум – на май-сентябрь (до 75-80 %). Несмотря на большое многообразиеусловий, влияющих на формирование стока, выделены три основных стадиигидрологического режима рек Якутии: весеннее половодье, летние и осенниепаводки, зимняя длительная межень, сопровождающааяся повсеместнымперемерзанием малых, а в некоторых местах и больших рек.ГеокриологическиеусловияЦентральноЯкутскогорегионахарактеризуются сплошным распространением многолетнемерзлых пород заисключением долин крупных рек, под которыми существуют сквозные талики.Мощность толщи мерзлых пород Центральной Якутии увеличивается с юга насевер от 100-150 до 500-750 м.

Среднегодовые температуры пород подчиненыширотной зональности и понижаются в северном направлении от –2 до –9 С.Многолетнемерзлые породы характеризуются большим содержанием льда.Вечная мерзлота, являясь «продуктом» климата, напрямую зависит оттемпературы воздуха, которая испытывает цикличность периодов похолоданияи потепления. Известный ученый-мерзлотовед И. А. Некрасов ещѐ в 90-х годах11прошлого века прогнозировал повышение средней годовой температурывоздуха за счѐт выбросов СО2 на 0,5 С к 1990 году и на 1,0-1,5 С – к 2025 году.Если допустить, что прогнозируемые изменения климата будут возможны, тодля криолитозоны сложится катастрофическая обстановка.

На значительнойчасти территории Якутии начнѐтся необратимый процесс деградации мѐрзлыхпород. Выполненный анализ показал, что в Центральной Якутии за последние30 лет температура воздуха повысилась более чем на 2,5 С (рис. 5), что поданным многолетних наблюдений привело к заметному увеличению суммыатмосферных осадков (рис. 6).Рисунок 5 – Среднегодовая температура Рисунок 6 – Сумма осадков на ст. Чурапчавоздуха на ст. ЧурапчаУвеличение осадков в летний период вызвало повышение водности рек.Например, максимальный расход воды в реке Суола в 1995 г. составлял около 4м3 /сек, а в 2013 - 12 м3/сек, т.е.

увеличился в 3 раза (рис.7).Рисунок 7 – Расходы воды в р. Суола на ств. БэдимэИзменившиеся природно-климатические условия начали воздействоватьна основания сооружений, построенных на мерзлых грунтах, что в первуюочередь, понизило их надежность и прочность. Наглядными примерамиаварийных ситуаций вследствие изменения природно-климатических условий и12зоогенного воздействия землеройных животных (ондатр) являются разрушениягидротехнических сооружений на водохранилищах Сири-Холлогос в 2014-м,Усун-Эбэ в 2015-м, Эбэ в 2017-м, Куогалы в 2018 году.В связи с этим возникает необходимость в проведении специальныхгеотермических исследований для типичных грунтовых плотин Куогалы иМатта, построенных на вечномерзлых грунтах.Методика геотермических наблюдений включала бурение скважиныглубиной 11-12 м, которая обсаживались стандартной сантехническойпластиковой трубой диаметром 50 мм, в нее опускались полупроводниковыетерморезисторы ММТ-1 и ММТ-4, отградуированные в Институтемерзлотоведения СО РАН.

На гидроузле Матта, дополнительно для уточнениявозможного месторасположения подруслового талика перед началом буренияскважин были проведены геофизические работы методом геоэлектрическойтомографии. Для работ использовалась многоканальная многоэлектроднаяэлектроразведочная станция «СКАЛА-64» производства фирмы «КБЭлектрометрии» (г. Новосибирск). Данный прибор обеспечивает максимальнуюоперативность и детальность исследований.В третьей главе «Результаты геокриологических исследованийгрунтов оснований низконапорных плотин» изложены результатыгеокриологических исследований плотин Куогалы и Матта, которые относятсяк III-му классу и находятся в оперативном управлении ГБУ «Упрмелиоводхоз»МСХ РС (Я).Основной проблемой гидроузла Куогалы является ежегодное разрушениеи просадка дна автоводосброса и ее противофильтрационной стенки в периодыпрохождения паводков и половодий.

Для выявления причины данного процессабыло пробурено три скважины на левом и правом крыльях, а также вцентральной части плотины в месте расположения уровневого автоводосбросаи изучен температурный режим. Анализ полученных данных показал, что намомент измерений плотина находилась в мерзлом состоянии, но имелатемпературу (- 0,8 С) на глубине 10 м. Глубина сезонно-талого слоя изменяласьот 2,5 м (по краям) до 3,8 м (центральная часть). Причем наибольшая глубинафиксировалась на участке уровневого автоводосброса (рис. 8).Рисунок 8 – Температурное поле плотины гидроузла Куогалы (август 2016 г.)13Буровыми работами было установлено, что отложения ледовогокомплекса содержат повторно-жильные льды, мощностью 6-8 м.

Верхняяповерхность льда залегает примерно на 1,5-2,0 м ниже коренного ложаплотины. Показатели глубины сезонного оттаивания и температуры грунтовоснования в 2006-м и 2016-м годах позволяют сделать вывод о снижениипервоначальных термовлажностных характеристик, предусмотренных припроектировании плотины с сохранением грунтов основания в мерзломсостоянии (табл. 2).Таблица 2 – Показатели плотины Куогалы в районе скв. С-1КПоказатели2006 г.Глубина сезонного оттаивания, м2,7Температура грунтов на глубине 10 м, ˚С– 3,2Среднегодовая сумма осадков, мм273-10,2Среднегодовая температура воздуха, С2016 г.3,0– 0,8293-9,2Анализ температурного режима показал, что просадка дна уровневогоавтоводосброса происходит из-за оттаивания подстилающего ледяного тела.При этом необходимо учесть, что отложения ледового комплекса основанияплотины содержат повторно-жильные льды, а также относительно высокуютемпературу грунтов основания от плюс 2,0˚С до минус 0,8˚С.