Автореферат (Повышение водообеспеченности сельскохозяйственных объектов на основе превентивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость низконапорных грунтовых плотин центральной Якутии), страница 4

При повышениитемпературы выше минус 1,0˚С грунты данной территории переходят измерзлого в талое состояние, происходит оттаивание повторно жильных льдов,снижающее несущую способность мерзлых грунтов основания плотины. Внаших исследованиях грунты основания плотины характеризуютсятемпературой, определяющей их переход из мерзлого в талое состояние.Результаты геокриологических исследований грунтов основания плотиныКуогалы показывают, что за последние 10 лет глубина сезонного оттаиванияувеличилась на 0,3 м, при этом, температура грунтов на глубине 10 мувеличилась на 2,4 ˚С, что вызвано как потеплением климата за последние 30лет так и превышением объемов воды в водохранилищах его проектнымпараметрам.На плотине Матта для изучения состава отложений, слагающих ложеплотины, и установления зоны фильтрации воды из водохранилища, былипробурены 4 скважины глубиной до 12 м. Результаты буровых работ показали,что ближе к правому борту долины наблюдается фильтрация воды со стороныводохранилища.

По температурным наблюдениям было выявлено, что праваячасть плотины талая, а левая - сложена мерзлыми грунтами. Для уточнениявозможного месторасположения подруслового талика были проведеныгеофизические работы методом геоэлектрической томографии. В пределахплощадки гидроузла Матта было заложено 3 профиля, общей протяженностью507 м (рис.

9).14Рисунок 9 – Схема расположения геотермических скважин и геофизических профилейна нижнем бьефе плотины МаттаВ результате проведенных работ получены мерзлотно-геофизическиеразрезы. Отложения, слагающие нижний бьеф плотины гидроузла Матта,представлены в основном породами с удельным сопротивлением менее 500Ом·м (зеленый цвет на мерзлотном разрезе), что указывает на то, что онинаходятся талом состоянии (рис.10). Часть пород имеет удельноесопротивление менее 100 Ом·м, что определяет их водонасыщенное состояние(красный цвет на мерзлотном разрезе). В разрезах присутствуют так жемерзлые породы, но они занимают не значительную часть (синий цвет намерзлотном разрезе).Рисунок 10 – Геофизический (верхний) и геокриологический (нижний) разрезычерез старое русло р. Матта по профилю В-В115По результатам проведенных геофизических исследований методомэлектротомографии рассчитана площадь мерзлых пород (табл.

3).Таблица 3 – Площадь мерзлоты по геофизическим профилям№ п/пНомер геофизического профиля1В-В12Б-Б13А-А1Площадь мерзлоты, %12416Для определения характера геокриологических изменений сопоставленыпоказатели глубины сезонного оттаивания и температуры на глубине 10 м в1994 и 2016 годах (табл. 4).Таблица 4 – Показатели плотины Матта в районе скв. С-т4М в 1994-м и 2016-м годахПоказатели1994 г.2016 г.Глубина сезонного оттаивания, м3,04,5Температура грунтов на глубине 10 м, ˚С-3,3-2,5Наблюдается увеличение рассматриваемых показателей.

В этот жепериод по данным Росгидромета фиксировалось повышение температурывоздуха на 1,5 ˚С и увеличение суммы атмосферных осадков на 20 мм.Проведенные исследования подтверждают закономерность снижениянесущей способности и устойчивости основания грунтовых плотин из-запотепления климата, выявленного на плотине Куогалы. В частности,увеличение среднегодовой температуры воздуха за последние 23 года на 1,5˚Спо метеостанции Бердигестях повлекло увеличение среднегодовой суммыатмосферных осадков на 20 мм, глубины сезонного оттаивания на 1,5 м,температуры грунтов на глубине 10 м от 0,8 до 5,5 ˚С.Таким образом, выполненные геокриологические исследованияподтверждают значительное сезонное оттаивание грунтов вследствиепотепления климата, что снижает устойчивость основания грунтовых плотин.В четвертой главе «Повышение устойчивости низконапорныхгрунтовых плотинЦентральнойЯкутии»предложенкомплекспревентивных мероприятий для низконапорных гидротехнических сооруженийЦентральнойЯкутии,учитывающийтерриториальныеособенности,антропогенные и зоогенные воздействия, отвечающий изменившимсяприродно-климатическим условиям.Одним из основных параметров повышения устойчивости грунтовойплотины, построенной на мерзлом основании, является увеличение глубиныпромерзания тела и основания плотины.

Для уменьшения этого фактора,автором предлагается способ предзимнего понижения уровня воды вводохранилище. Технический результат достигается тем, что при предзимнемпонижении уровня воды в водохранилище увеличивается площадьсоприкосновения тела плотины с окружающей температурой воздуха в зимнийпериод (минус 40-50 С), что обеспечивает более глубокое промерзание тела и16основания плотины при одновременном уменьшении площади тепловоговоздействия водохранилища (рис. 11).Рисунок 11 – Общий вид в разрезе низконапорнойнасыпной грунтовой плотины и водохранилища1 – тело плотины, 2 – уровень воды допонижения, 3 – уровень воды после понижения,4 – глубина промерзания до понижения уровняводы,5 – глубина промерзания после пониженияуровня водыДля определения предзимнего уровня воды в водохранилищеопределялся необходимый объем водопотребления на нужды населения всоответствии со СП 31.13330.2012 «СНиП 2.04.02-84*.

Водоснабжение.Наружные сети и сооружения» по следующей формуле:Qнас = qжх Nжх Т,(1)где, qж - удельная среднесуточная потребность на хозяйственно-питьевое водоснабжение наодного жителя, м3/сут; Nж – количество жителей, чел.; Т – 365 сут.Расход воды на проведение поливов сельскохозяйственных культур :Qпол = qпол х Nж,(2)3где, qпол– удельный расход воды на полив для одного жителя, м /сут.Расход воды на водопой КРС и лошадей:Qскот = ∑ qкрс, лощ х N х Т,(3)где, ∑ qкрс, лощ – среднесуточная норма водопоя КРС, лощадей, м 3/сут; N– поголовье КРС,лощадей, гол.Потребность на пожаротушение Qпож принималась по табл. 7, 8, СНиП2.04.02-84 или СП 5.13130, СП 8.13130, СП 10.13130.Суммарный объем водопотребления Qсумм равен:Qсумм = Qнас + Qпол + Qскот + Qпож,(4)На нужды социальных и промышленных объектов Qсоц приходится:Qсоц= 12% х Qсумм,(5)Из общего объема водопотребления исключается объем льда Qльда в зимнийпериод:Qльда = 0,5 м х 0,5 лет х 0,9 х Sвдхр (6)где, Sвдхр– площадь водохранилища, га; 0,9 – плотность льда, т/м3Итого необходимый минимальный полезный объем водохранилища Wпол.минсоставит:Wпол.мин.

= Кнепр х (Qсумм + Qсоц + Qльда) (7)где, Кнепр - коэффициент расхода воды на непредвиденные ситуации: 1 – 1,15.Затем в зависимости от площади водохранилища определяются полезныйобъем и допустимая отметка уровня воды в зимний период. До этой отметкирекомендуется осуществлять понижение уровня воды в водохранилище. Темсамым предлагается восстановление прочностных характеристик грунтовоснования и тела плотины, которое определяется согласно действующимнормам, где используются критерии предельного состояния первой группы17F  c Rfcn(8)Здесь:F , R - расчѐтные значения соответственносдвигающих сил и сил предельного сопротивления; fc - коэффициент сочетания нагрузок;обобщѐнных с - коэффициент условий работы; n - коэффициент надѐжности по степени ответственности сооружений.Находится наиболее опасная призма обрушения, ограниченнаяповерхностью скольженияи при заданных нагрузках и воздействияхобладающая максимальной степенью мобилизации сопротивления сдвигу.Степень мобилизации определяется коэффициентом устойчивостиKs RFилиKs  fc   nc(9)Наиболее существенный ущерб грунтовым плотинам, дамбам какпоказывают результаты обследований и факты аварийных ситуаций, наносятземлеройные животные, в частности ондатра.

Этому способствуетисключительная экологическая пластичность этого зверя, его скороспелость ивысокая плодовитость. Одной из причин отсутствия регулированиячисленности животных является снижение объемов промысла пушниныондатры в связи с низкой рыночной стоимостью, о чем свидетельствуютданные статистического ежегодника Республики Саха (Якутия) от 27.12.2018 г.(табл. 5), согласно которым за 27 лет промысел ондатры снизился в 70 раз.Таблица 5 – Заготовка пушнины ондатры в хозяйствах всех категорий, тыс. шт.Годы1990 2000 2010 2012 2013 2014 2015 2016Заготовкапушнины ондатры 334,6 179,9 191,5 140,6 65,721,340,916,420174,8Низконапорные грунтовые дамбы и плотины водохранилищ являютсяидеальными местами для устройства ондатрами нор и хаток (рис.

12). Длинаходов нор различна, в крутых берегах – 2-3 м, в пологих – до 10 м. Отверстиеноры расположено под водой и снаружи не видно, а гнездовая камеранаходится выше устоявшегося уровня воды (нормального подпорного уровня).Размер хаток выглядит весьма внушительно: до 1,5 м высотой и до 3 мдиаметром у основания, поэтому во время половодий и паводков существуетреальная угроза разрушения грунтовых плотин и дамб. Для защиты откосовверхнего бьефа низконапорных насыпных грунтовых плотин от землеройныхживотных предлагается устройство в виде металлической сетки, размещеннойпо поверхности тела грунтовой плотины в подводной и надводной ее частях18(рис.13). Сетка выбрана с учетом исключения нанесения вреда землеройнымживотным.Рисунок 12 – Хатка ондатры в телегрунтовой плотины1 – тело грунтовой плотины,2 – хатка ондатры,3 – вход в хатку (норы)Рисунок 13 – Устройство превентивнойзащиты откосов верхнего бьефанизконапорных насыпных грунтовыхплотин от землеройных животных1 – тело грунтовой плотины,2 – металлическая сетка из нержавеющейстали с ячейками не менее 3х3 см,3 – откос верхнего бьефа, 4 – понур,5 – металлические анкера (штыри)Для поддержания низконапорных грунтовых плотин в рабочем состояниибыл разработан нормативный документ для эксплуатирующих организаций,учитывающий территориальные особенности, антропогенные и зоогенныевоздействия и соответствующий изменившимся природно-климатическимусловиям.