Диссертация (Повышение водообеспеченности сельскохозяйственных объектов на основе превентивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость низконапорных грунтовых плотин центральной Якутии), страница 7

2.13).Рисунок 2.13 – Прорыв плотины Эбэ с. Телиги Мегино-Кангаласского районачерез ондатровую хатку. Май 2017 годаКак видно из приведенных случаев техногенных катастроф (аварий), впоследние годы, в связи с потеплением климата и в результате антропогенного,зоогенного воздействий, в Центральной Якутии отчѐтливо проявляется тенденцияроста количества возникающих стихийных бедствий, обусловленных деградацией45вечноймерзлотыиизменениемгидрологическихрежимовмалыхрек.Изменившиеся климатические условия начали воздействовать на надежность ипрочностьфундаментовзданийисооружений,построенныхнамноголетнемерзлых грунтах, в том числе и на гидротехнические сооружения [37],предназначенные для обеспечения технической и питьевой водой населенныхпунктов и объектов сельскохозяйственного производства Центральной Якутии.2.3.

Методика проведения геокриологических исследованийМетодика проведения геокриологических исследований включала бурениескважины глубиной 11-12 м, которая обсаживались стандартной сантехническойпластиковой трубой диаметром 50 мм (рис. 2.14). Для защиты пластиковых труботмеханическихповрежденийнаустьевыечастискважинзащищеныметаллическими кондукторами, углублѐнными в землю на глубину не менее 2,5 м.Рисунок 2.14 – Схема обсадки скважин для геотермических наблюденийПосле спуска в скважину обсадной колонны пространство между обсадкойи стенкой скважины плотно заполнялось сухим грунтом.

Для исключениязасорения скважины, попадания влаги и конденсата пластиковая труба сверхуплотно закрывается специальной пластиковой пробкой.46Геотермические наблюдения в скважинах выполнялись в соответствии страдиционнымиметодами,Геотермическиенаблюденияприменяемымивыполненывпогеокриологииобщепринятой[42,60].методикеполупроводниковыми терморезисторами ММТ-1 и ММТ-4, отградуированными вИнституте мерзлотоведения СО РАН.В каждой скважине до глубины 10 м замеры температуры горных породпроизводится термокосой, позволяющей фиксировать температуру на каждомметре глубины. Время выстойки термокосы составляло не менее 2 часов.

Дляизмерения сопротивлений терморезисторов применялись портативные цифровыемультиметры с разрешающей способностью 0,1 Ом. Ошибка определениятемпературы горных пород по используемой методике, с учѐтом сопротивленияподводящего провода, как правило, не превышает  0,05 ˚С, что соответствуетмасштабу и статусу проводимых исследований.Определение естественной влажности (льдистости) и плотности нескальныхгрунтов, отобранных методом режущего кольца, выполнялось в полевом лагере вовремя полевых работ. Объѐмный вес мѐрзлых грунтов определялся в соответствиис методикой по ГОСТ 5180-2015 [17]. Определение суммарной влажностивыполнялось методом высушивания в соответствии с ГОСТ 5180-2015 [17].Гранулометрический анализ грунтов выполнялся в лаборатории ИМЗ СОРАН стандартными методами с помощью набора сит на вибрационной установкеи отмучиванием с использованием центрифуги [71, 72, 73, 74].Стандартный анализ воды выполняется в соответствии с ГОСТами последоставки образцов в лабораторию ИМЗ СО РАН и включает следующиепоказатели; мутность, цветность, запах, водородный показатель, перманганатнаяокисляемость, сухой остаток, щелочность общая, жесткость общая, аммиак иаммоний, железо, марганец, натрий + калий, кальций, магний, сульфаты, хлориды,нитраты, силикаты, фториды.НагидроузлеМатта,дополнительнодляуточнениявозможногоместорасположения подруслового талика перед началом бурения скважин былипроведены геофизические работы методом геоэлектрической томографии.

Для47работ использовалась многоканальная многоэлектродная электроразведочнаястанция «СКАЛА-64» (рис. 2.15) производства фирмы «КБ Электрометрии» (г.Новосибирск). Данный прибор обеспечивает максимальную оперативность идетальность исследований.Рисунок 2.15 – Внешний вид «СКАЛА-64»Применялись фирменные косы, имеющие 32 медных жилы диаметром 0,25мм, которые в заводской комплектации имеют 32 электрода. В комплекте сизмерителем применяется две косы. Большое число электродов позволяетсканировать достаточно большую глубину. Сопротивление измерителя 10 МОмпозволяет эффективно получать сигнал в условиях плохих заземлений. Длязаземления электродов используются стальные нержавеющие стержни длиной 30см. Электроды подключаются к косам по 32 штуки к каждой, всего 2 косы по 155м.

За одну расстановку косы измеряется профиль длиной 315 м [4].По результатам измерений в реальном времени анализировались данныеэлектроразведочных зондирований и по программному обеспечению Res2Dinv,рассчитывалась двумерная модель удельного сопротивления среды для данных,полученных с помощью различных методик наблюдения.Технические характеристики станции «СКАЛА-64»:48Ток на выходе, Адо 2Напряжение на выходе, Вдо 500Мощность, Вт200Продолжительность импульса тока, сот 0.08 до 4Входное сопротивление, МОм10Точность измерений напряжения, %1Разрядность АЦБ, бит24Диапазон измеряемых напряжений, В±0.001 до 250Ослабление помех промышленной частоты 50Гц, дБ90Для разметки профилей геофизических наблюдений и их привязки наместности, а также для учета рельефа использовался GPS навигатор «Garmin GPSmap 62s» (рис. 2.16).

Точность позиционирования < 10м в 95 % случаях. Точностьальтиметра ± 3м, разрешение 0,3 м. Запись привязки точки происходила толькопосле того, как на экране навигатора устанавливалась точность позиционирования± 3м.Рисунок 2.16 – Внешний вид GPS-навигатора «Garmin GPS map 62s»В ходе полевых работ на намеченном заранее профиле развертывалиэлектроразведочные косы (рис. 2.17), после чего проводилось заземлениеэлектродов.Ониподключаютсякэлектроразведочнойстанции,котораярасполагается в центре профиля.

Косы раскладываются вдоль прямой линии.Отклонение кос не должно превышать 2-х градусов от линии профиля. Электродызабиваются в землю с помощью молотка, с шагом 1 м и 2 м. При измерениях мы49использовали 4-х электродную установку Шлюмбереже и диполь-дипольнуюустановку.Рисунок 2.17 – Разбивка геофизического профиля в ходе полевых работВторой этап начинается с проверки заземления каждого электрода. Для этихцелей в аппаратуре предусмотрен специальный режим работы, при которомопределяетсясопротивлениезаземленияэлектродовпопарно.Величинапереходного заземления зависит от условий работы.

В нашем случае оноварьировалось от 0,5 кОм 100 кОм. Для уравнивания переходного сопротивленияотдельные электроды забивались глубже и поливались соленой водой.Перед началом измерений необходимо задать в приборе следующиепараметры работы: протокол измерений, длительность и величина импульса,количество накоплений, а также измеряемые величины. Протокол измерений - этопорядок подключения электродов в качестве приемных или питающих. Протоколпредставляет собой также перечень всех измерений, которые планируетсяпровести, не меняя положения кос на профиле наблюдений. Протокол,используемый в данной работе, представлен на рисунке 2.18.50Рисунок 2.18 – Протокол измерений для диполь-дипольной установкиНапряжение генератора устанавливалось в пределах 200-400 В.

Количествоповторных измерений на одной точке выбиралось от 3 до 10 с указанием пределаотклонения одного измерения от другого в 5 %, то есть измерения на точкепроводились до тех пор, пока отклонения измеренных значений не достигнут 5 %,либо максимально заданного количества накоплений. Длительность импульсатока выбиралась равной 80 мс. Все параметры устанавливались после проведенияопытных работ и для конкретных условий заземления электродов.На третьем этапе происходит запуск измерений в автоматическом режиме.Проверкакачестваизмеренийосуществляетсясразупослевыполнениянаблюдений путем проведения первичной обработки данных и построенияпсевдоразрезов кажущегося сопротивления с помощью программы RIPP 1.8.

Есликачество полученных данных вызывает сомнение, то измерения проводятповторно с изменением напряжения генератора и увеличением числа накоплений,а также проверяют качество заземление электродов. Закончив измерения с однойрасстановкой, перемещают половину расстановки вдоль профиля (рис. 2.19).51Рисунок 2.19 – Перенос аппаратуры на профилеВысотно-плановаяпривязкапрофилянеобходимадляправильнойобработки и интерпретации данных ЭТ.

Ее выполняют параллельно в процессеизмерения. Для этого с помощью GPS приемника фиксируют положение каждогоэлектрода.На следующем этапе выполняется обработка полевых данных, котораяначинается с переноса информации со станции на персональный компьютер посредствам USB кабеля. Далее, в программе RIPP 1.8 происходит процедураредактирования полученных данных и формирования входного файла дляпрограммы Res2Dinv, которая включает в себя ввод рельефа, отбраковка данных,задание смешений, корректировка положения электродов, сборка профилейдлинной более одной расстановки и сохранение данных в формате Res2Dinv.Полученный файл загружается в программу обработки Res2Dinv, в которойпроизводится двумерная инверсия полевых данных в автоматическом режиме.Инверсия полевых данных – это восстановление параметров геоэлектрического52разреза, то есть решение обратной задачи геофизики.

Как правило, она проходит внесколько итераций. Итерационный процесс позволяет повысить точностьподбора геоэлектрической модели [11].Заключительным этапом является построение результирующего геологогеофизического разреза.2.4.1.Выводы по главеВ связи с потеплением климата, в Центральной Якутии отчѐтливопроявляется тенденция роста количества возникающих стихийных бедствий,обусловленных деградацией вечной мерзлоты и изменением гидрологическихрежимов малых рек.2.Проведенные исследования показали, что в Центральной Якутии запоследние 30 лет температура воздуха повысилась более чем на 2,5 С, что поданным многолетних наблюдений привело к заметному увеличению суммыатмосферных осадков и повышению водности малых рек в летний период.Например, максимальный расход воды в реке Суола в 1995 г.

составлял около 4м3/сек, а в 2013 - 12 м3/сек, т.е. увеличение в 3 раза.3.Изменившиесяприродно-климатическиеусловияначаливоздействовать на основания сооружений, построенных на мерзлых грунтах, что впервую очередь, понизило их надежность и прочность. Наглядными примерамиаварийных ситуаций вследствие изменения природно-климатических условий изоогенного воздействия землеройных животных (ондатр) являются разрушениягидротехнических сооружений на водохранилищах Сири-Холлогос в 2014-м,Усун-Эбэ в 2015-м, Эбэ в 2017-м годах.4.Дальнейшее продолжение сценария потепления, с последующимизменениемгеокриологическихусловийоснованийгидротехническихсооружений, может привести к снижению степени безопасности сооружений.