Каскад Верхневолжских ГЭС: наблюдения за осадками сооружений

Целью данного проекта является организация геодезических наблюдений за осадками гидротехнических сооружений — зданий гидроэлектростанций, плотин, дамб — каскада Верхневолжских ГЭС.

 

 

Заказчик: Филиал ОАО «РусГидро» — ОАО «Каскад Верхневолжских ГЭС»
Оборудование и технологии:
  • Цифровой нивелир DNA03 (Leica Geosystems, Швейцария);
  • рейки инварные штрих-кодовые GPCL2, GPCL3 (Leica Geosystems, Швейцария)
Сроки реализации проекта: 2006 г. — наст. время

Каскад Верхневолжских ГЭС образуют Рыбинский и Угличский гидроузлы. В состав сооружений Угличского гидроузла входят здание ГЭС, водосбросная железобетонная плотина (длина 179 м; рассчитана на пропуск воды до 11600 кубометров в секунду), однокамерный шлюз, земляная русловая плотина (длина 310 м, высота — 27) и сопрягающие дамбы. В составе сооружений Волжского створа Рыбинского гидроузла — бетонная водосбросная плотина (длина 104 м; рассчитана на пропуск воды до 5800 кубометров в секунду), земляная русловая плотина (длина 524 м, высота — 27), двухкамерный одноступенчатый шлюз и сопрягающие сооружения; в составе сооружений Шекснинского створа — здание ГЭС, земляная русловая плотина (длина 470 м, высота до 35 м), левобережная земляная дамба (длина 3398 м), правобережная земляная сопрягающая дамба (длина 2637 м).

Ситуация

Наблюдения за осадками гидротехнических сооружений Рыбинской и Угличской ГЭС, проводимые с момента возведения данных объектов (1950 г.), в условиях российских реалий 90-х годов XX века были полностью прекращены. Эта ситуация является совершенно недопустимой с точки зрения возможности обеспечения условий безопасной эксплуатации гидроэлектростанций для жизни и здоровья людей, окружающей среды и хозяйственной инфраструктуры. Действующие ГЭС в ряде случаев несут потенциальную угрозу: в процессе многолетней эксплуатации изменяются физико-механические свойства материалов сооружений и грунтов в их основаниях. Организация же и проведение работ по наблюдению за осадочными процессами, происходящими на гидротехнических сооружениях, способствует своевременному установлению предельно допустимых величин смещений, предупреждению возникающих рисков и принятию необходимых мер по их предотвращению.

Решение

Заказчиком работ по наблюдению за осадками сооружений Рыбинской и Угличской ГЭС выступил филиал ОАО «РусГидро» — ОАО «Каскад Верхневолжских ГЭС». Исполнителем проекта был выбран НПЦ «Геодинамика».

В. М. Шкурко, начальник отдела мониторинга деформационных процессов инженерных сооружений НИЦ «Геодинамика».

«Наблюдения осадок сооружений Рыбинской и Угличской ГЭС выполняются раз
в год — как показала практика, это оптимальный период для гидроэлектростанций, построенных в середине прошлого века. Примерно месяц длятся полевые работы, ещё месяц уходит на камеральную обработку данных.

По результатам измерений определяется стабильность положения базовых точек (реперов) опорных геодезических сетей и смещения контрольных точек (осадочных марок). Посредством обобщения и анализа измерений выявляются зоны, характеризующиеся теми или иными значениями вертикальных смещений, а также делаются выводы по состоянию сооружений ГЭС в целом. Полученные данные используются для подготовки рекомендаций по текущему обслуживанию объектов ГЭС, а также прогнозов о возможном возникновении и развитии неблагоприятных и аномальных ситуаций».

Наблюдения осадок сооружений Рыбинской и Угличской ГЭС выполняются раз в год — как показала практика, это оптимальный период для гидроэлектростанций, построенных в середине прошлого века. Примерно месяц длятся полевые работы, ещё месяц уходит на камеральную обработку данных.

По результатам измерений определяется стабильность положения базовых точек (реперов) опорных геодезических сетей и смещения контрольных точек (осадочных марок). Посредством обобщения и анализа измерений выявляются зоны, характеризующиеся теми или иными значениями вертикальных смещений, а также делаются выводы по состоянию сооружений ГЭС в целом. Полученные данные используются для подготовки рекомендаций по текущему обслуживанию объектов ГЭС, а также прогнозов о возможном возникновении и развитии неблагоприятных и аномальных ситуаций.

Контроль вертикальных смещений объектов ГЭС ведётся методом классического нивелирования. Измерения состояния реперов осуществляются нивелированием I класса (с точностью до сотых долей миллиметра), осадочных марок — нивелированием II класса (с точностью до десятых долей миллиметра). Измерения выполняются с применением оборудования фирмы Leica Geosystems: цифрового прецизионного нивелира DNA03 и инварных кодовых реек.

Работы по высокоточному нивелированию

Опорные геодезические сети как на Угличском створе, так и на обоих створах Рыбинского гидроузла состоят из куста реперов (не менее 9 на каждом створе). Используются глубинные и стенные реперы. Территориально реперы размещены достаточно равномерно относительно наблюдаемых объектов и, соответственно, мест заложения осадочных марок.

На сооружениях Каскада Верхневолжских ГЭС заложено 217 осадочных марок: 155 на Рыбинском гидроузле (Шекснинский створ — 86, Волжский створ — 69) и 62 на Угличском.

Все осадочные марки при наблюдениях объединены в систему полигонов II класса, с привязкой к ходам нивелирования I класса.

Каждый цикл геодезических наблюдений начинается с оценки степени устойчивости исходных реперов — в качестве исходного берётся отметка того репера, состояние которого отличается наименьшей ошибкой. Схема ходов нивелирования по исходным реперам и осадочным маркам из цикла в цикл повторяется. Изменение положения осадочных марок свидетельствует об оседании, провалах и подъёмах грунтов, оседании самих сооружений, наличии каких-либо других аномальных отклонений.

Наблюдение осадок и деформаций объектов Рыбинской ГЭС

По результатам измерений определяются невязки; в зависимости от величин невязок принимаются решения о необходимости повторных измерений в том или ином полигоне.

Завершающим этапом является камеральная обработка данных, выполняемая в лабораториях НИЦ «Геодинамика».

В настоящее время реализация проекта продолжается.