Пуск гидротехнических сооружений в эксплуатацию

Одним из наиболее ответственных периодов в работе гидро­технических сооружений является пуск их в эксплуатацию. При этом в определенной мере удается оценить, с одной стороны, насколько удачно запроектированы сооружения, а с другой — охарактеризовать их при работе под напором. Пуск сооружений в эксплуатацию должен осуществляться с исключительной осто­рожностью и практически непрерывными наблюдениями за соо­ружениями и показаниями КИА. Эти работы выполняются обыч­но при участии высококвалифицированных специалистов по эксплуатации гидротехнических сооружений.

Пуск сооружений в эксплуатацию можно разделить на сле­дующие периоды: предпусковой; наполнения водохранилища и пропуска воды через сооружение.

В предпусковой период выполняют следующие работы: уточ­няют и проверяют соответствие построенных сооружений проек­ту; проверяют уровни грунтовых вод на период пуска, состояние конструкций, КИА, ее достаточность; разрабатывают календар­ный план пуска сооружений гидроузла с отражением в нем порядка испытаний, режимов пуска, наблюдений. Выполняют комплекс санитарных мероприятий для чаши водохранилища и ее прибрежной зоны и т. д. Особое внимание обращают на под­готовку чаши водохранилища. При этом после лесосводки в пределах колебания уровней воды выкорчевывают пни. Это требуется потому, что во время эксплуатации они иногда смерза­ются с ледяным покровом и весной отрываются от земли вместе с двигающимися льдинами. Часть из них может оторваться от подтаявшей льдины и забить водопропускные отверстия. Пре­вращаясь в топляки, пни закупоривают донные отверстия водо- выпусков, водоспусков и других сооружений. В пределах чаши водохранилища ликвидируют строения, фермы, кладбища и др. При наличии торфяных массивов оценивают возможность их всплывания и принимают меры по недопущению этого явления. Убирают из зоны затопления оставшиеся строительные материа­лы, механизмы, приспособления. Из нижнего бьефа в первую очередь удаляют временные строения, мусор, крупногабаритные остатки строительных блоков, плит, металлоконструкций и т. д.

В период наполнения водохранилища могут возникнуть оползни склонов, берегов. Поэтому оценивают возможность появления их, прогнозируют возможный ущерб и разрабатыва­ют мероприятия по его снижению. Перед пропуском воды через сооружение убеждаются в нормальной работоспособности гидро­механического и механического оборудования. Подготавливают необходимый объем строительных материалов, приспособлений, которые могут потребоваться для ликвидации неожиданных повреждений или разрушений. Проверяют показания точечных пьезометров, расположенных в основании грунтовых сооруже­ний. Если окажется, что гидростатическое давление не равно нулю, то проверяют работоспособность пьезометрической сети и приводят ее в рабочее состояние.

Наполнение водохранилища осуществляют постепенно в не­сколько очередей, проверяя каждый раз работоспособность всех сооружений и их элементов, КИА. Особенно осторожно наполня­ют водохранилище, расположенное в зоне карстовых и сильно­трещиноватых пород. Сосредоточенные выходы фильтрационных вод (мутных или светлых) свидетельствуют о необходимости приостановления наполнения, а в особо опасных случаях — о снижении уровней до выяснения причин и устранения очагов повышенной фильтрации. Скорость наполнения водохранилища принимают из условия допустимых скоростей фильтрации в теле и основании грунтовой плотины. Причем градиенты фильтраци­онного потока не должны превышать допустимых значений из ус­ловия недопущения суффозии грунта.

Грунтовые сооружения при установлении в них фильтраци­онного режима и насыщении их водой самоуплотняются. В этом случае могут возникать деформации отдельных частей сооруже­ний, приводящие к появлению трещин, параллельных продоль­ной оси сооружений, часто вдоль бровки верхового откоса на незначительном от нее расстоянии. При узком створе, когда коэффициент створа меньше двух, на гребне плотины напротив места излома профиля каньона могут появиться трещины в бортовых примыканиях. Они обычно располагаются в направле­нии течения реки. Во время наполнения водохранилища и водонасыщенности тела плотины параллельно ее оси могут возник­нуть также неравномерные осадки призм плотины или противо- фильтрационного устройства (ядра, экрана, диафрагмы и т. п.). В высоконапорных плотинах из крупнообломочных материалов с ядром в период эксплуатации иногда ширина таких трещин достигает 20...40 см, а длина — 10...15 м [7]. Когда грунтовые плотины расположены на слабых основаниях, Г. М. Гольденберг предлагает вначале заполнить водой с помощью насосов пространство между верховой перемычкой и телом плотины со скоростью 0,25... 1 м/сут. В этом случае при аварии можно быст­ро сбросить небольшой объем воды, заключенный между пере­мычкой и плотиной.

При наполнении водохранилища постепенно подают воду и в нижний бьеф, систематически наблюдая за деформациями русла. Если в «сухой» нижний бьеф будут сбрасывать даже сравни­тельно небольшие расходы, то может образоваться отогнанный прыжок, который приведет к подмыву крепления рисбермы. При неустановившемся режиме могут появиться интенсивные размы­вы русла на значительном протяжении. Мутность потока, дви­гающегося со скоростью 4...5 м/с по руслу из мелкопесчаных и супесчаных грунтов, достигает 150...200 кг/м³. В этом случае для появления опасных размывов и подмыва сооружения доста­точно 10...30 мин, а иногда и менее. Характерный признак появ­ления интенсивных размывов в мелкопесчаных и глинистых грунтах — бурый или темный цвет потока, вызванный насыще­нием наносами. При гравийно-галечниковых грунтах частицы движутся в придонной области потока и визуально малоза­метны.

Испытания работы затворов сооружения, находящихся под напором, проводятся в рамках рекомендуемых режимов эксплуа­тации, в другом случае должны быть специальные обоснования, согласованные с соответствующими организациями.

Наблюдения в пусковой период проводят чаще, чем во время постоянной эксплуатации сооружений. За уровнями воды в бье­фах и пропускаемым расходом наблюдают круглосуточно, а за фильтрационным режимом в основании и теле плотин, фильтра­ционным расходом, уровнями грунтовых вод, температурой воды и химическим составом фильтрата — ежедневно. Анализ воды, профильтровавшейся через тело бетонной плотины, берут 2...3 раза за пусковой период, периодически замеряют расходы воды в смотровых колодцах, галереях и т. д. Наблюдения за горизон­тальными и вертикальными смещениями, работой уплотнений швов, раскрытием швов и образованием трещин проводят 1 раз в 5...7 сут.

Необходимые другие наблюдения осуществляют также с по­вышенной частотой в зависимости от конкретных условий. В слу­чае обнаружения существенных отклонений от нормальной работы сооружений, их элементов, основания, береговых примы­каний наблюдения учащают до устранения дефектов или стаби­лизации явления.

Комплекс наблюдений в пусковой период для других гидро­технических сооружений, не рассмотренных в данном пособии, имеет свою специфику, так как при этом применяются другие приборы, решаются свои задачи при определенных условиях. Однако принципиальный подход к наблюдениям в пусковой пе­риод остается таким же. Подробно этот вопрос освещен в спе­циальной литературе, например [35, 36, 37].