WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Далее производят анализ результатов, полученных на стадиях предварительной оценки опасности и выявления последовательности опасных ситуаций.

Построение дерева событий на примере Таналыкского водохранилища представлен на рис. 5.

Одной из основных задач оценки и управления рисками является определение количественных характеристик опасности (количественная оценка риска). Интенсивность отказов рассматриваемых сооружений гидроузла определяется как:

, (7)

где – число отказов рассматриваемых сооружений за исследуемый промежуток времени;

– среднее число исправно функционирующих сооружений в интервале ;

– число рассматриваемых сооружений, исправно функционирующих в начале интервала ;

– то же в конце интервала.

Рис. 5. Построение дерева событий аварийных ситуаций при различных сценариях на плотине Таналыкского водохранилища

Определение вероятности отказа сооружений водохранилищ и перехода их в аварийное состояние можно производить, используя асимптотическую формулу Пуассона для редких событий:

, (8)

где – интенсивность отказов рассматриваемого вида сооружений водохранилища;

m – число отказов конкретного сооружения гидроузла, происходящих за одинаковые промежутки времени.

В результате проведенных расчетов установлено, что статистическая интенсивность отказов сооружений, вероятность перехода в аварийное состояние водохранилищ составляет.

Установлено, что одной из основных причин аварий и разрушений грунтовых плотин на водохранилищах являются фильтрационные процессы (45%). Поэтому натурные исследования фильтрации являются необходимым условием при изучении безопасности сооружения.

С целью изучения фильтрации воды через тело грунтовой плотины водохранилищ рассматриваемого водосбора с 1997 по 2008 гг. проведены экспериментальные натурные фильтрационные исследования по показаниям контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Положение депрессионной кривой фильтрационного потока в теле плотины является одним из основных показателей (критериев) безопасности сооружений. Поэтому в качестве основных исследуемых параметров приняты отметки депрессионной кривой.

Грунтовая плотина Таналыкского водохранилища оснащена КИА, состоящей из водомерного поста и 10 пьезометров. Пьезометры образуют пьезометрическую сеть: пьезометры П-1, П-2, П-4, П-6, П-8, П-9 расположены непосредственно на гребне плотины на отм. 364,5 м (БС), пьезометры П-3, П-5, П-7, П-10 расположены на берме низового откоса на отм. 357,0 м (БС) (рис. 6).

Рис. 6. Схема расположения пьезометров на плотине Таналыкского
водохранилища

Уровни воды в ВБ и в пьезометрах определялись по стандартной методике. Усредненные значения уровней воды по годам представлены в виде 35 замеров. Полученные экспериментальные значения выражены в виде графиков динамики уровней воды по возрастающему ряду (рис. 7).

Рис. 7. Динамика уровня воды в ВБ и пьезометрах Таналыкского

водохранилища

В результате анализа графических зависимостей установлено, что изменения уровней воды в пьезометрах прямо пропорциональны изменению уровня воды в ВБ. Абсолютные значения уровней воды в пьезометрах, расположенных на гребне, больше, чем на берме.

Полученные экспериментальные значения проверены на наличие или отсутствие выбросов - грубых ошибочных измерений, которые могут привести к неправильным выводам. Результаты замеров выразили через показатели описательной статистики, используя пакет анализа данных Excel и систем обработки данных STATISTICA.

Анализ параметров описательной статистики показал, что коэффициенты вариации всех переменных находятся в пределах 0,40 – 0,77%. Т.е., результаты замеров пригодны для дальнейших анализов и построения моделей. В пьезометрах, находящихся на берме, среднеквадратические отклонения от среднего значения, а также размах значений ниже, чем в пьезометрах, находящихся на гребне. Асимметрия значений во всех замерах несущественная, распределения значений у всех единиц совокупности - плосковершинные.

В работе использован метод корреляционно-регрессионного анализа и построена модель парной зависимости уровня воды в пьезометре от уровня воды в ВБ по всем пьезометрам.

Теснота связи между уровнем воды в ВБ и уровнем воды в пьезометрах сильная по всем единицам наблюдения. Проверка уравнений по F-критерию (при табличном значении 4,17 и уровне значимости 0,05) показала статистическую значимость уравнений регрессии в целом и показателя тесноты связи. Параметры уравнений надежны и статистически значимы.

Значения коэффициентов регрессии показывают, что наибольшее изменение уровня воды произойдет в П-4 (0,85 м), наименьшее – в П-10 (0,50 м). Теснота связи между уровнями воды в ВБ и соответствующем пьезометре, которую характеризуют парные коэффициенты корреляции, сильнее в П-3 (rxy = 0,997), слабее – в П-2 (rxy = 0,984).

Статистический анализ обработки данных позволил описать динамику уровней фильтрационной воды для каждого пьезометра и получить экспериментальную математическую функцию напоров. Зависимости напоров воды в пьезометрах () от напора воды в ВБ () hп=f(Н1) хорошо аппроксимируются выражениями:

для гребня ; (9)

для бермы. (10)

На практике часто возникает необходимость построения депрессионной поверхности (кривой) фильтрационного потока в теле грунтовых плотин, используя прогнозные математические модели. С целью создания такой модели сравнили отметки депрессионной кривой, полученные экспериментально, и по имеющемуся расчетному методу. Сравнительный анализ показал, что результаты отличаются на 0,34 – 1,41 м (рис. 8).

Отношение экспериментальных и расчетных отметок депрессионной кривой выразили через коэффициент эквивалентности и аппроксимировали математической функцией:

, (11)

где - приведенное расстояние от оси координат (УВВБ) до искомой точки в теле плотины, определяемое как ;

- текущая координата искомой точки в теле плотины по оси абсцисс;

- та же координата, выраженная через экспериментальную математическую функцию напоров;

- расстояние от оси координат (УВВБ) до точки входа кривой депрессии в дренаж по оси абсцисс.

Рис. 8. Зависимость hпх=f(Н1)

Полученную зависимость (11) рекомендуется учитывать введением в расчетную модель эквивалентное расстояние :

(12)

где – текущая координата кривой депрессии по оси ординат;

– коэффициент фильтрации грунта тела плотины;

, – соответственно, удельный фильтрационный расход воды и координата кривой депрессии по оси ординат в точке входа в дренаж, определяемые по известным зависимостям;

- эквивалентное расстояние, определяемое по формуле:

. (13)

Для сравнения значений, определенных по зависимости (12), с экспериментальными значениями пьезометрических напоров представлена зависимость hпх=f(Н1) для Таналыкского водохранилища (рис. 9).

Рис. 9. Результирующая зависимость hпх=f(Н1) с учетом xэ

Адекватность полученной зависимости подтверждается сопоставлением теоретических и эмпирических значений, расхождение которых не превосходит 5% (рис. 9).

Установленные закономерности позволяют описывать фильтрационные процессы в теле грунтовых плотин водосбора р. Таналык и выполнять достоверные прогнозные расчеты депрессионной кривой.

В пятой главе «Разработка модели «ГИС – водосбор р. Таналык»» на основе анализа прикладных геоинформационных систем, структуры программного пакета ГИС «ИнГео» разработана модель «ГИС- водосбор р. Таналык».

Процесс разработки модели представлен на рис. 10.

Рис. 10. Функциональная структура ГИС

Разработка модели произведена на основе программного пакета «ИнГео». Модель данных территориального уровня представлена на рис. 11.

Рис. 11. Укрупненная модель данных водосбора р. Таналык

База данных «ИнГео» состоит из трех основных частей:

1) Системные и пространственные объекты, т.е. системные объекты ГИС (территории, проекты, слои, стили и т.п.), геометрия пространственных объектов и информация о топологических связях между объектами.

2) Семантические таблицы (атрибутивная информация, связанная с пространственными объектами). Хранятся в виде набора реляционных таблиц.

3) Растровые файлы (набор растровых файлов, связанных с растровыми картами ГИС).

При разработке ГИС- водосбор р. Таналык основная роль отведена модели местности цифровому представлению пространственных объектов, соответствующих объектовому составу топографической карты. Функциональные особенности ГИС позволяют обрабатывать цифровую модель для получения ряда производных морфометрических или иных данных (рис.12 и 13).

Рис. 12. Фрагмент пользовательского интерфейса ГИС с изображением элементов водосбора р. Таналык

Рис. 13. Морфометрические характеристики водохранилищ водосбора

Модель «ГИС-водосбор р. Таналык» позволяет:

– осуществить на единой методологической и технологической основе интеграцию атрибутивных данных;

– создать корпоративный информационный ресурс водосбор р. Таналык;

– обеспечить качественное, оперативное и наглядное представление информации при анализе, принятии решений и осуществлении мероприятий по обустройству водосбора.

ВЫВОДЫ

  1. Комплексная оценка современного состояния водосбора р. Таналык показывает, что экологическая устойчивость водосбора оценивается как «очень низкая» ( =0,23), уровни эколого-геохимической устойчивости к кислотным воздействиям и к загрязнению тяжелыми металлами оцениваются как средние. С территории водосбора р. Таналык в процессе эрозии ежегодно смывается 49920 т почвы, более 3494 т гумуса, 175 т азота, 28 т фосфора, 75 т калия.
  2. Разработана обобщенная модель устойчивого функционирования водосбора р. Таналык, согласно которой управление системой водосбора осуществляется через мелиоративную подсистему. Выделены элементы мелиоративных систем, с помощью которых представляется возможность повысить степень экологической устойчивости водосбора.
  3. Изучен макрокомпонентный состав поверхностных вод водосбора и предложена расчетная методика прогноза химического состава воды водохранилищ для условий водосбора р. Таналык. При прогнозе качества воды водохранилищ концентрацию минерализации оттока от предлагается вычислять с учетом величины объема испарившейся за расчетный интервал времени воды из водохранилища Wисп.
  4. Анализ риска и вероятностная оценка аварий ГТС водохранилищ позволили оценить статистическую интенсивность отказов сооружений и вероятность перехода в аварийное состояние водохранилищ,.
  5. Разработана методика построения депрессионных кривых в теле грунтовых плотин водохранилищ для условий изучаемого водосбора. Установлено, что при построении депрессионной кривой, используя существующие расчетные модели, рекомендуется вводить эквивалентное расстояние.
  6. Разработана модель «ГИС - водосбор р. Таналык», обеспечивающая на единой основе интеграцию данных, а также оперативное и качественное представление информации для принятия решений при обустройстве водосбора р. Таналык. Основная роль отведена модели местности – цифровому представлению пространственных объектов водосбора.
  7. Для повышения степени экологической устойчивости водосбора р. Таналык рекомендованы следующие мероприятия:

- продолжение целенаправленной работы по залужению малопродуктивных, деградированных распаханных земель площадью 542,43 км2 и переводу их в сенокосы и пастбища, рекультивация техногенно нарушенных земель. Коэффициент устойчивости водосбора (Кс) увеличивается на 0,07;

- использование агротехнических противоэрозионных приемов обработки почв, снегозадержания и регулирование снеготаяния, повышающих Кс на 0,04;

- устройство буферных зон (посадка лесных полос шириной до 50 м) по контуру населенных пунктов, промышленных площадок, карьеров; создание и развитие вдоль речных долин, водотоков, водохранилищ и отстойников биокоридоров в виде особоохраняемых территорий, водоохранных зон, лесных полос и кустарниково-степных массивов. Коэффициент Кс увеличивается на 0,03;

- совершенствование технологии орошения – при проведении дождевания интенсивность дождя рекомендуется принимать менее 0,1-0,3 мм/мин во избежание развития поверхностного стока; целесообразно использовать лиманное орошение, позволяющее эффективно использовать весенний сток. При этом коэффициент устойчивости водосбора повышается на 0,03.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

  1. Кутлияров, Д.Н. Фильтрационные исследования грунтовой плотины Таналыкского водохранилища [Текст] / А.Р. Хафизов, Д.Н. Кутлияров // Мелиорация и водное хозяйство. – 2007. – №5. – С. 36-38.
  2. Кутлияров, Д.Н. Модель устойчивого функционирования водосбора р. Таналык [Текст] / Д.Н. Кутлияров, А.Р. Хафизов // Достижения науки и техники АПК. – 2009. – №2. – С. 49-51.
  3. Кутлияров, Д.Н. Обоснование необходимости обустройства водосбора р. Таналык [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. – 2008. – №11. – С. 64-66.
  4. Кутлияров, Д.Н. Геоинформационные системы водохранилищ Республики Башкортостан [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. – 2008. – №8. – С. 89-91.
  5. Кутлияров, Д.Н. Пути повышения безопасности водохранилищ Южного Урала [Текст] / Р.Ф. Абдрахманов, А.Р. Хафизов, Д.Н. Кутлияров // Природообустройство и рациональное природопользование – необходимые условия социально-экономического развития России / Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию основания МГУП Часть 1. – М.: МГУП, 2005. – С. 160-166.
  6. Кутлияров, Д.Н. Исследование безопасности гидротехнических сооружений малых водохранилищ Республики Башкортостан [Текст] / Д.Н. Кутлияров // Материалы всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Молодые ученые – землеустроительной науке» “Экономические, правовые, технические и экологические аспекты землеустройства и земельного кадастра”. – М.: Государственный университет по землеустройству, 2004. – С. 208 – 213.
  7. Кутлияров, Д.Н. Прогноз качества воды Акъярского водохранилища [Текст] / Д.Н. Кутлияров, Г.А. Гайсина // Материалы всероссийской научно-практической конференции в рамках XV Международной выставки «АгроКомплекс-2005» “Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса” Часть IV.
    Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»