Improving the system of technical diagnostics and environmentally safe operation of soil hydraulic structures on small rivers

Abstract

This paper reports the results of studying soil hydraulic structures (SHS) of the CC1 class of consequences on small rivers. The representativeness of the results for the domestic and world practice of further operation of such structures is ensured by the typical technical and technological approaches to the construction, materials, and conditions of their work. Dams are built of soil materials and operated over significant time periods while their standard service life has been exhausted, which increases the environmental and technical danger of their further operation. Visual surveys were conducted and the technical condition was instrumentally diagnosed by the geophysical method of the earth's natural pulsed electromagnetic field (ENPEMF); observational data were mathematically treated. The possibility of arranging areas of increased water filtration through the SHS body was substantiated, as well as watering, loosening, and suffusion; potentially dangerous zones prone to landslides, cracks, and collapse were determined. The probability of risk of an accident on dams was estimated at their cascading arrangement as a result of filtration deformations of the body and the base of the structure. Under current operating conditions, the possibility of letting the normative and excess (forced) water volumes through water dis-charge facilities due to precipitation or a breakthrough of the structure located upstream was estimated. The proposed approach makes it possible to manage the cascade of hydraulic structures at different stages of operation: planned, operational decision-making, forecasting. This allows diagnostic examinations to be performed in order to identify structures that require priority in raising funds for repair and restoration work or demolition (dismantling). У даній роботі наведено результати дослідження впливу ґрунтових гідротехнічних споруд (ГГС) класу СС1 на малих річках. Репрезентативність результатів для вітчизняної та світової практики подальшої експлуатації таких конструкцій забезпечується типовими техніко-технологічними підходами до конструкції, матеріалів та умов їх роботи. Греблі побудовані з ґрунтових матеріалів і експлуатуються протягом значних періодів часу, поки їх нормативний термін служби вичерпаний, що підвищує екологічну та технічну небезпеку їх подальшої експлуатації. Проведено візуальні обстеження та інструментально діагностовано технічний стан геофізичним методом природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ЕНПЕМП); дані спостережень були оброблені математично. Обґрунтовано можливість облаштування ділянок підвищеної фільтрації води через тіло СВС, а також поливу, розпушування та суфозу; визначено потенційно небезпечні зони, схильні до зсувів, тріщин та обвалів. Імовірність ризику аварії на дамбах оцінювалася при їх каскадному розташуванні в результаті фільтраційних деформацій корпусу та основи конструкції. За сучасних умов експлуатації оцінено можливість пропуску нормативних та надлишкових (вимушених) об’ємів води через водоскидні споруди за рахунок опадів або прориву споруди, розташованої вище за течією. Запропонований підхід дає змогу керувати каскадом гідротехнічних споруд на різних етапах експлуатації: плановому, оперативному прийнятті рішень, прогнозуванні. Це дозволяє проводити діагностичні дослідження з метою виявлення конструкцій, які потребують першочергового залучення коштів на ремонтно-відновлювальні роботи або демонтаж.