автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Повышение эффективности и надежности противофильтрационных устройств гидротехнических сооружений

На пуапах рукописи

ИЩЕНКО 4лександр Васильевич

-ж

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

□03446013

Специальность 05 23 07 - Гидротехническое строительство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на тискание ученой степени доктора технических наук

1 8 СЕ Ч

Новочеркасск - 2008 г

003446013

Работа выполнена в ФГОУ ВПО "Новочеркасская государственная мелиоративная академия"

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор, чл -корр

РАСХН Штыков Валерий Иванович

доктор технических наук, профессор Ляпичев Юрий Петрович

доктор технических наук, профессор

Баламирзоев Абдул Гаджибалаевич

Ведущая организация - ФГОУ ВПО "Московский государственный

университет природообустройства"

Защита состоится 10 октября 2008 г в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220 049 02 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу 346428, г Новочеркасск, Ростовской области, ул Пушкинская 111, ауд 339, тел 8(86352) 2-27-14, факс 8(86352) 4-51-64

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научном отделе библиотеки Новочеркасской государственной мелиоративной академии

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печагью организации, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан « / » eW/UbfitJi 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Лапшенкова С В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы В настоящее время в России по данным Министерства природных ресурсов зарегистрировано около 65 тыс гидротехнических сооружений (ГТС), в том числе 35 тыс безнапорных и 30 тыс водоподпорных Наибольшее количество безнапорных ГТС, к которым, прежде всего, относятся каналы мелиоративного и комплексного назначения, находится в ведении Министерства сельского хозяйства

Общая протяженность магистральных и межхозяйственных каналов, находящихся в федеральной собственности, по данным Мелиоративного кадастра, составляет 29 тыс км, а распределительных и внутрихозяйственных оросительных каналов других форм собственности - порядка 300 тыс км На территории Южного Федерального округа (ЮФО) имеется около 25 крупных каналов комплексного и мелиоративного назначения, а протяженность каналов составляет более 2300 км При этом из общей протяженности каналов лишь 30 % имеют противофильграционные покрытия В водохозяйственном комплексе страны общие потери воды при транспортировке достигают 8 км3/год, более половины которых приходится на фильтрацию из оросительных каналов Это вызывает подъем уровня грунтовых вод в приканальной зоне, подтопление прилегающих населенных пунктов, вторичное заболачивание и засоление земель

В связи с этим в современных условиях особую актуальность приобретает проблема борьбы с фильтрацией из оросительных каналов С этой целью требуется проведение комплексных исследований по обобщению эксплуатационных показателей существующих конструктивных решений и противо-фильтрационных мероприятий каналов и разработке мер по обеспечению повышения их эффективности и надежности Только в ближайшие годы (20082015 гг) в соответствии ФЦП «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов, как национального достояния России на 2006-2010 годы» предусматриваются широкомасштабные работы по реконструкции и строительству первой и четвер-

той очередей Большого Ставропольского, Донского магистрального и Саратовского каналов, где на участках в земляном русле будут выполнены проти-вофильтрационные покрытия

Среди водоподпорных гидротехнических сооружений более 80 % составляют грунтовые плотины В государственной собственности находится 7500 сооружений, из которых более 800 сооружений - плотины водохрани-лищных гидроузлов, 1875 - накопители жидких отходов Из общего числа гидротехнических сооружений, поднадзорных Росприроднадзору и Ростех-надзору, продекларированы и включены в Российский регистр ГТС около 8 тыс сооружений Срок эксплуатации большинства ГТС составляет от 20 до 50 лет, а сооружений мелиоративного назначения - 40 лег, средний процент износа водоподпорных ГТС 50 %, а их аварийность превысила среднемировой показатель в 2,5 раза; ежегодно на них происходит до 60 аварий, ущерб от которых составляет до 10 млрд руб

Как свидетельствует мировой опыт плотиностроения, вследствие фильтрации и фильтрационных деформаций наблюдается более 30-40 % аварий и разрушений грунтовых плотин Огсюда в соответствии с требованиями Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» возникает задача обеспечения фильтрационной безопасности и надежности водоподпорных ГТС и разработки методик их расчетного обоснования

Настоящая работа выполнена в соответствии с важнейшими научно-исследовательскими программами ГКНТ СМ СССР по заданию 0 85 Об 03 05Н1 «Разработать рекомендации по противофильтрационным, берегоукрепительным и дренажным мероприятиям на крупных каналах», а также научной программы фундаментальных и приоритетных исследований развития АПК РФ по заданиям 03 02 02 02 «Разработать научно-обоснованные мероприятия по безопасному функционированию земляных плотин на малых реках, прудах и водохранилищах» и 03 02 02 03 «Разработать научно-обоснованные мероприятия по безопасному функционированию и предотвращению загрязнения грунтовых вод и водотоков из накопителей

сельскохозяйственных и промышленных отходов»

Цель и задачи исследования. Целью работы является экспериментальное и теоретическое обоснование повышения эффективности и надежности противофильтрационных устройств каналов, накопителей отходов и грунтовых водоподпорных сооружений

В работе решались следующие задачи

- па основе анализа существующих конструктивных решений противофильтрационных устройств (ПФУ) каналов, грунтовых плотин и накопителей отходов, известных методов оценки их эффективности и надёжности усовершенствовать используемые и разработать новые высокоэффективные их конструкции,

- усовершенствовать и развить теорию водопроницаемости противофильтрационных конструкций и на ее основе разработать методику оценки эффективности и надежности облицовок оросительных каналов,

- исследовать водопроницаемость и противофильтрационную эффективность бетонопленочных облицовок и уточнить КПД действующих облицованных каналов,

- разработать методику расчета фильтрационной безопасности грунтовых плотин с ядром и противофильтрационной завесой в основании и способ расчета фильтрации в основании грунтовой плотины с ПФУ в виде цементационной завесы с учетом трещинообразования в ней,

- разработать методы фильтрационного расчета ядер грунтовых плотин ломаного очертания,

- провести анализ возможных нештатных ситуаций и разработать методику оценки уровня фильтрационной безопасности применительно к каменно-земляной плотине Юмагузинского гидроузла,

- выполнить исследования по обоснованию эффективных типов противофильтрационных устройств и дренажных защит накопителей промышленных отходов и усовершенствовать методы их фильтрацион-

ного расчета;

- разработать практические рекомендации по повышению эффективности и надежности противофильтрационных устройств оросительных каналов и водоподпорных грунтовых сооружений

Объект и предмет исследований. Крупные каналы Ростовской области, Ставропольского края, золоотвалы ГРЭС (г Новочеркасска, Не-винномысска, г Белая Калитва), шламоотвалы Новочеркасских (электродного, магнитного, синтетических продуктов) заводов, фунтовые плотины на Юмагузинском водохранилище, водохранилище "Ростовское море" и др

Методы исследований. В процессе выполнения работы в течение 1984-2008гг были выполнены теоретические и экспериментальные, лабораторные и натурные исследования При проведении исследований применялись различные методы, среди которых

- гидравлические, используемые для расчетов водопроницаемости и фильтрации, основанные на законе Дарси, метод фрагментов и метод-фильтрационных сопротивлений, позволяющие находить необходимые параметры фильтрационного потока с достаточной точностью,

- гидромеханические, основанные на применении метода конформных отображений, используемого для решения плоских задач теории фильтрации,

- методы математической статистики и теории вероятности для статистической оценки полученных результатов натурных наблюдений,

- методы компьютерного моделирования фильтрационных процессов в системе вычислений Майюас! и программного комплекса РешЬаЬ 3 О,

- методы физического моделирования задач фильтрации на установках ЭГДА и фильтрационных лотках,

- методы проведения натурных исследований с помощью точечных фильтромеров и изолированных отсеков

На защиту выносятся:

- конструктивные решения высокоэффективных противофильтрацион-ных облицовок каналов и их дренажных устройств, противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов с фильтрующе-собирающими окнами в противофильтрационной с генке, противофильтрационного устройства грунтовых плотин в виде зуба плавного очертания, новизна которых защищена 25 авторскими свидетельствами и патентами,

- методика обоснования выбора оптимального уровня надежности противофильтрационных облицовок, позволяющая определять осредненные значения коэффициентов фильтрации облицовок, удовлетворяющие требованиям эффективности, надежности и экономичности,

-результаты натурных исследований водопроницаемости и эффективности противофильтрационных обтицовок на 3-ей очереди Большого Ставропольского канала (БСК-3), распределительном канале Багаево-Садковской ОС Ростовской области (Бг-Р-7) и разработанные новые конструкции фильт-ромеров, позволяющие проводить их установку под водой на глубине 3-5 м,

- результаты экспериментальных исследований по определению рациональной схемы противофильтрационной и дренажной защиты котлована золоотходов Новочеркасской ГРЭС,

- методика расчета водопроницаемости, эффективности и надежности бетонопленочных и бетонных противофильтрационных облицовок каналов и определение технического КПД облицованных каналов,

- методика расчета фильтрации и фильтрационной безопасности грунтовой плотины с ПФУ в теле и основании с учетом трещинообразования в противофильтрационной завесе,

- новые методы фильтрационного расчета грунтовых плотин с трапецеидальным ядром, трубчатым дренажом и основных типов ядер ломаного очертания грунтовых плотин и методика построения гидродинамической сетки с использованием компьютерного моделирования,

- методы фильтрационного расчета накопителей промышленных отходов с ПФУ и оценки эффективности противофильтрационных экранов при

наличии различных повреждений в пленочном и грунтовом противофильтра-ционном элементе,

- рекомендации по повышению эффективности и надежности проти-вофильтрационных защит на каналах и накопителях отходов, по проведению наблюдений на грунтовых плотинах с ПФУ для оценки негативных ситуаций и нарушений их работоспособности

Научную новизну работы составляют:

- наиболее общие теоретические модели водопроницаемости бетоно-пленочного покрытия канала через различные трещины и повреждения при установившемся движении фильтрационного потока и модель неустановившейся напорно-безнапорной фильтрации через повреждения бетонопленоч-ной облицовки,

- расчеты водопроницаемости и новые аналитические зависимости для бетонопленочных и бетонных облицовок каналов, позволяющие определять потери воды на фильтрацию из облицованных каналов,

- результаты натурных исследований по количественной оценке ос-редненных значений коэффициентов фильтрации противофильтрационных облицовок на действующих каналах,

- расчетные зависимости для определения параметров фильтрующе-сорбирующего элемента в конструкции противофильтрационной стенки вокруг накопителей отходов и теоретическая оценка противофильтрационной эффективности пленочных экранов рациональных и комбинированных конструкций и грунтовых экранов с учетом кольматации трещин,

- результаты экспериментальных исследований эффективности противофильтрационных и дренажных защит накопителей промышленных отходов в условиях воздействия грунтового потока,

- методика оценки уровня фильтрационной безопасности грунтовой плотины с ядром и завесой в основании и методика расчета фильтрации в основании грунтовой плотины с учетом водопроницаемости цементационной завесы при трещинообразовании,

- оценка влияния эффективности противофильтрационных устройств грунтовых плотин на динамику подъема уровня грунтовых вод и подтопление территорий в нижнем бьефе водохранилища,

- новый способ фильтрационного расчета грунтовой плотины с ядром и расчетные зависимости для основных типов ядер ломаного очертания

Личный вклад. Диссертационная работа является результатом более чем 20-летних исследований автора, выполненных в отделе гидротехнических сооружений ЮЖНИИГиМа и на кафедре гидротехнических сооружений и в лаборатории моделирования фильтрационных процессов при кафедре гидравлики и инженерной гидрологии НГМА Постановка задач исследований, их решение теоретическими и экспериментальными методами, анализ и обобщение полученных результатов осуществлены лично автором В проведении некоторых экспериментальных и теоретических исследований принимали участие аспиранты Г А Капустина, Е О Скляренко, В В Вишневский и АФ Апальков, подготовившие и защитившие диссертации под руководством автора Общая доля автора в научно-исследовательских работах, результаты которых вынесены на защиту, составила более 70%

При постановке ряда задач, рассмотренных в настоящей работе, и подготовке диссертации автор получил ценные советы и научные консультации от докторов технических наук, профессоров Ю М Косиченко и К Н Анахаева

Практическую ценность работы составляют:

- усовершенствованные типы и способы строительства противофильтрационных устройств ГТС (водопроводящих и водоподпорных), обеспечивающие безопасность и надежность их функционирования,

- количественные оценки водопроницаемости основных типов противофильтрационных облицовок каналов и рекомендуемые допускаемые значения их осредненных коэффициентов фильтрации, характеризующие оптимальный уровень надежности облицовок,

- установленные в результате анализа фактические значения коэффициентов полезного действия каналов с противофильтрационными покрытия-

ми в России и ближнем зарубежье,

- алгоритм расчета и пакет прикладных программ для расчета фильтрации и фильтрационной безопасности грунтовых плотин,

- результаты анализа нештатных ситуаций в теле, основании, на низовом откосе, в левобережном и правобережном примыканиях каменно-земляной плотины Юмагузинского гидроузла,

- количественная оценка уровня безопасности каменно-землянои плотины на примере водохранилища Юмагузинского гидроузла для условий его полного заполнения,

- структурная схема оперативного контроля технического состояния ка-менно-земляной плотины с использованием данных натурных наблюдений

Апробация результатов Результаты исследований автора по теме диссертации докладывались на 15 научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе на научно-технической конференции Северо-Кавказского научного Центра Высшей школы «Повышение технического уровня оросительных систем на Северном Кавказе» (г Новочеркасск, 1984, 1985), региональной научно-практической конференции «Совершенствование проектирования, строительства и эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных систем Северного Кавказа» (г Новочеркасск, 1985), научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) «Проблемы строительства и инженерной экологии» (Новочеркасск, 2000), конференции, посвященной 100-летию профессора М М Скибы (Новочеркасск, 2002), межвузовской научно-практической конференции НГМА «Проблемы гидрологии и гидротехники» (Новочеркасск, 2002),международных научно-практических конференциях в Институте гидротехники и мелиорации УААН (Киев, 2004), в СПбГПУ и ВНИИГ им БЕ Веденеева (Санкт-Петербург, 2004), на научно-практическом семинаре в РосНИИПМ «Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений мелиоративного назначения» (Новочеркасск, 2006), на научно-практическом семинаре «Безопасность гидротехнических сооружений» в МГУП (г Москва, 2007), на Международной научно-практической

конференции «Строительство-2008» РГСУ (г Ростов-на-Дону, 2008) и др

Основные положения диссертации отражены в двух монографиях «Повышение эффективное ги и надежности противофилырационных облицовок оросительных каналов» и «Обеспечение фильтрационной безопасности и эффективности противофильтрационных устройств гидротехнических сооружений» общим объемом 19 п л , а также в научных статьях и изобрете-нииях автора объемом более 42 п л , из которых автору принадлежит 25 п л

Внедрение результатов исследований осуществлено на 16 объектах, в том числе на Большом Ставропольском канале (3-я очередь), Донском магистральном канале (1-я очередь реконструкции), Азовском магистральном канале, Юмагузинском гидроузле (каменно-земляная плотина), Новочеркасской ГРЭС (котлован золоотходов и полигон твердых бытовых отходов), Не-светай ГРЭС (котлован золоотходов), Нсвинномысской ГРЭС (шламонако-пители), регулирующем водохранилище (Ростовское море) и др Суммарный фактический и ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 40 млн рублей По результатам исследований для более широкого внедрения при непосредственном участии автора разработаны нормативно-методические документы "Инструкция по расчету водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок каналов", "Методика обоснования и выбора противофильтрационных мероприятий и дренажных защит каналов", "Выбор эффективной и надежной противо-фильтрационной защигы русел открытых каналов при реконструкции оросительных систем"

Достоверность научных результатов. Основные положения, выводы и рекомендации научно обоснованы с позиций теории фильтрации, теории вероятности и математической статистики Лабораторные исследования проводились по общеизвестным методикам, с использованием стандартного оборудования Приборы, применяемые при проведении натурных и лабораторных исследований, поверены и аттестованы в метрологическом центре Использованные автором в процессе выполнения работы методы инженерно-

геологических и гидрогеологических исследований позволили получить данные, соответствующие требованиям СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства» Достоверность результатов подтверждается результатами экспериментальных исследований методом ЭГДА, натурными исследованиями на БСК-3 и Бг-Р-7, проведением статистической обработки современными методами с применением ПЭВМ, сопоставлением экспериментальных и расчетных данных с результатами других авторов, и удовлетворительной сходимостью со значениями по предлагаемым автором зависимостям

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, восьми I лав, выводов, списка использованной литературы и приложений Общий объем работы составляет 495 страниц, в том числе текста 266 страниц

Материал диссертации содержит 66 таблиц, 120 рисунков и 5 приложений Список литературы состоит из 234 наименований, в том числе 24 - иностранных авторов

Публикации. По результатам исследований опубликовано 80 научных работ, из них в изданиях, рекомендованных ВАК - 14, монографий, учебных пособий и нормативно-методических изданий - 7, авторских свидетельств и патентов - 25

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены основные результаты анализа современного состояния применения противофильтрационных устройств на оросительных каналах и в конструкциях гидротехнических сооружений и методов оценки их эффективности и надежности, обоснована актуальность темы диссертационного исследования и дана общая характеристика работы, сформулированы цель, задачи исследований, раскрыта новизна научных положений выносимых на защиту и предложены направления их практического применения

В первой главе сделан обзор и анализ литературных источников по вопросам теоретических и экспериментальных исследований водопроницаемости противофильтрационных облицовок и конструкций

Разработкой методов расчета фильтрации, надежности и безопасности

каналов, плотин, накопителей, их противофильтрационных устройств и дренажа занимались многие отечественные ученые С Ф Аверьянов, А Г Алимов, К Н Анахаев, В И Аравин, А Г Баламирзоев, В В Ведерников, IIН Веригин, В А Волосухин, В Д Глебов, В Н Жиленков, И М Ёлшин, Е А Замарин, В Г Зотеев, И Н Иващенко, Е С Калустян, Ю М Косиченко, И Е Кричевский, Г М Ломизе, 10 11 Ляпичев, Ц Е Мирцхулава, В В Малаханов, М П Малышев, И И Науменко, В П Недрига, С Н Нумеров, Н Н Павловский, Г И Покровскии, Л Н Рассказов, В Б Резник, Н Н Розанов, Д В Сте-фанишии, С В Сольский, О М Финогенов, А М Царев, Р Р Чугаеи, В И Штыков и зарубежные ученые Р Дахлер, Ж Дюпюи, Л Казагранде, И Ко-зени, Г Матта, Ф Форхгеймер, Ф Шаффернак и др

В целом проведенный краткий обзор в области надежности противофильтрационных устройств, свидетельствует о недостаточной проработке отдельных вопросов теории и практических расчетов фильтрации как применительно к каналам, грунтовым плотинам, так и накопителям промышленных отходов

Вторая глава посвящена разработке высокоэффективных противофильтрационных устройств для различных конструкций гидротехнических сооружений Автором разработаны конструкции комбинированных облицовок для противофильтрационной защиты (ПФЗ) крупных каналов (с расходом более 50 м3/с), один из примеров которых приведен на рис 1

1 - покрытие, 2 - геотекстиль, 3 - геомембрана, 4 - канавка Рисуиок 1 - Противофильтрационная обчицовка повышенной надежности для каналов

Данная конструкция представляет собой покрытие из бетонных и желе-

Ъ

зобетонных плит толщиной 10-15 см, или сборных плит НПК толщиной 6 см, защитных прокладок из геотекстиля толщиной 0,5-1,0 мм, противофильтра-ционного элемента из геомембраны толщиной 1,0-2,0 мм с высокой прочностью и сопротивляемостью механическому прокалыванию

В качестве противофилырационного материала в предлагаемой конструкции могут быть использованы геомембраны из бутилкаучука, полиодефинов, битумно-полимерных материалов, полиэтилена и других материалов

Рассмотренная конструкция противофильтрационной облицовки (см рис 3) была рекомендована при реконструкции первой очереди Донского магистрального канала, на участке от 45 до 115 км Предлагаемая конструкция облицовки обладает повышенной водонепроницаемое гью (с осредненным коэффициентом фильтрации облицовки менее 0,1 10'6 см/с) и высокой долговечностью (до 75-100 лет)

С целью повышения водонепроницаемости эксплуатируемых бетоно-пленочных облицовок (через 3-5 лет после строительства) предлагается использовать усовершенствованный способ инвестирования подплитного пространства цементно-песчано-зольным составом (рис 2)

кубик с отверстием, 6 - растворолрозодный шланг, 7 - место склейки пленки с плитой, 8 - штукатурная станция, Ч - труба-инъектор, 10 -контрольное отверстие Рисунок 2 - Инъектирование подплитного пространства облицовок (по А с №1281626 и № 1477819)

Автором разработаны также дренирующе-разгрузочные устройства для бетонопленочных облицовок (рис 3), которые позволяют повысить их надежность за счет предупреждения выпора плит на участках с высоким стоя-

пием фунтовых вод при быстрой сработке уровня воды в канале

,14 УГВ

hid

ув т ^9

"-Лг

2 3 /ЖГ Х7

* 1 V.

1 - плиты, 2 - прокладка, 3 - тяенка, 4 - траншейка, 5 - засыпка 6 - жестким элемент, 7 - клапан, 8 - обраиши фильтр, 9 - грунтовые воды Рисунок 3 - Дренирующе-разтрузочное устройство облицовок каналов (А с № 1138448)

Разработанные конструкции на рисунках 2 и 3 апробированы и внедрены на БСК-3.

Для исключения фильтрации из накопителей промышленных отходов предложены новые конструкции прогивофильтрационных экранов (ПФЭ) (рис 4), которые обладают более высокой надежностью за счет использования эффектов кольматирования и самозалечивания

а 1 ~.............

У/У УУУ У/У уУУ УУУ 6

//'////s//////s/'/////'/V/'/'/r/'->

/// '///////////////f///>/У////////^ - - л

^ 777 ^ "" j ............

nr ГГГ <ГГ «Г ГТ <гг уУ

J, у, S>J j» JJ) У'

ТУ? 777

а - грунтовый экран с кольматирующими слоями из мелкозернистого песка, б -облицовка с самозалечивающим слоем из цементно-песчано-зольного состава (А с № 1213118), в - пленочный экран с самозалечивакяцим слоем из бентонита, 1 - грунт, 2 -глина, 3 - пленка, 4 - песчаные кольматирующие слои, 5 - цементно-песчано-зольный слой, 6 - слой бентонитовой глины, 7- геотекстиль, 8- бетонное покрытие Рисунок 4 - Схемы ПФЭ для накопителей промышленных отходов

Для обеспечения надежности работы грунтовой плотины на проницаемом основании предлагается чуб из малопроницаемого грунта в основании выполнять с низовой гранью плавною очертания (патент № 2004131178), что снижает величину выходных градиентов напора и повышает фильтрационную прочность грунта тела плотины

Параметры предложенных конструкций облицовок, дренажных устройств и экранов установлены по результатам опытно-производственных исследований

В третьей главе рассматриваются теоретические модели водопроницаемости облицовок каналов и оценка их эффективности и надежности

Автором разработана наиболее общая теоретическая модель водопроницаемости бетонопленочной облицовки через все дефекты и повреждения облицовки, ее швов и пленочного экрана, а также свободных ходов в под-плитном пространстве, основанная на учете неразрывности фильтрационного потока и всех гидравлических сопротивлений (рисунок 5)

1 - бетонное покрытие, 2 - пленочный экран, 3 - трещины в бетонном покрытии, 4- разрушенные швы, 5 - повреждения в пленке, 6 - ходы фильтрации

Рисунок 5 - Схема водопроницаемости бетонопленочной облицовки

При расчете используются допущения коэффициент фильтрации грунтового основания значительно больше коэффициента водопроницаемости бе-

тона (к0» кбет), пленочный экран плотно приле! ает к грунтовому основанию по всей поверхносш движение фильтрационного потока - установившееся

Фильтрационные потери через бетонопленочную облицовку опреде-ляяются как сумма локальных расходов через отдельные повреждения и дефекты защитного бетонного покрытия (трещины, разрушенные швы), бе гон облицовки и через повреждения пленочного экрана

и, п2 п3 п4

бобп = Е^р, + Е<7шв, + Е^бет, = ПОВ ПЧ, ' (1)

(=1 1=1 ¡=1 1=1

где 00бл - фильтрационный расход через облицовку на площади , Утр >£/шв ~ единичные расходы, соответственно через отдельные трещины и разрушенные швы облицовки, д^ - единичный расход через бетон облицовки, !1Л - единичный расход через отдельные повреждения пленочного экрана, и1,>?2,и3,Л4 - соответственно общее число трещин, разрушенных швов в бетонном покрытии, областей фильтрации через бетон и повреждений в пленочном экране Из уравнения (1) с учетом зависимостей для трещин в бетоне облицовки и повреждений в пленке запишем следующее равенство с учетом капиллярных свойств грунта основания

Р& ул3 7 4-к ка+дъ~к\ 1 .

,„ С. ¿_1 иТр ,Тр"ГЛШВ г ¿1 шв 'шв т

12 И ¿0 ,=1 <>о ,=1

где р - плотность воды, g - ускорение свободного падения, /г0 - глубина воды, - толщина облицовки, \ — пьезометрический напор в месте повреждения пленочного экрана, ¿>тр, / - ширина раскрытия и длина трещины в бетоне, ¿>шв, /шв - ширина разрушенного шва и его длина, /щ - длина щели в пленке, кша - коэффициент водопроницаемости шва, ¿бет>^0 _ коэффициент фильтрации бетона и грунтового основания, ¡л -динамическая вязкость воды, ах - расчетный параметр Используя уравнение (2), после соответствующих преобразований определим пьезометрический напор, устанавливающийся между облицовкой и пленкой в местах повреждения пленки

1 А + Б У

где А = \р ц щ <?тр ¿гр +12// £бет и3 /70 (7щ + /г0) Яте/г^Д/а, -1 )1,

£=12// <50 «з л к1 /щ, Нк =(0,3-0,5) ИК, кк - высота капиллярного поднятия воды в грунте, Зтр, 1тр - средняя ширина раскрытия и средняя длина трещины в бетоне

Фильтрационный расход через облицовку на площади будег равен _пъ я к0 [Ь{+НК) Тщ

где йг пьезометрический напор, определяемый по зависимости (3), <2] - параметр, определяемый из уравнения вида

__1У1

к0+Нк

т - ширина повреждения в виде щели в пленочном экране,

ад 1

1 2У

о

г 5 с18 агссоя—==■-— агсзш -----

л,/«! я- ^ V«! -1

Осредненный коэффициент фильтрации облицовки вычисляется по формуле

V * /с0 Оо+(?0 + Я*) ¿о ¿щ

"•007 ~ ~~Г „ % _ . /. / I-' ^

Рассматривая данную задачу водопроницаемости бетонопленочной облицовки с гидравлической точки зрения, как систему различных гидравлических сопротивлений при движении фильтрационного потока через свободный ход «трещина - подплитное пространство - повреждение экрана - грунтовое основание» (рис 6), получено гидравлическое уравнение с учетом всех потерь напора При этом учитывались следующие допущения трещина облицовки является сквозной и не закольматированной, свободный ход фильтрации в подилитном пространстве прямолинейный, взаимовлияние трещин и свободных ходов не учитывается, движение фильтрационного потока по сво-

бодному ходу является напорным установившимся ламинарным или турбулентным

поьр гы

1 - бетонное покрытие, 2 - пленочный экран, 3 - трещины в бетоне, 4 - ходы фильтрации, 5 - повреждения экрана

Рис}иок 6 - Расчетная схема водопроницаемости бетонолленочной облицовки

Применяя уравнение Бернулли к сечениям 1-1 и 2-2 (см рисунок 6), найдем зависимость для пьезометрического напора в сечении 2-2

= кп + Зп +

<*-У\-\ *2-2

-И

28 ^'

(7)

где ^1-1,^2-2 ~ средние скорости в сечениях 1-1 и 2-2, а - коэффициент Кориолиса, - потери напора Потери напора при движении фильтрационного потока по свободному ходу будут равны

У\ VI

К>^_2 ~Свх~ + Спов — +Л]

Ьтр V|2

0 л пов ~ 2g 2g

К

48тр 2g Адхо0 2g

■ + Св,

2о

(8)

где С,вх, С,пов, С,вых - коэффициенты местных сопротивлений на вход, поворот и выход, Л!, Л2 - коэффициенты гидравлического трения в трещине и в подплитном пространстве, Итр - глубина сквозной трещины (1гтр - ¿о), 1Х - длина свободного хода в подплитном пространстве,

8тр, 8ход - ширина раскрытия трещины и ширина хода в подплитном пространстве, ¥ь У2 - средние скорости потока на участках трещины и подплитного пространства Для определения потерь напора могут быть использованы коэффициенты местных сопротивлений С,ех и С,пов такие как для трубопроводов, и коэффициенты Л - для условий ламинарного и турбулентного движения в трещине по зависимостям Г М Ломизе (1952)

Расчетная зависимость для коэффициента сопротивления С,вых, учитывающего влияние грунтового основания, получена автором в виде Зтр + Аг5к{\/у)а]80 к0 к НК

Со,

В Апк^/^щ-^-П/л 80 к0 п

Р $тр 1

24/и

--, (9)

где 7 - градиент напора в трещине, принимаемый в первом приближении 1 = 1, во втором приближении - 7 = (й0 + ¿>0 - /гх)/<5>0 Удельный расход фильтрационного потока через свободный ход рассматриваемой системы гидравлических сопротивлений с учетом подстановки численных значений и зависимостей для соответствующих коэффициентов рассчитывается по формуле

д ^д/^ЧТ (Ш)

1о,5 +1,19 ^ + + + '

У* 8ход 4 Ке8тр 4 Я"'"Чой

где А - суммарные потери напора между сечениями 1-1 и 2-2, Соых - коэффициент местного сопротивления на выход потока в грунтовое основание, 5тр, 5ход - ширина раскрытия фещины и ширина свободного хода в подплитном пространстве, Ьтр - глубина сквозной трещины (А = ¿>о), 1Х~ длина свободного хода в подплитном пространстве Расчет по формуле (10) проводится методом приближений с учетом определения в двух приближениях ¿¡вых и к

На крупных каналах представляет практический интерес оценка неустановившейся фильтрации через противофильтрационные облицовки, наблюдаемой, как правило, в начальный период эксплуатации сооружения или

при периодической его работе в течение оросительного сезона В связи с этим автором рассмотрена модель неустановившейся фильтрации через повреждение бетонопленочнои облицовки (рис 7)

а - схема движения, б - эпюра влажности, 1- зона полного насыщения, 2 - зона неполного насыщения, 3 - зона капиллярного растекания Рисунок 7 - Расчетная схема неустановившейся фильтрации из шели бетонопленочной облицовки

При этом предполагается, что в защитном слое устанавливается напорное движение фильтрационного потока, а в подстилающем основании - на-порно-безнапорное движение с неполным влагонасыщением

Скорость перемещения контура фильтрационного потока под облицовкой определяется дифференциальным уравнением вида

= (11)

где и> - влажность грунта в области фильтрации, w0 - влажность фунта (отвечающая связной воде), £ - интенсивность инфильтрации Из уравнения (11) после соответствующих преобразований получим

следующие расчетные формулы

- время промачивания фунта основания

от

к2 ок1 +У + К

- фильтрационный расход из щели экрана

Л ~1г К И1+У + }1к МП

' / у

- ширина зоны растекания фильтрационного потока

в - ,с+т, (14)

я- АгЦ

где - дефицит влажности грунта, ^.¿г™ - коэффициенты фильтрации грунта основания с полным и неполным насыщением, м>у - влажность грунта на глубине^, 1ц — пьезометрический напор в месте повреждения экрана, т - ширина щели

Из анализа проведенных расчетов по зависимостям (12)-(14) для условий БСК-3 установлено, что процесс стабилизации фильтрации, наступает не раньше, чем через 300 суток Особенно значительны фильтрационные потери в первые сутки наполнения канала, когда происходит насыщение бетона, заполнение пространства между бетоном и пленкой и увлажнение подстилающего слоя грунта Результаты расчета подтверждаются натурными наблюдениями фильтрации через бетонопленочную облицовку 3-й очереди БСК, проведенными методом точечных фильтромеров

На основании разработанных теоретических моделей в соавторстве получены расчетные формулы для оценки водопроницаемости и эффективности основных типов противофильтрационных облицовок каналов (сборных, монолитных, сборно-монолитных бетонопленочных, бетонных и железобетонных), которые вошли в ряд нормативно-методических документов и справочников В случаях, когда применение противофильтрационных облицовок не обеспечивает требуемого снижения уровня грунтовых вод, кроме облицовки предусматриваются дренажные защиты каналов (горизонтальный, вертикальный или комбинированный дренаж)

Для оценки эффективности совместного применения дренажной и про-тивофильтрационной защит каналов при фильтрации в приканальный дренаж предлагается усовершенствованный метод расчета фильтрации в случае

двухслойного 1рунта основания с учетом дополнительного фильтрационного сопротивления облицовки, позволяющий определить отток из канала на фильтрацию и приток в дрену

ГН + аЦ0,5Ь + Фд) 1. + Фк+Фд+Фо6л '

та -т- о, 51+ФК)

ь | ФК + Ф0

ф,

обч

(15)

(16)

( К + К

1 М^1

где д- односторонний отток на фильтрацию из канала,

- односторонний приток в дрену, Я - расстояние от линии дренажа до уреза воды в канале (напор над дренажом),

'J + кгтг, Н = Л, - , к.2- коэффициенты фильтрации 1 -го и

2-го слоя грунта, кК, - глубина от уровня воды в канале до подошвы 1-го слоя, Ид- глубина от уровня дренажа до подошвы 1-го слоя, мощность 2-го слоя грунта, с - интенсивность испарения, Ь - расстояние от канала до дренажа, Ф ,Фд- фильтрационные сопротивления канала и дренажа, Фобл =2(4', /4„б1)4 фильтрационные сопротивления облицовки, 8й- толщина бетонной облицовки При определении технического КПД каналов обычно учитываются

только потери технические, включающие потери на фильтрацию и испарение, исключая сбросы Анализ показывает, что технический КПД каналов в сборно-монолитной бетонопленочной облицовке при современном уровне и качестве строитечьства достигает значений 0,98, что так же подтверждается данными В А Духовного На рисунке 8 приведены данные по техническому

КПД наиболее крупных каналов юга России, Украины и Средней Азии

0,996 0.998

0,92 <

0,970

0,979

0 984

я Я

£ 8

к

о

и ^

ю 2

32

В

я ^

а ч

и „ ег ИЗ

<и

О. д С =

,, я

5 о и Й-

0,995

с.

>1

С! >>

! и

Рисунок 8 - Технический КПД крупных облицованных каналов

Анализ фактических данных показывает, что высокий эксплуатационный КПД наблюдается на каналах с бетонопленочной облицовкой (ЬСК-3, Бг-Р-7, Каршинский) - 0,97-0,98 Наиболее высокий КПД был получен по данным детальных исследований УкрНИИГиМ на каналах с грунтопленоч-ными экранами (Главный Каховский, Кулундинский), а также исследований САНИИРИ на канале с бетонопленочной облицовкой повышенной надежности из капроновой ткани, обработанной полиизобутиленом (Караулбазар-ский) Здесь КПД каналов при качественном соединении полотнищ и отсутствии повреждений пленочного противофидьтрационного элемента приближается к единице (0,995-0,998) Для оценки эффективности применения про-гивофильтрационного покрытия рассмотрен пример расчета потерь воды на фильтрацию и КПД на участке реконструкции Донского магистрального канала для варианта в земляном русле и варианта канала с противофильтраци-онной облицовкой повышенной надежности Проведенные расчеты 1-й очереди реконструкции ДМК показали, что после устройства противофильтра-ционной облицовки е'о технический КПД с учетом потерь на фильтрацию и испарение возрастет с 0,89 до значения 0,994, а коэффициент эффективности облицовки, представляющий собой отношение удельных фильтрационных расходов из канала в земляном русле и в облицовке, составит для условий подпертой фильтрации уэ= 2,92, для свободной фильтрации //_,=! 10,8

В четвертой главе представлены результаты натурных исследований водопроницаемости и эффективности прогивофильтрационных облицовок на каналах Северного Кавказа, а также результаты обобщения и анализа данных водопроницаемости облицовок на каналах России, Украины и Средней Азии

Под руководством автора в течение 1980-1986гг и 2003-2007тг были проведены обширные исследования ряда каналов Ростовской области и Ставропольского края (БСК-3, БСК-4, ДМК, Бг-Р-7, Бг-Р-8, Бг-Р-5, МР-2 2) по определению потерь на фильтрацию, КПД, параметров водопроницаемости и трещиноватости облицовок Для исследования фильтрации через облицовку на 3-й очереди БСК (ЬСК-3) использовались фильтромеры конструк-

ции Укргипроводхоза. При установке под воду на глубину 1,6-1,8 м использовались разработанные автором фильтромеры (A.c. № 1148927), состоящие из металлического стакана, цилиндра с поршнем и штанги. На основании полученных натурных данных были определены фильтрационные потери и технический КПД БСК-3, осреднённые коэффициенты фильтрации облицовки по длине канала.

\ Обследования состояния бетоноплёночного защитного покрытия на

I ряде каналов Багаевско-Садковской ОС, Большого Ставропольского канала j (2-,3-,4-й очередей) показали, что а процессе строительства и эксплуатации I защитное покрытие каналов в той или иной степени повреждается (рис. 9).

60

| 50

| 40

30

20

I 10

о

Общее Деформационные Плиты

распределение швы

трещин

О -нитяные Ц трещины 1-4 мм □ трещины 4-8 мм трещины

Рисунок 9 - График распределения трещин по частоте на БГ-Р-8

(Багаевский межхозяйственный распределитель; ПК 46).

По результатам обследования установлено, что наиболее распространены нитяные трещины (55,6 %), затем трещины шириной раскрытия 1-4 мм (31,2 %) и.трещины шириной раскрытия 4-8 мм (13,2 %). J При обработке натурных значений осреднённых коэффициентов

фильтрации облицовок каналов использовалась составленная нами програм-I ма «STAT». Анализ натурных данных фильтрационных потерь и осреднённых коэффициентов фильтрации бетоноплёночных облицовок (таблица 1)

для ряда каналов (ЛКХ-1, ЮР-18-1, БСК-3) показал, что они не превышали допускаемые значения к'обч, рекомендуемые "Руководством" Союзводпроек-та ВТР-П-7-75 Для таких каналов, как МК БВОС, КМК, Бг-Р-7, они оказались выше допустимых значений, что объясняется невысоким качеством их строительства и условиями эксплуатации

Таблица 1 - Натурные данные фильтрационных потерь из каналов и значений ос-редненных коэффициентов фильтрации и коэффициентов эффективности бетонолленоч-ных облицовок__________ _ _

Наименование канала Тип облицовки Филыраци-онные потери, л/(сут м~) Коэффициент фильтрации облицовки к'обл,\0-6см/с Эффективность обчи-цовки Т] э

Магистральный канал Большой Волгоградской ОС б\п, сб/м 54-140 1,50-3,70 18,2

Каршинисий магистральный канал (головная часть) б\п, б/м 84,7-127,8 2,72-4,11 22,0

м, 29,6-161,9 2,42-13,40

Канал ЛКХ-1 Прохладаен-ской ОС б/п, м 5,8-6,6 1,02-1,94 25,0

Канал ЮР-18-1 в Голодной степи б\п, сб/м 2,95-4,46 0,35-0,54 42,5

Большой Ставропольский канал (3-я очередь) б\п, сб/м 11,3-45,3 0,61-3,00 18,2

Канал 1-Х-1 Кисловской ОС Волгоградской обл б/пл 16-20 2,90-3,76 20,0

Распределительный канал Б1 -Р-7 Багаевско- Садковской ОС Ростовской обл б/п, сб 2,75-19,83 2,94-8,66 11,1

Куйбышевский обводнитель-но-оросительный канал г/пл 4,06 1,67 -

Магистральный канал Заволжской ОС Волгоградской обл ж/б-пл, сб/м 32-100 4,5-8,3 17,0

Каналы 2Х-2-, ЗХ-11, 4Х-1, 2Х-8, 1Х-6 Кисловской ОС б/м 25-84 4,6-14,6 2,6

Примечание б/п — бетонопленочная облицовка, сб/м - сборно-монолитная облицовка,

м- монолитная облицовка, ж/б - пл - железобетонная пленочная облицовка В среднем коэффициент эффективности применения облицовок изменялся от 18 до 25, что свидетельствовало о снижении потерь на фильтрацию по сравнению с земляным облицованным руслом до 25 раз, а в отдельных случаях - до 40 раз (ЮР-18-1).

Пятая глава посвящена исследованиям эффективности противофильт-рацинной защиты (ПФЗ) накопителей промышленных отходов (ПО) Авто-

ром предложена схема противофильтрационной зашиты (ПФЗ) накопителей отходов (патент № 2301862), включающая традиционную противофильтра-ционную стенку в 1рунте с фильтрующе - сорбирующим элементом (рис 10) В качестве фильтрующе-сорбирующего материала (ФСМ) могут использоваться как природные, так и искусственные сорбенты с высокими сорбцион-ными и фильтрационными свойствами

Для обоснования предлагаемых схем противофильтрационной защиты накопителей отходов автором с использованием метода фрагментов получены расчетные формулы, позволяющие оценить эффективность различных вариантов.

1- фрагмент до дренажа, 2- перед дренажом, 3- за дренажом, 4-на выходе в водогок Рисунок 10 - Расчетная схема фильтрации ич накопителя промышленных отходов с противофильтрационной стенкой включающей, фильтрующе-сорбирующии элемент

Так, для расчетной схемы, приведенной на рисунке 10, получены следующие зависимости для четырех выделенных фрагментов и фильтрующе-сорбирующего элемента

лЬ0

М

(17)

Чъ - #фсэ '

ж кос {ъ2-к3)

-я Г161

21п

Д? Я

+ 7Г---

V ж а } а к,

фсм

Чл - ^о

21

(19)

(20)

где

ь, „ -Угли*.

£,+0,4 Г

-Г ё

А -

+ й; + Л2 /„ йг я 171

2

+ 7Г-

Д£ А

где Я; - расчетный напор (Я, ~Я0 +<50), Н0 - глубина воды, толщина слоя отложений промотходов, а- коэффициент, учитывающий долю захвата фильтрационного потока в основании (принимаем согласно исследований А В Романова « = 0,2-0,4), кос - коэффициент фильтрации грунта основания, кфсч - коэффициент фильтрации фильтрующе-

сорбирующего материала, Т - мощность грунта основания, Л/ - толщина противофильтрационной стенки, а - высота фильтрующе-сорбирующего элемента, ¿р = Ь + Д10 + А/,ц - расчетная длина плотины по подошве, Ь/, 1ь к3, 1г4 - высоты от водоупора до кривой депрессии в выделенных сечениях С целью оценки эффективности ПФЗ накопителей ПО проведен сравнительный анализ на основе гидромеханического решения задач для двух конструкций грунтопленочных экранов с защитным и подстилающим слоями Для решения использован приближенный метод расчета фильтрации - метод фрагментов

Расчетные формулы пьезометрического напора в сечении по повреждению (щели) для конструкции экрана с защитным и подстилающим слоями из малопроницаемых грунтов получены автором совместно с Е О Скляренко в виде

НГ = Н

-Агяк

1

БШ

(тда/2/)

!1п| — 1 + -^ АгзЪ ^ теш ) к2

1

БШ

(ятя/2/)

(21)

или после преобразований с учетом малых размеров повреждений (щелей) на практике (при гп —> 0)

Н^Н -1-к

АусЫ—--\л т

л т ) к-,

2 АгсЛ .

2[_ V л т

(22)

где Нх - напор ( Я = #„ + ¿0 + 8), Щ - глубина воды в накопителе, - толщина слоя отложений промотходов, Ь - толщина защитного слоя экрана, 8'- приведенная толщина защигного слоя с учетом отложений, вычисляемая как 8' = 8 + 8ь{кЛ /к0), т - ширина повреждения (щели) в пленочном экране, /- ширина зоны растекания фильтрационного потока под экраном, определяемая как I = /}(н + \), /? - коэффициент, принимаемый но данным экспериментов Н Г Бугая, кК - высота капиллярного поднятия для грунта основания, к2 - коэффициенты фильтрации соответственно защитного слоя и основания экрана, к0 - коэффициент фильтрации слоя огложений промышленных отходов

Эффективность конструкции экрана с защитными и подстилающими слоями из суглинка по сравнению с традиционным экраном, имеющим песчаные спои, в отношении снижения фильтрационных потерь через дефекты или повреждения в противофипьграционном элементе выразится следующей зависимостью

\п

Э-,

643' I {ж т)2

к1

1п

64Зу 282 (л т)2

(23)

I

где к , к - коэффициенты фильтрации защитных и подстилающих слоев сравниваемых конструкций грушоиленочного экрана

Согласно выполненным расчетам, применение комбинированной конструкции экрана с местными малопроницаемыми суглинистыми грунтами снижает фильтрацию через возможные повреждения по сравнению с традиционной конструкцией более чем в 50 раз

Получены также зависимости для оценки противофильтрационной эффективности облицовки с "самозалечивающим" слоем (Ас № 1213118), рис

4,6. Для повышения эффективности облицовки (грунтоцементной, бетонной, асфальтобетонной) сверху нее может дополнительно укладываться специальный кольматирующий слой, например из золы уноса ГРЭС При появлении сквозных трещин в облицовке кольматирующий материал будет заполнять трещину, т е будет происходить ее "самозалечивание", тем самым, исключая утечки фильтрата через трещины

Согласно выполненным расчетам противофильтрационная эффективность экрана с закольмагированными трещинами по сравнению с незаколь-матированными будет повышаться в 2-3 раза

С целью изучения эффективности нротивофильтрационной защиты накопителей огходов методом ЭГДА, применительно к условиям Новочеркасской ГРЭС, изучалась эффективность грех вариантов ПФЗ контурная " стенка в грунте" (глубиной 20 м), линейный ряд вертикальных перехватывающих скважин (13 скважин через 150 м) и усовершенствованный автором комбинированный вариант ПФЗ - направляющие "стенки в грунте " и вертикальные перехватывающие скважины (3 скважины через 100-150м)

Эффективность комбинированного варианта ПФЗ по перехвату загрязненных грунтовых вод в сравнении с эффективностью перехвата потока линейным рядом скважин достигает 25-30 %, а снижение затрат на выполнение комбинированного варианта ПФЗ более чем в три раза (за счет уменьшения количества перехватывающих скважин, вместо 13 скважин - 3)

Автором были исследованы фильтрационные характеристики загрязненного грунтового потока при возможных авариях ПФЗ и их влияние на грунтовые воды из группы шламонакопи гелей АО «НчГРЭС» и АО «НЗСП» и золоот валов ОАО «Невинномысской ГРЭС» и Несветай ГРЭС

В шестой главе излагается расчетная оценка фильтрационной безопасности грунтовых плотин с противофильтрационными устройствами (ПФУ) Схема алгоритма расчета фильтрационной безопасности грунтовых плотин с ПФУ дана на рисунке 11

Рисунок 11 - Схема алгоритма расчета фильтрационной безопасности грунтовых плотин

Автором разработана универсальная методика расчета фильтрационной безопасности грунтовой плотины с ядром и противофильтрационной завесой (стенкой) в основании, которая включает определение основных фильтрационных характеристик (удельных расходов, градиентов напора, положения кривой депрессии) и проверку условий общей и местной фильтрационной прочности грунта тела и основания

Для расчета водопроницаемости противофильтрационной завесы в основании нарушенной сплошности (при трещинообразовании) автором предлагается новый метод, основанный на приведении дискретной завесы с трещинами к однородной сплошности с условным осредненным коэффициентом фильтрации материала завесы (рисунок 12,а)

В расчетной модели водопроницаемости выделяется фрагмент с отдельной трещиной между условными непроницаемыми стенками 1-2 и 1'-2',

разделяющими фильтрационный поток к трещинам, и линиями равных напо-

а - схема плотины с возможными трещинами в противофильтрационных элементам, 6 -схема фрагмента с трещиной в завесе (1-1, 2-2 - расчетные линии разных напоров), 1 -сквозные горизонтальные трещины в завесе, 2 - сквозные вертикальные трещины в ядре Рисунок 12 - Расчетная схема грунтовой плотины с ядром и противофильтрационной завесой в основании

При этом принимаем как допущение, что линии равных напоров 1-1 и 2-2 (рисунок 12,а) являются вертикальными с напорами /?, и /г2 В свою очередь расчетный фрагмент разделяется на три последовательно соединенных элемента- верхний I, внутренний II и нижний III

В результате решения поставленной задачи получены расчетные формулы осредненных коэффициентов фильтрации завесы в виде - при редко расположенных трещинах (1/Зтр > 100)

- при близко расположенных трещинах (^/8тр < 100)

к' --Лзав

^■зав ^зав ^

л кп п 5-

Ают сЛ—— /-—

1/21

тр

где Тзяв - глубина завесы, кзав - коэффициент фильтрации материала завесы, к0 - коэффициент фильтрации грунта основания плотины, п - общее количество возможных трещин, Т— расстояние от завесы до линии равного напора, / - рассюяние между трещинами (ширина фрагмента), ¿»зав - толщина завесы

Используя методику Р Р Чугаева, предложены зависимости для расчета фильтрации в основании грунтовой плотины с завесой

- для случая плотины с ядром и завесой в основании, доведенной до водо-упора (при кт/к0 > 10)

ко-Т0 Я

од

Тп+Ья+ АЬп

'0 "я ' '-"-'пр зав - для случая завесы в основании, не доведенной до водоупора,

ко То Н

Чосш

0,88 Г0+10+250пр-

(26)

(27)

где Г0 - мощность слоя до водоупора, Я- напор воды, - ширина ядра по подошве плотины, Л£прзав - приведенная ширина заве-

сы в основании грунтовой плотины, £0 - ширина подошвы плотины, ^Опр =^о(^зав/^зав) ~ приведенная глубина завесы с учетом водопроницаемости грещин, - действительная глубина завесы Результаты проведенного сопоставления показали, что расчетные данные по удельному расходу в основании с цементационной завесой при наличии грещин достаточно близко совпадают с экспериментальными данными, полученными методом ЭГДА Для расчетной каменно-земляной плотины с однородным однослойным основанием расхождение составляет 5,5 %, а для реальной плотины Юмагузинского гидроузла с неоднородным основанием из 5 слоев грунта - 9,6 %

Для оценки влияния фильтрации из Юмагузинского водохранилища на подтопление нижнего бъефа (рис 13) речной долины при различных отметках его наполнения в процессе эксплуатации (УМО, НПУ, ФПУ) в условиях подпора от недостроенного Иштугановского гидроузла проведены соответствующие расчеты двумя способами - с использованием формулы Дюпюи и уравнения неравномерного плавноизменяющегося движения грунтовых вод

Рисунок 13 - Расчетная схема влияния фильтрации из Юмагузинского водохранилища на подтопление нижнего бъефа Расчет подтопления населенных пунктов (табл. 2) в районе Юмагузинского водохранилища был выполнен на основе разработанного алгоритма и компьютерной программы расчета Цифры со знаком минус показывают на какой глубине (в метрах) от поверхности земли располагаются грунтовые воды, а плюсовые значения показывают величину подтопления в центре населенных пуктов Результаты расчета сравнивались с результатами моделирования методом ЭГДА по оригинальной методике, разработанной автором Анализ результатов расчета и моделирования методом ЭГДА свидетельствует об удовлетворительной сходимости данных

Проведенные исследования позволили разработать общую методику ис-

следований и расчетов подтопления нижнею бьефа водохранилищ и оценки влияния противофильтрационных устройств грунтовых плотин на общую картину движения грунтовых вод в районе водохранилища

Таблица 2 - Результаты опредепения подтопления населенных пунктов в нижнем бъефе Юмагузинского водохранилища

УМО (Г 225м) НПУ (Г 253м) ФПУ (г 270м)

Метод определения О & г * о о 1С ^ О (/-) ¡г; я *д .Й О а <4 О 00 ю т о •о £ о — О ю т О 1 К 2о с м V О0 О О П & 7 Ё О — О о т о „ 2 2 >а О - сч о со Ю Ш

о сз с & о Я С сх о сс IX

С использованием формулы Дюпюи -5,2 -2,5 -1,8 ■ у ШдР,,

С нспотьзое шиеч уравнения неравномерною цлавноизменя-ющсгося движения грунтовых вод -4,4 -1,7 -1,5 и'{3 281

Метод ЭГДА (плановая модель) -5,7 -2,0 -1,2 ... ОлоГ

При чечште область подтопления - заштриховала

В седьмой главе рассматривается новый способ расчета земляной плотины с ядром трапецеидального сечения, предложенный совместно с К Н АнахаевымиБХ Амшоковым(рис 14)

Для замены трапецеидального ядра эквивалентным в отношении рас-

хода ядром постоянной толщины Ьт использована зависимость

где Я] - глубина воды в верхнем бьефе, к которой приравнивается также глубина воды на верховой грани ядра в связи с незначительностью потерь напора в верховом клине грунтовой плотины с ядром, к2 - глубина воды на низовой грани ядра, Ь\ и Ь2 - толщины эквивалентных ядер при приведении трапецеидального ядра с заложениями верховой т] < 1 и низовой т 2 <1 граней к прямоу1 ольному, для случаев II ] >0, 0 и Я, =0, й2 >0,

6!=Й + (Д14 Д2) Я,, Ь2 =60 + (Д] + А2) Ь0 - толщина ядра по уровню воды на низовой грани ядра /¡2, определяемая по формуле ¿>о =Ь + {т\ + т2) (Я1-/г2),

А, =те1/(т1+1,5), Д2=0,6 /и®9, А*-w, ^1-1,25

А*2 = т2 (о,9 + 0,5°) (1 + 2 т2)~\ a-=l-m2+B/h2

При отсутствии воды со стороны низовой грани ядра [h2= 0) формула (28) принимает более простой вид

=£ + (А,+А2) Я, (29)

Для грунтовой плотины с ядром постоянной толщины Ьт без дренажа (или с наслонным дренажом) фильтрационный расход находится но формуле

кТ ч=т

я, я

(30)

где Lx=br+(s^+£2) Я), L2=Lr+{c\

Я,

здесь Ьг и Ьг - приведённые значения ширины плотины с учетом ее виртуального расширения, соответственно по уровням воды верхнего и нижнего бьефов, Я 2 — глубина воды в нижнем бьефе плотины, £\,£2 и * *

£\ ,е2 - коэффициенты приведения верховою и низового клиньев грунтовой плотины к эквивалентным (по расходу) прямоугольным перемыч-

ками, для случаев Я, > О, Я2=0, Нх= О, Я 2 > О,

щ (l,5 + 0,8/o///l) I v_j

«1=—Ц-^f. (l + O + Ej+U-iv/W,)-^ ,

3,75 («j +1,2 ')

«2 (l.S + O.S7«^) . ( , . \-2V1

= —4--YT' s2=n2 I l + U + £i +1.1 Lr/ft2j

3,75 (n2+l,2 "Jj l У ' )

вкоторых ^ЬЩ/к^А) Ът, Ьг=1а-щ

Z,0-/„+«, Я] -л2 Я2, L, =10-И! Я2

гь— заложение верхового и низового откосов плотины, ¿д- горизонтальное расстояние от уреза воды нижнего бъефа до подошвы верхового откоса с учетом виртуального расширения ядра Высота высачивания кривой депрессии над подошвой плотины А] вы-

числяется но зависимостям

-при Я2= О А, ф «2 +0,4)+0,4,

где Ае - высота участка высачивания на низовом откосе плотины,

при Н2 > 0 /г, =Я2 +

А.0

1 + А2/А'е

где А^1 и к'е - фиктивные (воображаемые) значения высоты высачивания, подсчитываемые соответственно, при фактическом расходе <у с учетом наличия воды в нижнем бьефе и воображаемом расходе ц , определяемом зависимостью

^ __ (31)

2 (Я,-А2)

Для определения 1лубины воды на низовой грани ядра (в точке Б) получена зависимость вида

и _ я1 (Я2 tf^h-l-mJh+e)

>Ъ - J-" 1 -пI )—7,-:-—. (32)

\ Со-«2 \+£)

где h2 - первоначальное приближенное значение величины h2, которое

определяется по формуле М 3 Гузова

А,«Я,( 1 + ^^Г05 (33)

Автором рассмотрен частный случай расчета земляных плотин с несимметричными ядрами В таблице 3 приводятся сравнительные данные расчетных значений параметров фильтрации для грунтовых плотин с нессимет-рочным ядром по предлагаемому методу с формулами других авторов и методом ЭГДА

Таблица 3 - Сравнение расчетных значений параметров фильтрации фунтовых плотин с ядро без дренажа с данными метода ЭГДА (в условных единицах при #у - 1, Н2 = О, Ь = 0,284 , В = 0,980, т, = 0,466, т3- 0,230,1 = 1,948,1 = 2,462, п, = 0, и2= 2,0)

к, к* Расчетные значения параметров фильтрации q/h2

по методу ЭГДА по Павловскому НН % по Гузову МЗ % по Гришину ММ % по предлагаемому методу %

10 0,587 0,471 0,623 0,485 + 6,1 + 3,0 0,291 0,343 -50,4 -26,7 0,613 0,474 + 4,4 + 0,6 0,615 0,494 + 4,8 + 4,9

20 0,649 0,333 0,695 0,368 + 7,1 + 10,5 0,358 0,273 + 44,8 -18,0 0,691 0,361 + 6,5 + 8,4 0,671 0,365 + 3,4 + 9,5

100 0,730 0,183 0,770 0,175 + 5,5 -4,4 0,491 0,149 -32,7 -18,6 0,769 0,172 + 5,3 -60 0,721 0,169 -1,2 -3,4

1000 0,732 0 050 0,800 0,057 + 9,3 + 14,0 0,600 0,060 -18,0 + 20 0 0,789 0,055 + 7,8 + 100 0,733 0,054 + 0,1 + 7,2

Анализ полученных результатов свидетельствует, что расчетные значения расхода через ядро плотины д и глубины за низовой гранью ядра к2 наиболее близко совпадают с методом ЭГДА по предлагаемым формулам (29) и (32) Несколько большую погрешность (до 10-14%) дают расчетные методы Н Н. Павловского и М М Гришина.

Однако эти методы, в частности метод Н Н Павловского, отличаются достаточной сложностью и необходимостью решения системы уравнений с

рядом неизвестных Метод МЗ Гузова, в отличие от ранее указанных, дает высокую погрешность расчетных параметров (до 26-50%) и, следовательно, не может быть рекомендован для расчета грунтовых плотин с ядром

Таким образом, предлагаемый метод является достаточно точным и вместе с тем более простым, может использоваться для фильтрационного расчета земляных плотин с ядрами разного профиля

На основании проведенного анализа существующих отечественныч и зарубежных грунтовых плотин с ломаными ядрами автором выявлены три их основные схемы К первой схе.ме относятся ядра с наклонною низовой и ломаной наклонной верховой гранями, ко второй - ядра с наклонной низовой и ломаной, наклонной верховой гранями, к третьей - ядра со смещением в центральной части верховой и низовой граней в сторону низового откоса Наклонные ядра устраивают в целях обеспечения более быстрого рассеивания порового давления, повышения устойчивости низового откоса плотины, в связи с увеличением объема сухого грунта, а также как средство борьбы с возможностью гидравлического разрыва при относительно не большой деформируемости грунтов ядра, чем упорных призм

В качестве примера приведем расчет для третьей схемы (рисунок 15) с четко выраженным изломом в центральной части ядра

Ядро разделяется на фрагменты с помощью прямых линий, которые с достаточной точностью совпадают с линиями тока в ядре Удельный фильтрационный расход через такое ядро представляет собой сумму удельных фильтрационных расходов четырех фрагментов

Удельный фильтрационный расход для верхней части ядра составит

Ч = Ч\+Ч2+Чг+ЧА

второй фрагмент 9 2 =

первый фрагмент =-1-

12-I

к 8-

Нх-Нр-

,(35)

(34)

Рисунок 15 - Гидродинамическая сетка по схеме ядро со смещением верховой и низовой граней в центральной части в сторону низового огкоса

Удельный фильтрационный расход через нижнюю часть ядра составит третии фрагмент

1<(нх-ьр)-13 (я^о.огя,) , "

--ъ-/-----------/я-

Яз:

к 3-х

/4-/3

четвертый фрагмент к 8Л

Ир-0,02Н] +-

лщ

ча-

1-1 л

Ь-1л

1л

(37)

в которых //, и, Ь - длины линий ограничивающих фрагменты, определяемые из заданного геометрического очертания формы ломаного ядра,

- длины средних живых сечений в соответствующих фрагментах, определяемые как отношения площадей фрагментов к средним длинам их линии токов

С целью сопоставления результатов расчета и выполненных исследований фильтрации на моделях ЭГДА бьпо проведено компьютерное моделирование с помощью программного комплекса РетЬаЬ 3 О

Сравнение вычисленных значений фильтрационных характеристик по гидродинамическим сеткам, полученным компьютерным моделированием, на моделях ЭГДА и по предложенным расчетным формулам показывает их высокую сходимость, отклонение не превышает 3-4 %

В восьмой главе обобщены результаты проведенных исследований и опыта применения противофильтрационных облицовок на оросительных каналах и предложен комплекс мероприятий и практических рекомендаций по повышению эффективности и надежности бетонопленочных облицовок каналов, включающих конструктивные, технологические и эксплуатационные мероприятия, которые отражают как современный, так и перспективный уровень разработки Применение указанных мероприятий позволило в большинстве случаев повысить противофильтрационную эффективность бетонопленочных облицовок на один-два порядка

Наряду с этим, использование данных мероприятий обеспечивает повышение надежности и долговечности противофильтрационных устройств, снижение эксплуатационных и ремонтных затрат Предложенные мероприятия включают и перспективные разработки, которые могут быть использованы в период полного их освоения (2015 - 2020 гг)

В таблице 4 приведены рекомендуемые конструкции бетонопленочных облицовок при реконструкции оросительных каналов, которые обеспечивают высокий их КПД в пределах 0,96-0,99 и срок службы до 50 лет и более

В главе разработана структурная схема оперативного контроля техни-

ческого состояния и проведен анализ нештатных ситуаций каменно-земляной плотины Юмагузинского гидроузла Структурная схема детализирует общий алгоритм расчета и дает наглядное представление о последовательности оценки фильтрационной безопасности плотины в сочетании с натурными наблюдениями и отбором необходимых проб

В целях повышения эффективности противофильтрационных защитных покрытий накопителей промышленных отходов автором предложены усовершенствованные их конструкции и технологии строительства

Таблица 4 - Рекомендуемые конструкции бетонопленочных облицовок при реконструкции канатов

Тип облицовки Тип основания Допускаемый Кобл, 106 см/с кпд капала Срок службы, лет

Бетонопленочные сборные из плит НПК Среднеустойчивые (сла-бопросадочные, слабопу-чинистые) Нпр = 0,2-0,4м 1,0-1,5 0,96-0,97 35-45

Бетонопленочные сборно-монолитные с плитами НПК на откосах То же 0,5-1,0 0,97-0,98 40-50

Бетонопленочные повышенной надежности Неустойчивые (просадоч-ные, пучинисгые) Нпр>0,4 0,1-0,5 0,98-0,99 Более 50 лет

Бетонопленочные сборно-монолитные с инъекцией цементным раствором в подплитное пространство То же 0,1-0,3 0,98-0,99 Более 50 лет

Внедрение и апробация результатов исследований за 1984-2007 гг проводились на 16 мелиоративных и гидротехнических объектах, в том числе на БСК-1, БСК-4, ДМК, АзМК, Бг-Р-7, Александровском распределителе, Юмагузинском водохранилище, регулирующем водохранилище «Ростовское море», накопителях промышленных отходов и золоотвалах Новочеркасской ГРЭС, Невинномысской ГРЭС, Несветай ГРЭС и др

Суммарный фактический и ожидаемый экономический эффект согласно актам внедрения составил 40,0 млн руб в ценах 2001-2008 гг

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Противофильтрационные устройства в конструкциях гидротехнических сооружений различного назначения играют важнейшую роль в предотвращении потерь воды на фильтрацию, подтопления территорий, загрязнения грунтовых вод и в целом обеспечивают безопасность их функционирования Известные и применяемые типы прогивофильграционных устройств в виде облицовок, экранов, противофильтрационных стенок, завес и ядер, в ряде случаев недостаточно эффективны и надежны, что обусловтено несовершенством их конструкций и возможностью трещинообразования и повреждения в процессе строительства и эксплуатации В связи с этим важной проблемой является научно-техническое обеспечение повышения эффективности и надежности противофильтрационных устройств ГТС

2 На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации действующих гидротехнических сооружений с противофильтра-ционными элементами усовершенствованы известные и разработаны новые высокоэффективные противофильтрационные устройства для каналов, накопителей производственных отходов и грунтовых плотин, обеспечивающие повышение их эффективности и надежности при эксплуатации Основные параметры предложенных конструкций ПФУ обоснованы по результатам соответствующих расчетов и опытно-производственных исследований на действующих объектах

3 Предложены наиболее общие теоретические модели водопроницаемости бетонопленочных облицовок каналов с учетом гидравлических сопротивлений при движении фильтрационного потока через свободный ход "трещина - подплитное пространство - повреждение экрана - грунтовое основание" Разработана универсальная методика расчета водопроницаемости и эффективности основных типов противофильтрационных облицовок каналов (бетонопленочных и бетонных), основанная на определении осредненного

коэффициента фильтрации облицовки и предложен метод расчета совместного применения на канале противофильтрационной и дренажной защиты

4 Проведен анализ расчетного технического КПД для ряда облицованных каналов, в том числе 3-й очереди Большого Ставропольского канала, который показал, что реальное значение КПД облицовки канала составляет 0,984, которое может быть повышено за счет инъектирования подплтного пространства до 0,990 и более На основании выполненных расчетов эффективности применения противофильтрационного покрытия повышенной надежности при реконструкции Донского МК установлено, что противофилы-рационная эффективность облицовки для условий подпертой фильтрации увеличится в 3 раза, а для условий свободной фильтрацик-более чем в 100 раз

5 По результатам натурных исследований на каналах БСК-3 и Бг-Р-7 получены реальные значения коэффициентов фильтрации бетонопленочных облицовок, которые по данным статистической обработки составляют для сборно-монолитных - 0,33-Ю"6 см/с с вероятностью 84 %, для монолитных -(0,92-1,61) 10"6 см/с с вероятностью 91 % Проведенный анализ обобщенных натурных данных свидетельствует о том, что коэффициент эффективности бетонопленочных облицовок в среднем изменяется от 18 до 25 раз, а в отдельных случаях повышается до 40 раз и более

6 Разработан способ расчета фильтрации из накопителя промышленных отходов с грунтовой дамбой, горизонтальным дренажем и окнами из фильтрующе-сорбирующего материала в противофильтрационной стенке и рассмотрены расчеты по оценке противофильтрационной эффективности пленочных и грунтовых экранов накопителей производственных отходов

Проведены экспериментальные исследования эффективности применения дренажной и противофильтрационной защиты для котлована с золоотхо-дами на примере Новочеркасской ГРЭС, на основании которых предложен комбинированный их вариант, включающий ряд совершенных вертикальных скважин и направляющие противофильтрационные стенки

7. Разработана методика расчета фильтрационной безопасности для грунтовой плотины с ПФУ в виде ядра и завесы в основании, которая позволяет определить основные фильтрационные характеристики и оценить безопасность плотины с точки зрения фильтрационной прочности грунта тела и основания Разработанная методика использована в проекте Юмагузинского водохранилища при оценке фильтрационной безопасности каменно-земляной плотины для различных неблагоприятных случаев и аварийных ситуаций

8. Предложен расчет фильтрации в основании грунтовой плотины с учетом водопроницаемости противофильтрационной завесы (стенки) при трещинообразовании, которая основана на методе фрагментов и приведении противофильтрационной завесы нарушенной сплошности к условному ос-редненному коэффициенту фильтрации

9 Предложены новые и усовершенствованные способы фильтрационного расчета грунтовых плотин с трапецеидальным ядром, с комбинированным дренажом - пластовым с наслонным, с ядром ломаного очертания, для которого проведены экспериментальные исследования методом ЭГДА и сопоставлены с компьютерным моделированием

10 На основании обобщения опыта применения противофильтрацион-ных устройств и результатов проведенных исследований предложены практические рекомендации по повышению эффективности и надежности бето-нопленочных облицовок каналов, грунтопленочных экранов накопителей промышленных отходов, по проведению натурных наблюдений за состоянием грунтовых плотин с анализом нештатных ситуации и оперативному контролю технического состояния плотины по условиям фильтрационной безопасности с использованием данных наблюдений

11 Апробация и внедрение результатов исследований осуществлены на 16 объектах Южного Федерального округа и Юмагузинском гидроузле, в том числе на крупных каналах, грунтовых плотинах водохранилищ и накопителях золоотходов ГРЭС Ряд разработок и методик вошли в 3 нормативно-методических документа, разработанных при участии автора

Публикации, отражающие основное содержание диссертации

1. Научные работы опубликованные в ведущих рецензируемых журналах (по перечню

БАК)

1 Косиченко Ю М , Ишенко А В К оценке неустановившейся фильтрации через противофильтрационные облицовки каналов// Изв вуз Сев-Кавк науч центр высш школы Техн науки - 1986 № 1 -С 22-25 (автор 50%)

2 Косиченко Ю М , Бондаренко В JI, Ищенко А В и др Оценка надежности плотины Юм<11 узинского гидроузта с точки зрения фичьтрации// Водное хозяйство России -1999 Т 1 -№ 4-С 374-379 (автор 30%)

3 Косиченко Ю М , Бондаренко В J1, Ищенко AB и др Исследование фильтрации через каменно-земляную плотин) Юмагузинского гидроуш на реке Белой // И ¡в вуз Сев - Кавк регион Техн науки -2000 -№3-С 67-72 (автор 40%)

4 Косиченко Ю М Абуханов А 3 , Ищенко А В и др Исследования ¿ффективного варианта защиты от загрязнения грунтового потока золошлаковыми отходами Новочеркасской ГРЭС//Изв вуз Сев-Кавк регион Техн науки -2001 -№2 - С 96-100 (автор 40%)

5 Косиченко Ю М , Бондаренко В JI, Ищенко А В Эффективность и надежность работы каменно-земляной плотины по критериям фильтрационной безопасности/ Водное хоз - во России - Екатеринбург, 2001 - Г 3, № 4 - С 338-344 (автор 70%)

6 Косиченко Ю М , Бондаренко В JI, Абуханов А 3 , Ищенко А В и др Прог ноз влияния Юмагузииского водохранилища на подтопление насетенных пунктов в речной долине // Изв вуз Сев - Кавк регион Техн науки - 2003 - № 4 С 62 -67 (автор 50%)

7 Ищенко А В , Скляренко Е О Исследование взаимодействия чистого грунтового потока и загрязненного фильтрата из золоотвала// Изв вуз Сев - Кавк регион Техн науки-2005 -№ 4 С 116-117 (автор 50%)

8 Ищенко А В , Вишневский В В Расчеты и исследования аварийных ситуаций противофильтрационных устройств каменно-земляной плотины// Водное хоз - во России - Екатеринбург, 2005 -Т 7, №4 -С 415-428 (автор 70%)

9 Ищенко А В Анализ потерь на фильтрацию и КПД крупных облицованных каналов// Водное хоз - во России - Екатеринбург, 2006 - № I - С 53 - 61

10 Анахаев К Н , Амшоков Б X , Ищенко ABO фильтрационном расчете земляных плотин с ядром// Гидротехническое стр - во - 2006 - № 5 -С 26-34 (автор 30%)

11 Анахаев К Н, Ляхевич Р А , Ищенко А В Фильтрационный расчет земляной плотины с комбинированным дренажем//Гидротехническое стр - во - 2006 -№ 1 - С 3538 (автор 30%)

12 Ищенко А В Теоретическая модель водопроницаемости бетонопленочного противофильтрационного покрытия канала// Изв вузов Сев-Кавк регион Техн науки 2007-№ 1,С 93-98

13 Ищенко AB, Скляренко Е О Конструктивные схемы прошвофильтрационной защиты накопителей отходе» и фильтрационные расчеты их эффективности// Пиротехническое cip-во - 2007 -№ 3-С 21 -25(автор 50%)

14 Ищенко А В , Скляренко Е О Оценка эффективности противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов с использованием пленочных и грунтовых экранов//Водное хозяйство России № 1 2007 г С 18-38

2 Авторские свидетельства и патенты на изобретения

15 А с 1148927 СССР, Е 02 В 1/02 Устройство для измерения фильтрационных потерь через облицовку водоема/ Ищенко А В , Косиченко Ю М (СССР) -№ 3668638/2915 Заявп 02 12 83, Опубл 07 04 85, Бюл № 13 (автор 50%)

16 А с 1298293 СССР, Е 02 В 3/12 Способ создания сборной облицовки откосов гидротехнических сооружений / Ищенко А В , Косичснко Ю М Галицкий Р Р Обтогин А Н (СССР) - № 3908358'29-15, Заявл 11 06 85 Он>бл 23 03 87 Бюл №11 (автор 50%)

17 А с 1477818 СССР, Е 02 ВЗ/12 Устройство для дренирования бетонопленочной облицовки / Ищенко А В , Салженикина И Н , Галицкий Р Р , Куковская Л Т (СССР) - N° 4291172/30-15, Заявл 30 06 87, Опубл 07 05 89, Бюл № 17 (автор 50%)

18 А с 1138448 СССР, Е 02 В 3/12, Е 02 В 3/16 Бетонопленочная одежда откосов гидротехнических сооружений / Косиченко 10 М , Ищенко А В , Максимов Ю А (СССР) - № 3641017/29-15, Заявлено 12 09 83, Опубп 07 02 85, Бюл № 5 (автор 40%)

19 А с 1477819 СССР, Е 02 ВЗ/16 Способ ремонта бетонной облицовки па про-садочных грунтах/ Ищенко А В , Евстратов Н А , Косенко Т С, Кривошлыков Б О (СССР) - № 4242764/29-15, Заявлено 12 05 87, Опубл 07 05 89 Бюл № 17 (автор 50%)

20 А с 1518439 СССР, Е 02 В 3/16 Способ создания противофильтрационной облицовки / Ищенко А В , Евстратов Н А , Косенко Т С и Кривошлыков Б О (СССР) - № 4381573/23-15, Заявлено 23 02 88, Опубл 30 10 89, Бюл № 40 (автор 50%)

21 А с 1281626 СССР, Е 02 В 3/16 Способ создания противофильтрационной облицовки канала / Косиченко Ю М , Ищенко А В (СССР; - № 3954196/29-15, Заявлено 26 06 85, Опубл 07 01 87, Бюл № 1 (автор 50%)

22 А с 1532645 СССР, Е 02 в 1/02 Устройство для измерения фильтрационных потерь / Ищенко А В , Галицкий Р Р , Косиченко Ю М , Рыбалкин В А (СССР) - № 4398887/23-15, Заявл 28 03 88, Опубл 30 12 89 Бюл №48 (автор 25%)

23 А с 1592429 СССР, Е 02 В 3/16, 5/02 Дренажное устройство облицовки канала /Ищенко А В , Евстратов Н А и Косенко ТС (СССР) -№ 4420176/23-15, Заявлено 03 05 88, Опубл 15 09 90, Бюл № 34 (автор 40%)

24 Пат 1Ш 2301862 С2 Российская Федерация МПК Е023/16 Способ создания противофильтрационных завес с фильтрующш.ш окнами/ Ищенко А В, Косиченко Ю М, Скляренко Е О, Пилипенко В Д // Опубл 2006, Бюл № 18 (авгор 30%)

25 Пат БШ 2290472 С2 Российская Федерация МПК Е02В7/06 Грунтовая плотина на проницаемом основании ограниченной мощности/ Анахаев К Н , Ляхевич Р А , Гегиев К А, Амшоков Б X , Ищенко А В // Опубл 2006, Бюл № 36 (автор 20%)

3 Монографии, учебные пособия, нормативчо-четодические издания

26 Ищенко А В Повышение эффективности и надежности противо-фильтрационных облицовок оросительных каналов монография // Изв вуз Сев - Кавк регион Техн науки 2006 -211с

27 Ищенко А В Обеспечение фильтрационной безопасности и эффективности прогивофильтрационных устройств гидротехнических сооружений монография - Ростов -н/Д Изд-во СКНЦ ВШ, 2007 -256 с

28 Ищенко А В Гидравлика Основы моделирования движения грунтовых вод методом электрогидродинамических аналогий (ЭГДА) учебное пособие - Новочеркасск НГМА, 2006 - 99 с

29 Ищенко А В Гидрометрия Гидрометрические сооружения, устройства и средства измерения учеб пособ для студ спец 290400 «Гидротехническое строительство»/ Новочеркасск НГМА, 2008 - 90с

30 Косиченко Ю М, Бородин В А , Ищенко А В Инструкция по расчету водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок каналов/ Союзгипро-водхоз, ЮжНИИГиМ,- М , 1984 - 95с (автор 30%)

31 Косиченко Ю М, Ищенко А В , Бородин В А Методика обоснования и выбора противофильтрационных мероприятий и дренажных защит на каналах/ ЮжНИИГиМ, НИМИ, 1986, - 112 с (автор 40%)

32 Щедрин В Н , Косиченко Ю М, Миронов В И , Ищенко А В и др Выбор эффективной и надежной противофильтрационной защиты русел открытых каналов при реконструкции оросительных систем (рекомендации) - Ростов-н/д Изд-во СКНЦ ВШ ЮФУ, 2008 - 68 с (автор 30%)

33 Косиченко Ю М , Ищенко А В Эффективность совместною применения противофильтрационной облицожи и приканального дренажа// Гидротехнические сооружения и вопросы эксплуатации оросительных систем сб науч тр / ЮжНИИГиМ - Новочеркасск, 1987 - С 67 - 74 (авюр 50%)

34 Косиченко Ю М , Ищенко А В , Абуханов А 3 Прогноз подтопления левобережной надпойменной террасы нижнего бьефа плотины Юмагузинского водохранилища// Мелиорация антропогенных ландшафтов / НГМА - Новочеркасск, 2001 - Т 15 Экологические аспекты природопользования - С 135 - 145 (автор 40%)

35 Ищенко А В Ильченко Е И Опыт применения дренажно-разгрузочных устройств (ЦРУ) облицовок каналов и оценка их эффективности // Мелиорация антропогенных ландшафтов сб науч тр /НГМА - Новочеркасск, 2002 - Т 17 Рациональное использование земельных и водных ресурсов Юга России - С 135 - 147 (автор 80%)

36 Бондаренко В JI, Гутенев В В , Ищенко А В и др Оценки экологической безопасности шламонакопителсй при воздействии на геологическую среду// Проблемы региональной экологии -2005 -№5 -С 94-103 (автор 30%)

37 Ищенко А В Решение задач установившейся фильтрации в ломаномяпре грунтовой плотины методом отектрсощродинамических аналошй и на персоналкам компыстфе//Изв вузов Сев -Кавк Регион Техн науки 2006 Прил № 8 С 88 -95

38 Ищенко А В Дренажные устройства, обеспечивающие безопасность защитных покрытий покрытий каналов и грунтовых плотин// Изв вузов Сев - Кавк регион Техн науки -2006 -Прил № 5 - С 100-106

39 Ищенко А В Оптимальный уровень надежности противофильтрационных облицовок оросительных каналов // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия сб ст ФГНУ «РосНИИПМ»/ - Новочеркасск 2006 - Вып 36 С 82-89

40 Ищенко А В , Вишневский В В , Косиченко М Ю Расчет фильтрационной безопасности грунтовых плотин с использованием пакета прикладных программ // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия сб ст ФГНУ «РосНИИПМ»/ - Новочеркасск 2006 - Вып 36 С 89-96 (автор 35%)

41 Ищенко А В , Косиченко М Ю , Шевченко Т В Прогноз возможного загрязнения реки Кундрючья при наращивании дамб золоотвала Несветай ГРЭС// Пути повышения эффективности орошаемого земледелия сб ст ФГНУ «РосНИИПМ»/ - Новочеркасск 2006-Вып 36 С 183-189 (автор 35%)

42 Косиченко Ю М , Полякова J1 С , Ищенко А В Оценка безопасности регулирующего водохранилища (Ростовскою моря)// Охрана и возобновление гидрофлоры и ихтиофауны сб ст / Академия проблем водохозяйственных наук России, Вып 6 /НГМА -Новочеркасск, 2007 -С 107-112(автор 35%)

43 Ищенко А В Безопасность противофильтрационных защит различных типов гидротехнических сооружений/ Материалы международной научно-практической конференции «Роль природообустройства сельских территорий в обеспечении устойчивого развития АПК» Часть II - М МГУП, 2007 С 54-60

4 Научные работы е других изданиях

Подписано в печать Объем 2 0 уч изд листов

01 07 2008г

Формат 60x84 Заказ № 444

1/16

Тираж 100 экз

Типография НГМА, 346428, г Новочеркасск, ул Пушкинская, 111

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОТИВО-ФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ В КОНСТРУКЦИЯХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

1.1 .Применение противофильтрационных устройств на оросительных каналах и анализ их недостатков.

1.2.Основные схемы конструкций противофильтрационных устройств на водоемах, грунтовых плотинах и накопителях промышленных отходов.

1.3.Анализ и оценка эффективности противофильтрационных устройств облицованных каналов.

1.4.Анализ методов расчета фильтрации и эффективности противофильтрационных устройств в водоемах, грунтовых плотинах и накопителях отходов.

1.5.0бзор работ в области оценки надежности противофильтрационных устройств на оросительных каналах и гидротехнических сооружениях.

Выводы по главе.

ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЛИЦОВОК КАНАЛОВ ЮГА РОССИИ.

2.1.Методика проведения натурных исследований фильтрационных потерь через облицовки.

2.2.Результаты натурных обследований нарушений противофильтрационных облицовок при эксплуатации оросительных каналов.

2.3.Результаты исследований фильтрационных потерь из облицованных каналов.

2.4.Статистический анализ натурных данных работоспособности облицовок на действующих каналах.

2.5.Натурные наблюдения неустановившейся фильтрации через повреждения бетонопленочной облицовки.

2.6.Анализ эффективности облицовок и КПД крупных каналов.

2.7.Пример оценки эффективности применения противофильтра-ционного покрытия при реконструкции Донского магистрального канала.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. РАСЧЕТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ОБЛИЦОВОК КАНАЛОВ.

3Л.Выбор рациональных конструкций ПФУ при реконструкции каналов в земляном русле.

3.2.Выбор типа противофильтрационной защиты конструкции ПФЗ при реконструкции каналов в облицовке.

3.3.Разработанные и рекомендуемые рациональные конструкции противофильтрационных облицовок на каналах.

3.4.Повышение противофильтрационной эффективности облицовок оросительных каналов.

3.5.Рекомендуемые конструкции дренажных устройств облицовок каналов.

3.6.Обоснование оптимального уровня надежности противофильтрационных облицовок каналов.

3.7.Методика расчета водопроницаемости бетонопленочных противофильтрационных облицовок каналов.

3.7.1.Основные стадии и фазы фильтрации из каналов с противофильтрационными покрытиями.

3.7.2.0сновные виды возможных повреждений и нарушений противофильтрационных облицовок.

3.7.3.Теоретическая модель водопроницаемости бетонопленочного противофильтрационного покрытия канала.

3.7.4.Расчет водопроницаемости основных типов противофильтра-ционных облицовок каналов.

3.7.5.Модель водопроницаемости бетонопленочной облицовки повышенной надежности с экраном из геомембраны в гидравлической постановке.

3.7.6.Расчет неустановившейся напорно-безнапорной фильтрации через повреждение бетонопленочной облицовки.

Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ И КОНСТРУКЦИЙ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ НА ВОДОЕМАХ И НАКОПИТЕЛЯХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ.

4.1. Анализ натурных данных эффективности и надежности противофильтрационных экранов водоемов и накопителей отходов.

4.2.Рациональные конструкции противофильтрационных экранов водоемов и накопителей промышленных отходов с применением пленки и геомембран.

4.3.Оценка эффективности противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов с пленочными противо-фильтрационными экранами.

4.4.Противофильтрационная эффективность грунтовых экранов накопителей промышленных отходов с учетом самозалечивания трещин.

4.5.Рациональные схемы противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов.

4.6.Фильтрационный расчет фильтрующего элемента в противофильтрационной стенке.

4.7.Расчет фильтрации из накопителя промышленных отходов с грунтовой дамбой, горизонтальным дренажом и фильтрующим элементом в противофильтрационной стенке.

4.8.Экспериментальные исследования противофильтрационных и дренажных защит накопителей промышленных отходов.

4.8.1 .Исследование эффективного варианта защиты грунтовых вод от загрязнения отходами золоотвала.

4.8.2.Модельные фильтрационные исследования для группы шламонакопителей АО «НчГРЭС, АО «НЗСП» и золоотвалов Несветай ГРЭС.

4.8.3.Пример оценки эффективности противофильтрационной защиты полигона твердых промышленных отходов Новочеркасской

ГРЭС.

4.9.Методика оценки подтопления территорий в нижнем бьефе водохранилищ с учетом влияния противофильтрационных устройств.

4.9.1. Общие положения при оценке фильтрационной прочности грунтовых плотин водохранилищ с противофильтрационными устройствами.

4.9.2.Оценка фильтрационной прочности грунтовых плотин водохранилищ с противофильтрационными устройствами в теле и основании.

4.9.3.Результаты расчета фильтрационной прочности грунтовой плотины с противофильтрационными устройствами.

4.9.4.Моделирование и расчеты влияния фильтрации из вышерасположенного водохранилища и подпора грунтовых вод за счет противофильтрационной завесы в основании грунтовой плотины нижерасположенного водохранилища на подтопление населенных пунктов.

Выводы по главе.

ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАЩИТ НА КАНАЛАХ, ВОДОЕМАХ И НАКОПИТЕЛЯХ ОТХОДОВ.

5.1. Рекомендации по повышению эксплуатационной надежности противофильтрационных облицовок каналов.

5.2. Рекомендации по повышению эксплуатационной надежности противофильтрационных защит водоемов и накопителей промышленных отходов.

5.3. Оперативный контроль технического состояния грунтовой плотины по условиям фильтрационной прочности с использованием данных наблюдений.

5.4. Сравнительные технико-экономические показатели устройства противофильтрационной защиты при реконструкции каналов.

5.5. Оценка эколого-экономического эффекта противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов.

5.6. Внедрение и апробация результатов исследований.

Выводы по главе

Актуальность проблемы. В водохозяйственном комплексе страны общие потери воды при транспортировке достигают 8 км3/год, более половины которых приходится на фильтрацию из оросительных каналов. Это вызывает подъем уровня грунтовых вод в приканальной зоне, подтопление прилегающих населенных пунктов, вторичное заболачивание и засоление земель.

Только на территории Южного и Северо-Кавказского Федеральных округов имеется более 60 крупных каналов комплексного и мелиоративного назначения, а протяжённость каналов составляет 23 тыс.км. При этом из общей протяжённости каналов лишь 30 % имеют противофильтрационные покрытия. В соответствии с "Водной стратегией России на период до 2020 г." предполагается вдвое уменьшить удельные потери при транспортировке за счет реконструкции систем водоподачи и устройства облицовки каналов.

В ближайшие годы (2010-2015 гг.) в соответствии ФЦП «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов, как национального достояния России» предусматриваются широкомасштабные работы по реконструкции и строительству первой и четвертой очередей Большого Ставропольского, Донского магистрального и Саратовского каналов, где на участках в земляном русле будут выполнены противофильтрационные покрытия.

В связи с этим в современных условиях особую актуальность приобретает проблема борьбы с фильтрацией из оросительных каналов.

При эксплуатации различных водоемов вследствие фильтрации и фильтрационных деформаций наблюдается более 30-40 % аварий и разрушений грунтовых плотин, а также возможны подтопления нижерасположенных поселков вследствии локального трещинообразования или повреждения проти-вофильтрационных устройств в теле и основании плотины.

Для предотвращения загрязнений грунтовых вод от фильтрата отвалов и накопителей отходов используются различные компоновочно-конструктивные решения противофильтрационной и дренажной защиты (экраны, стенки, завесы, дренажи).

Анализ существующих типов противофильтрационных устройств свидетельствует, что во многих случаях они характеризуются малой эффективностью, что обусловлено несовершенством их конструкций, вероятностью тре-щинообразования или повреждения в процессе строительства и эксплуатации.

Решение этих проблем невозможно без применения современных конструкций различных противофильтрационных устройств (ПФУ) в виде облицовок, экранов, противофильтрационных стенок и завес.

Работа выполнена в соответствии с важнейшими научно-исследовательскими программами:

- ГКНТ СМ СССР по заданию 0.85.06.03.05Н1 «Разработать рекомендации по противофильтрационным, берегоукрепительным и дренажным мероприятиям на крупных каналах»;

- фундаментальных и приоритетных исследований развития АПК РФ по заданию 03.02.02.03 «Разработать научно обоснованные мероприятия по безопасному функционированию и предотвращению загрязнения грунтовых вод и водотоков из накопителей сельскохозяйственных и промышленных отходов».

Степень разработанности проблемы в научной литературе. Общетеоретические, методологические и научно-практические исследования эффективности и надежности каналов, водоемов, накопителей, дамб и грунтовых плотин, их ПФУ и дренажа представлены в трудах отечественных и зарубежных специалистов: С.Ф. Аверьянова, А.Г. Алимова, К.Н. Анахаева, В.И. Ара-вина, Н.В. Арефьева, В.Н. Бухарцева, В.В. Ведерникова, H.H. Веригина, A.JI. Гольдина, В.Д. Глебова, В.Н. Жиленкова, И.М. Елшина, Ю.М. Косиченко, И.Е. Кричевского, Г.М. Ломизе, Ю.П. Ляпичева, Ц.Е. Мирцхулавы, В.П. Недриги, С.Н. Нумерова, H.H. Павловского, Л.Н. Рассказова, Д.В. Стефанишина, C.B. Сольского, О.М. Финагенова, P.P. Чугаева, В.И. Штыкова, В.Ф. Ван Асбека, Д. Брауна, Н. Дэскулеску, М. Хики, Г. Васкетти, А. Скуеро, Б. Джонса, Ф. Форх-геймера и др.

Для борьбы с фильтрацией из каналов, водоемов и накопителей отходов в последние 30-35 лет достаточно широкое применение нашли традиционные конструкции противофильтрационных устройств — бетонные, железобетонные, асфальтобетонные, грунтопленочные и бетонопленочные покрытия. Практика их применения показала, что наиболее эффективными из них являются грунтопленочные и бетонопленочные покрытия. Однако, они характеризуются недостаточной эксплуатационной надежностью вследствие частой повреждаемости тонкого пленочного элемента.

За рубежом (США, Чехия, Италия, Германия, Израиль, Египет, Франция, Португалия и др.) в отличие от России находят широкое применение геомембраны, представляющие собой полимерный рулонный материал из полиэтилена, бутилкаучука, битумно-полимерных композиций толщиной от 1 до 3 мм. Такие материалы по сравнению с пленочными, имеющими толщину до 0,2-0,3 мм, характеризуются большей долговечностью, значительным сопротивлением прокалыванию, высокой гибкостью, деформационной способностью и про-тивофильтрационной эффективностью.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является разработка и научное обоснование новых и совершенствование существующих конструкций противофильтрационных устройств гидротехнических сооружений на основе комплексных экспериментально-теоретических исследований.

Для достижения цели решались следующие задачи: -обобщить данные по оценке противофильтрационной эффективности и эксплуатационной надежности грунтопленочных и бетонопленоч-ных покрытий на каналах, водоемах и накопителях;

- провести натурные исследования водопроницаемости и противофильтрационной эффективности бетонопленочных облицовок каналов и уточнить КПД действующих облицованных каналов; развить теорию водопроницаемости противофильтрационных конструкций и на ее основе разработать методику оценки эффективности облицовок оросительных каналов;

- провести расчетную оценку противофильтрационной эффективности бетонопленочной облицовки с геомембраной;

-усовершенствовать существующие и разработать новые рациональные конструкции элементов противофильтрационных облицовок, экранов и дренажных устройств каналов, водоемов и накопителей ПО;

- выполнить исследования по обоснованию типов дренажа накопителей ПО и усовершенствовать методы их фильтрационного расчета;

-провести оценку влияния фильтрации из водохранилищ на динамику подъема уровня грунтовых вод и подтопление территорий в нижнем бьефе;

- разработать практические рекомендации по повышению эффективности ПФУ оросительных каналов, водоемов и накопителей ПО.

Объект и предмет исследований. Объектом исследования явились крупные каналы Ростовской области (ДМК, Бг-Р-7, Бг-Р-8) и Ставропольского края (БСК-3, БСК-4) и др.; золоотвалы (Новочеркасской, Невинно-мысской, Несветайской ГРЭС), шламоотвалы Новочеркасских (электродного, магнитного, синтетических продуктов) заводов; Юмагузинское водохранилище, водохранилище "Ростовское море" и др.

Предметом исследований являются противофильтрационные устройства на каналах, водоемах и накопителях промышленных отходов.

Выполненные исследования относятся к п.4 и п.6 Паспорта специальности 05.23.07- Гидротехническое строительство.

Теоретической и методологической основой работы послужили теоретические и экспериментальные, лабораторные и натурные исследования, включающие следующие методы:

-фильтрационных расчетов, основанные на использовании способов фрагментов, фильтрационных сопротивлений и теории функции комплексного переменного;

-математической статистики и теории вероятности для статистической оценки полученных результатов натурных наблюдений;

-физического моделирования задач фильтрации на экспериментальных установках;

-натурных исследований водопроницаемости облицовок каналов.

Основные положения, выносимые на защиту:

-результаты натурных исследований водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок ряда каналов юга России;

-методика расчета водопроницаемости бетонопленочных и бетонных противофильтрационных облицовок каналов с применением пленочных материалов и геомембран и определения технического КПД облицованных каналов;

-методика обоснования выбора рациональных противофильтрационных облицовок, позволяющая определять оптимальные значения их коэффициентов фильтрации, удовлетворяющие требованиям экономичности;

-результаты экспериментальных исследований по определению рациональной схемы противофильтрационной и дренажной защиты накопителей ПО;

-конструктивные решения рациональных противофильтрационных облицовок каналов, дренажных устройств, инженерной защиты грунтовых вод от фильтрата из накопителей ПО, новизна которых защищена 15 авторскими свидетельствами и патентами;

-методы фильтрационного расчета накопителей ПО с противофильтра-ционными устройствами и оценки противофильтрационных свойств экранов при наличии нарушений сплошности в пленочном и в грунтовом противо-фильтрационном элементе;

-методика оценки влияния фильтрации из водохранилищ на динамику подъёма уровня грунтовых вод и подтопление территорий в нижнем бьефе;

-рекомендации по повышению эксплуатационной надежности противофильтрационных защит на каналах и накопителях отходов.

Научная новизна заключается в следующем:

1 .Разработаны и обоснованы новые и усовершенствованные конструкции бетонопленочных облицовок каналов и грунтопленочных экранов водоемов и накопителей с применением защитных прокладок из геотекстиля и про-тивофильтрационного элемента из геомембраны. По ряду предложенных решений получены патенты и авторские свидетельства.

2.Разработана методика расчета водопроницаемости и получены аналитические зависимости для основных типов бетонопленочных облицовок каналов, позволяющие определять потери воды на фильтрацию из облицованных каналов и осуществлять их технико-экономическое сравнение.

3.На основе использования целевой функции затрат и риска повреждений противофильтрационного элемента установлен оптимальный уровень эффективности облицовок с пленочным экраном и геомембраной и разработан алгоритм выбора целесообразного типа облицовок.

4.Разработан способ повышения противофильтрационной эффективности бетонопленочных облицовок на действующих каналах за счёт инъекции подплитного пространства цементно-песчано-зольным составом.

5.Предложены конструкции дренирующе-разгрузочных устройств для облицовок, которые позволяют повысить их устойчивость за счет предупреждения выпора плит при быстрой сработке уровня воды в канале.

6.Обобщены результаты натурных исследований по количественной оценке осредненных значений коэффициентов фильтрации противофильтра-ционных облицовок на действующих каналах.

7.Получены расчетные зависимости для определения параметров фильтрующего элемента в конструкции противофильтрационной стенки накопителей отходов и проведена теоретическая оценка противофильтрационной эффективности пленочных экранов рациональных и комбинированных конструкций и грунтовых экранов с учетом кольматации трещин.

8.Получены результаты экспериментальных исследований эффективности противофильтрационных устройств и накопителей ПО в условиях воздействия грунтового потока.

9.Дана оценка влияния фильтрации из водохранилищ на динамику подъема уровня грунтовых вод и подтопление территорий в нижнем бьефе.

Личный вклад. Диссертационная работа является результатом более чем 20-летних (1986-2009гг.) исследований автора, выполненных в отделе ГТС ЮжНИИГиМа, на кафедре ГТС и в лаборатории моделирования фильтрационных процессов при кафедре гидравлики и инженерной гидрологии НГМА. Постановка задач исследований, их решение теоретическими и экспериментальными методами, анализ и обобщение полученных результатов осуществлены лично автором.

Автор принимал непосредственное участие в полевых исследованиях на каналах БСК-3, БСК-4, ДМК, АзМК, Бг-Р-7, Бг-Р-8, Юмагузинском водохранилище, регулирующем водохранилище «Ростовское море», накопителях промышленных отходов и золоотвалах Новочеркасской ГРЭС, Невинномысской ГРЭС, Несветай ГРЭС и др.

В проведении некоторых экспериментальных и теоретических исследований принимали участие аспиранты Т.А. Капустина, С.А. Апальков, Е.О. Скляренко, которые под руководством автора защитили кандидатские диссертации. При постановке ряда задач, рассмотренных в настоящей работе, и подготовке диссертации автор получил ценные советы и научные консультации от ведущих ученых НГМА, РосНИИПМ, КБГСХА, ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева» и МГУП.

Практическая значимость работы:

1.Предложены новые и усовершенствованные конструкции и способы повышения эффективности противофильтрационных облицовок и экранов каналов и накопителей.

2.Получены количественные оценки водопроницаемости основных типов противофильтрационных облицовок каналов и рекомендуемые допускаемые значения их осредненных коэффициентов фильтрации, характеризующие оптимальный уровень надежности облицовок.

3.Разработаны практические рекомендации по повышению эффективности и надежности бетонопленочных облицовок крупных каналов, в том числе, включены в нормативные документы.

4.Результаты исследований апробированы и внедрены в течение 19862008 гг. на 16 мелиоративных и гидротехнических объектах (каналах, плотинах и накопителях промышленных отходов).

5.Применение разработок автора способствует повышению экологической устойчивости природных систем.

6.Суммарный фактический и ожидаемый экономический эффект составил около 40,0 млн руб в ценах 2001-2008 гг.

Апробация результатов. Результаты исследований автора по теме диссертации докладывались на 15 научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе на научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) «Проблемы строительства и инженерной экологии» (Новочеркасск, 2000), конференции, посвященной 100-летию профессора М.М. Скибы (Новочеркасск, 2002), межвузовской научно-практической конференции НГМА «Проблемы гидрологии и гидротехники» (Новочеркасск, 2002), международных научно-практических конференциях в Институте гидротехники и мелиорации УААН (Киев, 2004), в СПбГПУ и ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (Санкт-Петербург,2004,2009, 2010), на научно-практическом семинаре в РосНИИПМ «Обеспечение безопасности ГТС мелиоративного назначения» (Новочеркасск, 2006), на научно-практическом семинаре «Безопасность гидротехнических сооружений» в МГУП (г. Москва, 2007), на Международной научно-практической конференции «Строительство-2008-2010» РГСУ (г. Ростов-на-Дону, 2008-2010), на научно-практической конференции «Инновационные технологии повышения эффективности мелиоративных систем и безопасности гидротехнических сооружений» ПНИИЭМТ (г. Волгоград, 2010) и др.

Основные положения диссертации отражены в двух монографиях: «Повышение эффективности и надежности противофильтрационных облицовок оросительных каналов» и «Обеспечение фильтрационной безопасности и эффективности противофильтрационных устройств гидротехнических сооружений» общим объемом 28,3 п.л.; а также в научных статьях и изобретениях объемом более 42 п.л., в том числе автора - 25 п.л.

Общий объем публикаций автора составил 53,3 п.л.

Достоверность научных результатов. Основные положения, выводы и рекомендации научно обоснованы с позиций теории фильтрации, теории вероятности и математической статистики. Лабораторные исследования проводились по общеизвестным методикам с использованием стандартного оборудования. Приборы, применяемые при проведении натурных и лабораторных исследований поверены и аттестованы в метрологическом центре.

Достоверность результатов подтверждается результатами экспериментальных и натурных исследований.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы составляет 350 страниц. Материал диссертации содержит 36 таблиц, 64 рисунков и 4 приложения. Список литературы состоит из 227 наименований, в том числе 29 - иностранных авторов.

Основные результаты состоят в следующем:

1 .На основании аналитического обзора исследований в рассматриваемой области установлено, что существующие типы противофильтрацион-ных устройств в виде облицовок, экранов, противофильтрационных стенок, завес и ядер в ряде случаев недостаточно эффективны, что обусловлено несовершенством их конструкций, вероятностью трещинообразования или повреждения в процессе строительства и эксплуатации.

2.Проведены обширные натурные исследования ряда каналов Ростовской области и Ставропольского края. Анализ полученных данных позволил оценить потери на фильтрацию, КПД, параметры водопроницаемости и трещиноватости облицовок каналов.

3. На основе использования целевой функции затрат и риска повреждений противофильтрационного элемента установлен оптимальный уровень эффективности облицовок с пленочным экраном и геомембраной и разработан алгоритм выбора целесообразного типа облицовок.

4.Для каналов, водоемов и накопителей промышленных отходов предложены новые, а также усовершенствованные конструкции противофильтрационных облицовок и экранов повышенной надежности с применением геомембран толщиной 1,0-2,5 мм, обладающих высокой сопротивляемостью прокалыванию и обеспечивающих наибольший противофильтрационный эффект.

5.С целью повышения водонепроницаемости эксплуатируемых бето-нопленочных облицовок каналов усовершенствован способ инъектирования подплитного пространства цементно-песчано-зольным составом, который позволяет' обеспечить снижение коэффициента фильтрации облицовки до 10 раз.

6.Автором разработаны дренирующе-разгрузочные устройства для облицовок каналов на участках с высоким уровнем стояния грунтовых вод, которые позволяют предупредить выпор плит при резком сбросе воды в канале. 0

7.Предложена гидравлическая модель водопроницаемости бетонопле-ночных облицовок каналов в гидравлической постановке с учетом различных гидравлических сопротивлений при движении фильтрационного потока через свободный х:од "трещина - подплитное пространство — повреждение экрана - грунтовое основание". Модель учитывает случайный характер их распределения по площади облицовки как для редких событий по закону Пуассона.

Разработана методика расчета водопроницаемости и технической эффективности основных типов противофильтрационных облицовок каналов (бетоноплёночных и бетонных).

8.Сравнение расчетных данных для облицовки с экраном из геомембраны с натурными данными бетонопленочной облицовки с пленочным экраном на, канале БСК-3 свидетельствует о существенном снижении осред-ненного коэффициента фильтрации облицовки практически на три порядка и повышении коэффициента эффективности более чем на два порядка.

Анализ отечественных и зарубежных исследований позволяет заключить, что срок службы традиционных конструкций бетонопленочных облицовок с, применением полиэтиленовой пленки составляет до 50 лет, а при использовании геомембран увеличится до 100 лет и более.

9.Разработан способ расчета фильтрации из накопителя промышленных отходов с грунтовой плотиной, горизонтальным дренажем и окнами из фильтрующего материала в противофильтрационной стенке и рассмотрены расчеты по оценке противофильтрационной эффективности плёночных и грунтовых экранов накопителен промышленных отходов.

Ю.Проведены экспериментальные исследования эффективности применения дренажной и противофильтрационной защиты для котлована с зо-лоотходами на примере Новочеркасской ГРЭС, на основании которых предложен комбинированный вариант, включающий направляющие противо-фильтрационныё стенки и перехватывающий горизонтальный дренаж.

11.Разработана методика оценки влияния противофильтрационных устройств на подтопление территорий в нижнем бьефе водохранилищ. Разработанная методика использована в проекте Юмагузинского водохранилища при оценке эффективности противофильтрационных устройств в теле и основании каменно-земляной плотины для различных неблагоприятных случаев. "

12.Для оценки эксплуатационной надежности противофильтрационных устройств в грунтовых плотинах и дамбах предложена методика расчёта фильтрационной прочности грунтовых плотин с малопроницаемым ядром и противофильтрационной завесой в основании, которая позволяет рассчитывать необходимые характеристики фильтрационного потока и проверить основные условия фильтрационной прочности грунта их тела и основания. • .

13 .Разработан комплекс мероприятий и практических рекомендаций по повышению эффективности и надежности противофильтрационных устройств на каналах, водоемах и накопителях отходов, проведению наблюдений на грунтовых плотинах и дамбах с ПФУ для оценки нештатных ситуаций и выявления возможных нарушений их работоспособности, экономический эффект от "внедрения в производство составил около 40,0 млн руб.

272

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенных автором теоретических экспериментальных и натурных исследований разработан и обоснован комплекс технических решений, связанных с выбором рациональных конструкций противо-фильрационных устройств гидротехнических сооружений.

1. A.c. 1532645. СССР, Е 02 в 1/02. Устройство для измерения фильтрационных потерь./ Ищенко A.B., Галицкий P.P., Косиченко Ю.М., Рыбалкин В.А (СССР).- № 4398887/23-15;Заявлено 28.03.88; Опубл. 30.12.89, Бюл. №48.

2. A.c. 1477818 СССР, Е 02 ВЗ/12. Устройство для дренирования бето-ноплёночной облицовки / Ищенко A.B., Салженикина И.Н., Галицкий P.P., Куковская Л.Т. (СССР). № 4291172/30-15; Заявлено 30.06.87; Опубл. 07. 05. 89, Бюл. № 17.

3. A.c. 1430447 СССР, Е 02 В 3/16. Дренирующая облицовка оросительных и осушительных каналов / Ищенко А. В., Евстратов H.A., Косенко Т.С., Марчук В.М. (СССР). №4137996/29-15; Заявлено 22.10.86, Опубл. 15.10.88, Бюл. № 38.

4. А. с. 1328423 СССР, Е 02 В 5/02, 3/12. Дренирующее устройство облицовки оросительного канала/ Ищенко А. В., Марчук В.М. (СССР). -№ 4038618/29-15; Заявлено 18.03.86, 0публ.07.08.87, Бюл. № 29.

5. А. с. 1413180 СССР, Е 02 В 3/16. Устройство для дренирования плит/ Ищенко А. В., Косенко Т.С. и Капустина Т.А. (СССР). № 4077375/2915; Заявлено 10.06.86, Опубл.30.07.88, Бюл. № 28.

6. А. с. 1138448 СССР, Е 02 В 3/12, Е 02 В 3/16. Бетоноплёночная одежда откосов гидротехнических сооружений/ Косиченко Ю. М., Ищенко A.B., Максимов Ю.А. (СССР). № 3641017/29-15; Заявлено 12.09.83, Опубл. 07.02.85, Бюл. № 5.

7. А. с. 1281626 СССР, Е 02 В 3/16. Способ создания противофильтра-ционной облицовки канала/ Косиченко Ю. М., Ищенко А. В.(СССР). -№ 3954196/29-15; Заявлено 26.06.85, Опубл. 07.01.87, Бюл.№ 1.

8. А.С.1213118 СССР, Е 02 В 3/16, 3/04. Способ создания водонепроницаемой облицовки/ Косиченко Ю.М., Ищенко A.B., Н.А.Евстратов (СССР).-№ 3793997/29-15,Заявлено21.09.84. Опубл. 23.02.86. Бюл. № 7.

9. А. с. 1289952. СССР, Е 02 В 5/02, 3/16. Способ создания противо-фильтрационной облицовки канала/ Косиченко Ю.М., Ищенко A.B., Галицкий P.P. (СССР).-№ 3935298/29-15; Заявлено 22.07.85. Опубл. 15.02.87. Бюл. № 6.

10. А. с. 1298293. СССР, Е 02 В 3/12. Способ создания сборной облицовки откосов гидротехнических сооружений./ Ищенко A.B., Косиченко Ю.М., Галицкий P.P., Облогин А.Н (СССР).- № 3908358/29-15; Заявлено 11.06.85. Опубл. 23.03.87. Бюл. № 11.

11. А. с. 1477819. СССР, Е 02 ВЗ/16. Способ ремонта бетонной облицовки на просадочных грунтах/ Ищенко A.B., Евстратов H.A., Косенко Т.С., Кривошлыков Б.О (СССР).- № 4242764/29-15; Заявлено 12.05.87; Опубл. 07.05.89. Бюл. № 17.

12. А. с. 1569367. СССР, Е 02 В 3/16, 3/12.Способ создания противофи-льтрационной облицовки канала / Рыбалкин В.А., Ищенко A.B., Косиченко Ю.М., Евстратов Н.А (СССР). № 4428273/23-15; Заявлено 20.05.88; Опубл. 07.06.90. Бюл. № 21.

13. Пат. RU 2293455 С2. Российская Федерация. МПК А01В79/02(2006.01), А01В 79/00(2006.01). Способ залужения золоотвалов текст. / Ищенко А.В, Иванова Н.А, Турина И.В, Бирюков В.В, Скляренко Е.О.

14. Заявитель и патентообладатель НГМА. № 2005110469/12; Заявл. 11.04.2005; Опубл. 20.02.2007, Бюл. № 5.С.2. Ил. 1.

15. Аверьянов С.Ф. Фильтрация из каналов и ее влияние на режим грунтовых вод. М.: Колос, 1982. - 237 с.

16. Айрапетян P.A. Проектирование каменно-земляных плотин. Л.: Энергия, 1975.-375 с.

17. Арефье6 Н.В. Неустановившиеся режимы в бьефах и каналах/в кн. Использование водной энергии: Учебник для вузов/ Под ред. Ю.С.Васильева- 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат,1995. 608с.: ил. (8разд.)

18. Алиев К.А. Резервы экономии оросительной воды на Украине// Мелиорация и водное хозяйство, 1989. № 8. - С. 29-30.

19. Алимов А.Г. Ультразвуковой контроль водонепроницаемости бетона мелиоративных гидротехнических сооружений в процессе эксплуатации. Гидротехническое строительство. 2009. № 4. С. 23-28.

20. Аликин В.Г. Фильтрационный расчет комбинированного дренажа в неоднородных основаниях плотин из грунтовых материалов.// Конструкции грунтовых плотин и методы их возведения: сб. науч. тр./ ВНИИ ВОДГЕО. М., 1987. - С. 34-35.

21. Алтунин B.C., Бородин В.А., Ганчиков В.Г., Косиченко Ю.М./ Защитные покрытия оросительных каналов. Под. ред. B.C. Алтунина.-М.: Аг-ропромиздат, 1987, 1988.-160с.: ил.

22. Анахаев К.Н. Совершенствование конструкций, методов расчетного обоснования и проектирования противофильтрационных устройств грун-товых плотин // автореф. дис.д-ра. техн. наук. — М., 1997. -53 с.

23. Анахаев К.Н., Амшоков Б.Х., Ищенко A.B. О фильтрационном расчете земляных плотин с ядром// Гидротехн. стр-во. 2006. - № 5. - С. 26-34

24. Анахаев К. Н., Ляхевич Р. А., Ищенко А. В. Фильтрационный расчет земляной плотины с комбинированным дренажом// Гидротехн. стр-во.-2006. -№ 1.- С. 35-38.

25. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Фильтрационные расчеты гидротехнических сооружений. М.: Госстройиздат, 1955. 456 с.

26. Баламирзоев А.Г. Развитие теории и методов прогнозирования суффозионных деформаций при фильтрации в трещиноватых основаниях гидротехнических сооружений// автореф. дис. д-ра. техн. наук. М., 2006. - 32с.

27. Белов В.А. Научное обоснование мелиорации малых водоемов и их инженерной защиты// автореф. дис. д-ра техн. наук. Новочеркасск, 2001.-45с.

28. Беллендир E.H., Сольский C.B., Никитина Н.Я. Методические указания по проведению анализа риска гидротехнических сооружений.//Стандарт предприятия. СТП ВНИИГ. 230.2.001-00. Санкт-Петербург. Изд. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 2000, С. 87.

29. Беллендир E.H., Ивашинцов Д.А., Стефанишин Д.В., Финагенов О.М., Шульман С.Г. Вероятностные методы оценки надежности грунтовых гидротехнических сооружений. СПб. : Изд-во ОАО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева», 2003. 2004 т.1,.т.2

30. Бойчаров Ю.У., Косиченко Ю.М., Сергеев Б.И. Применение пленочных противофильтрационных экранов для ремонтных работ Большого Став-ропольского канала //Гидротехническое строительство, 1981. № 6. - С. 40-43.

31. Бондаренко B.JL, Ищенко A.B., Бандурин В.А. Модельные исследования воздействия шламонакопителей на геологическую среду// Мелиорация и водное хозяйство: материалы науч. практ. конф./ НГМА. Новочеркасск: 2005. - Вып. 4, т.2 - С. 69-76.

32. Бондаренко В.Л., Ищенко A.B., Бандурин В.А. Модельные исследования воздействия шламонакопителей на геологическую среду// Мелиорация и водное хозяйство: материалы науч. практ. конф. «Повышение эффективности использования орошаемых земель Юж.

33. Федер. округа» (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН),30 сент.2005 г. РАСХН, Отд-ние мелиор., водн, и лесн. хоз-ва, ФГОУ ВПО НГМА. Новочеркасск: ООО НПО «Темп», - Вып. 4. т.2. -С. 69-76.

34. Бондаренко В.Л., Гутенев В.В., Ищенко A.B., Бандурин В.А. Оценки экологической безопасности шламонакопителей при воздействии на геоло-гическую среду// Проблемы региональной экологии.- 2005. № 5.-С. 94-103.

35. Бочевер Ф.М., Орадовская А.Е. О форме ареалов загрязнения подземных вод при фильтрации из удлиненного бассейна// Тр. ВНИИ ВОДГЕО, вып. 70 "Научные исследования в области инженерной гидрологии" М., 1977.

36. Бочевер Ф.М., Лапшин H.H., Орадовская А.Е. Защита подземных вод от загрязнения. М.: Наука, 1979. 254 с.

37. Васильев C.B. Гидродинамический расчет фильтрации из асимметричных хранилищ промышленных стоков// Вопросы фильтрационных расчетов гидротехнических сооружений. Сборник № 5. — М.: Стройиздат, 1973. Сб. 5 С. 106-115.

38. Васильев С.М. Повышение экологической безопасности способов орошения для формирования устойчивых агроландшафтов в аридной зоне// автореф. дис. д-ра. техн. наук. Волгоград, 2006, - 35с.

39. Васильев C.B., Веригин H.H., Глейзер Б.А. и др. Методы фильтрационных расчетов гидромелиоративных систем. М.: Из - во «Колос», 1970.-440с.

40. Вед ерников В.В. Теория фильтрации и ее применение в области ирригации и дренажа. М. Л.: Госстройиздат, 1939. — 248с.

41. Веригин Н,Н. Потери на фильтрацию и подпор грунтовых вод в каналах и водохранилищах СССР// Прогноз подтопления и проектирования мероприятий по его предотвращению: Сб. научн. тр. ВНИИ ВОДГЕО. М., 1986. - С. 5-8.

42. Вовк A.A., Черный Г.И., Кравец В.Г. Действие взрыва в грунтах.-Киев: Наукова думка, 1974. 207с.

43. Вызго М.С. Гидравлический расчет фильтрации из каналов и про-тивофильтрационного слоя / АН Каз. ССР. Алма-Ата, 1959.— 38с.

44. Галицкий P.P., Ищенко A.B. Комбинированные типы противофильтрационных облицовок. Сборник научных трудов ЮжНИИГиМа «Гидротехнические сооружения и вопросы эксплуатации оросительных систем». Новочеркасск. 1987. — С. 74-80.

45. Гвенетадзе А.Р. Долговечность пленочных экранов в облицовках каналов. Гидротехника и мелиорация. 1979. - № 5. - С. 23-25.

46. Глебов В.Д. Противофильтрационные конструкции грунтовых гидротехнических сооружений //Гидротехническое строительство. 1985. — № 1. С. 17-20.

47. Гольдин A.JT, Рассказов JI.H. Проектирование грунтовых плотин. /Учебное пособие М.: Изд-во АСВ/ 2001.- 384с.

48. Горбачев P.M. Натурные определения фильтрации из каналов, экранированных бетонопленочной облицовкой// Средазгипроводхлопок. — Ташкент, 1974. Вып. 5. - С. 108 - 113.

49. Долгушев И.А. Повышение эксплуатационной надежности оросительных каналов. М.: Колос, 1975. —136с.

50. Духовный В.А. Водохозяйственный комплекс в зоне орошения, Формирование, развитие. М.; Колос, 1984. - 255с.

51. Дэскулеску Н. Рациональное распределение воды в оросительной сети. -М.: Колос, 1982. 158с.

52. Елшин И.М. Полимерные материалы в ирригационном строительстве. -М.: Колос, 1974.- 192 с.

53. Жиленков В. Н., Гуляева JL В., Овчинников А. Б. О влиянии на водопроницаемость трещин шероховатости их стенок. // Труды координац. совещаний по гидротехнике: JL, Энергия, вып. 48, 1970. С. 45 - 52.

54. Жиленков В.Н. О закономерностях фильтрации воды по трещинам в бетонных конструкциях// Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 68, 1971.

55. Жиленков В.Н. О некоторых возможностях уменьшения фильтрационных утечек через глинистые экраны золоотвалов и хвостохранилищ. — Труды координационных совещаний по гидротехнике /ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева. Л., 1977. Вып. 113. - С. 7989.

56. Ищенко A.B., Скляренко Е.О. Исследование взаимодействия чистого грунтойого потока и загрязненного фильтрата из золоотвала // Изв. вуз. Сев. Кавк. регион. Техн. науки. - 2005. - № 4. - С. 116-17.

57. Информационный сборник.- М.: ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2008.65.3оценкоА.Ф.Противофильтрационная эффективность бетонных облицовок каналов. ГиМ, 1983.С.

58. Ищенко A.B. Экспериментальные исследования водопроницаемости бетонопленочных облицовок. В кн.: Гидротехнические сооружения ороси-тельных систем и их эксплуатация / ЮжНИИГиМ, Новочеркасск, 1984. С.8

59. Ищенко А.В., Вишневский В.В. Расчеты и исследования аварийных ситуаций противофильтрационных устройств каменно- земляной плотины. //Водное хоз-во России. Екатеринбург. 2005. - Том 7, № 4,- С.415-428.

60. Ищенко А.В. Анализ потерь на фильтрацию и КПД крупных облицованных каналов.// Водное хоз-во России. Екатеринбург. 2006.- Том № 1.-С. 53-61.

61. Ищенко А.В. Проблемы строительства и инженерной экологии. Материалы научно-практической конференции, посвященной 70 -летию строительного факультета / Юж. -Рос. гос. техн. ун-т (НПИ) -Новочеркасск: НОК, 2000, 321 с.

62. Ищенко А.В. Дренирующие устройства оросительно-осушительных каналов (ДУК-20) Проспект ВДНХ СССР./Юж. науч. произ. об-ние по гидротехнике и мелиорации. М. 1988. ЦБНТИ Минводхоза СССР - 8с.

63. Ищенко A.B. Дренажные устройства обеспечивающие безопасность защитных покрытий каналов и грунтовых плотин// Изв. вузов. Сев. Кавк. Регион. Техн. науки. - 2006. - Прил. № 5. - С. 100-106.

64. Ищенко A.B. Решение задач установившейся фильтрации в ломаном ядре грунтовой плотины методом электрогидродинамических аналогий и на персональном компьютере//Изв. вузов. Сев. Кавк. Регион. Техн. науки. —2006. Прил. № 8. С. 88-95.

65. Ищенко A.B., Сьсляренко Е.О. Конструктивные схемы противофильтрационной защиты накопителей отходов и фильтрационные расчеты их эффективности.// «Гидротехническое стр-во».- 2007. № 3. - С. 21 -25

66. Ищенко A.B., Скляренко Е.О. Оценка эффективности противофильтрационной защиты накопителей промышленных отходов с использованием пленочных и грунтовых экранов// Водное хозяйство.2007. № 1.с. 18-38.

67. Ищенко A.B. Теоретическая модель водопроницаемости бетонопленочнош противофильтрационного покрытия канала // Изв. вуз. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2007. № 1. С.93-98.

68. Ищенко A.B. Оптимальный уровень надежности противофильтра-ционных облицовок оросительных каналов// Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ»/ -Новочеркасск: 2006. Вып. 36. - С. 82-89.

69. Ищенко A.B. Экологический мониторинг полигона твердых промышленных отходов НчГРЭС /А.В.Ищенко, Е.О.Скляренко, Т.А.Богуславская и др. //Охрана и возобновление гидрофлоры и ихтиофауны: сб.ст.- Новочеркасск, 2007. Вып.6.- С. 43

70. Ищенко A.B. Повышение эффективности и надежности противо-фильтрационных облицовок оросительных каналов: монография// Изв. вуз. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. 2006. - 211 с.

71. Ищенко A.B. Обеспечение фильтрационной безопасности и эффективности противофильтрационных устройств гидротехнических сооружений: монография// Ростов - н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2007. -256 с.

72. Ищенко A.B., Косиченко М.Ю., Вишневский В.В. Оценка фильтрационной прочности грунтовой плотины с противофильтрационными устройствами в основании// Известия ВНИИГ. 2009. Т. 255. 8 с.

73. Ищенко, A.B. Гидравлическая модель водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок крупных каналов// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2010. Т. 258. 11с.

74. Капустина Т.А. Совершенствование противофильтрационной защиты на оросительных каналах и природоохранных сооружениях, автореф. дис.канд. техн. наук. Новочеркасск, 1996 — 24 с.

75. Кветная И.А., Самофалов Д.П., Хайтов Р.Д. Обеспечение защиты природных вод в районах размещения полигонов твердых бытовых отходов. С. 225-236

76. Колганов A.B., Косиченко Ю.М. Гидравлическая эффективность и надежность оросительных каналов. М.:Из-во «Рома», 1997. - 160с.

77. Кондратьев В.Ф. Фильтрационный расчет дамб обвалования хвостохранилищ, возводимых на отвалах /В.Ф. Кондратьев, И.В. Захарченко // Строительство водонапорных сооружений из грунтовых материалов: тр. / ВОДГЕО. М.: ВОДГЕО, 1983. - С.49-52.

78. Кононов И. В. Расчет качества облицовок по КПД канала и уровню грунтовых вод. // Гидротехника и мелиорация, № 7, 1978. С. 27 31.

79. Кононов И. В. Сравнительная оценка методов определения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов. М.: ЦБНТИ МВХ СССР, экспресс-инф., сер.1, вып. 6, 1984. С. 17-26.

80. Кривошлыков Б.О., Евстратов H.A., Ищенко A.B., Косенко Т.С. Установка для контроля качества противофильтрационных экранов повышенной водопроницаемости НПО "Югмелиорация", 1988. ВДНХ СССР 2 с.

81. Кононов И.В. Расчет качества облицовок по КПД канала и уровню грунтовых вод.- Гидротехника и мелиорация, 1978, № 7, С. 27-31.

82. Кремез С.А. Опыт строительства и эксплуатации малых водохранилищ в ЦЧО. Воронеж: Изд-во Воронежского ун та, 1965. -138с.

83. Косиченко Ю.М. Обеспечение противофильтрационной эффективности и надежности облицовок оросительных каналов. Доклады ВАСХНИЛ, 1988, № 3. С. 41 - 43.ф

84. ЮЗ.Косиченко Ю.М., Бондаренко В.Л., Ищенко A.B. и др. Оценка надежности плотины Юмагузинского гидроузла с точки зрения фильтрации// Водное хозяйство России. 1999. Т. 1. - № 4. - С. 374379.

85. Косиченко Ю.М., Бондаренко В.Л., Ищенко A.B. Эффективность и надежность работы каменно-земляной плотины по критериям фильтрационной безопасности/ Водное хоз во России. - Екатеринбург, 2001. -Т. 3,№ 4.-С. 338-344.

86. Косиченко Ю.М., Бондаренко В.Л., Ищенко A.B. Фильтрационная безопасность каменно-земляной плотины на реке Белой. Водное хозяйство России. № 4. 1999. — 6 с.

87. Юб.Косиченко Ю.М., Абуханов А.З., Ищенко A.B., Омелаев Т.Ю. Исследования эффективного варианта защиты от загрязнения грунтового потока золошлаковыми отходами Новочеркасской ГРЭС// Изв. вуз. Сев.- Кав. регион. Техн. науки. 2001. № 2. - С. 96-100.

88. Косиченко Ю.М., ИщенкоА.В., Салженикина И.И. Оценка эффективности дренажных устройств комбинированных противофильтрационных облицовок В кн.: Гидротехнические сооружения и вопросы эксплуатации оросительных систем/ ЮжНИИГиМ, Новочеркасск. 1986. -10 с.

89. Косиченко Ю.М., Ищенко A.B. Дренажное устройство бетонопленочных облицовок оросительных каналов Ростовский ЦНТИ/ инф. листок № 249863 -3 с.

90. Косиченко Ю.М., Ищенко, A.B. и др. Оценка вероятности сценариев аварий с разрушением напорного фронта проектируемой секции золошлакоотвала // Чрезвычайные ситуации. Промышленная и экологическая безопасность. 2008. № 1. С. 78 87.

91. Косиченко Ю.М., Бондаренко В.Л., Абуханов А.З., Ищенко A.B. и др. Прогноз влияния Юмагузинского водохранилища на подтопление населенных пунктов в речной долине.// Изв. вуз. Сев-Кавк. регион. Техн. науки. 2003. - № 4. - С. 62-67.

92. Косиченко Ю.М., Бородин В.А., Ищенко A.B. Инструкция по расчету водопроницаемости и эффективности противофильтрационных облицовок каналов. Союзгипроводхоз, ЮжНИИГиМ. М., 1984. - 95с.

93. Косиченко Ю.М., Бондаренко В.Л., Ищенко А.В., Полубедов С.Н., Косиченко М.Ю. Исследование фильтрации через каменно-земляную плотину Юмагузинского гидроузла на реке Белой// Изв. вуз. Сев-Кавк. регион. Техн. науки. 2000. — № 3, - С. 67-72.

94. Косиченко Ю.М., Ищенко А.В. К оценке неустановившейся фильтрации через противофильтрационные облицовки каналов// Изв. вуз. Сев-Кавк. науч. центр высш. школы. Техн. науки. — 1986. № 1.— С. 22-25.

95. Косиченко Ю.М., Ищенко А.В. и др. Методика обоснования и выбора противофильтрационных мероприятий и дренажных затрат на каналах/ Новочеркасск: ЮжНИИГиМ, НИМИ, 1986, -112с.

96. Косиченко Ю.М. Каналы переброски стока России. Новочеркасск : НГМА, 2004. 470 с.

97. Лаврик В.И., Савенков В.Н. Справочник по конформным отображениям, Киев: Наукова думка, 1970. - 252с.

98. Ляпичев Ю.П. Оценка безопасности строящейся каменно-набросной плотины Богучанской ГЭС природообустройство// ФГОУ МГУП. -2008. № 1.-С. 47-54

99. Ломизе Г.М. Фильтрация в трещиноватых породах.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1951.- 127 с.

100. Мелещенко Н.Т. О расчете фильтрации через земляные плотины по методу проф. Павловского H.H. // Гидротехническое строительство. №№2,-3, 1932,-С. 21-24

101. Методика определения критериев безопасности гидротехнических сооружений// Иващенко., Царев A.A. и др. М., 2001.-24 с.

102. Мхитарян A.M. Теория и расчет фильтрации через земляные плотины. Дис. д-ра техн. наук. М., 1951. 47с.

103. Мирцхулава Ц.Е. Надежность гидромелиоративных сооружений. М.:Колос, 1974.279 с.

104. Михеев П.А., Омелаев Т.Ю. Фильтрационный расчет накопителей промышленных стоков /Проблемы и перспективы развития мелиорации: материалы per. науч. практ. конф. посвящ. 95-летию мелиор. образования на Юге России. - Новочеркасск: НГМА, 2002. -С. 77-80.

105. Мурашко А.И., Митрахович А.И., Довнар C.B. и др. Осушение земель вертикальным дренажем. Минск: Ураджай, 1980. - 245 с.

106. Науменко И.И. Надежность сооружений гидромелиоративных систем: учеб.пособие для вузов.- Киев: Вища школа, 1990. 239с.

107. Нгуен Тхань Дат. Напряженно-деформированное состояние каменных плотин с железобетонными экранами// автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 2004.-24с.

108. Недрига В.П., Покровский Г.И. Метод фильтрационного расчета высоких плотин из местных материалов на горизонтальном водоупоре // Тр. ВОДГЕО. М., 1976. - Вып. 52. - С. 37-40.

109. Недрига В.П., Анахаев К.Н. Расчет фильтрации в трапецеидальных ядрах каменно-земляных плотин. — В сб.: Конструкции грунтовых плотин и методы их возведения./ тр. ин-та "ВОДГЕО". М., 1987. - С. 29-31.

110. Недрига В.П. Инженерная защита подземных вод от загрязнения промышленными стоками. М.: Стройиздат, 1976.— 95 с.

111. Недрига В.П. Эффективность грунтовых экранов водохранилищ, располагаемых на подрабатываемых территориях / В.П. Недрига,

112. B.Г.Аликин // Строительство водонапорных сооружений из грунтовых материалов: тр. / ВОДГЕО. М., 1983.- С. 3-5.

113. Недрига В. П., Гаджиев В. Б. О некоторых моделях течения воды в различных по форме одиночных вертикальных трещинах и расчёте расхода и скорости потока в них. / "Исследование плотин из грунтовых материалов",-М., 1981.-С. 156-162.

114. Нельсон-Скорняков Ф.Б. Фильтрация в однородной среде. М.: Советская наука, 1949. 567 с.

115. Островская С.С. Структурно-механические свойства цементно-зольных и цементно-зольно-песчаных растворов инъекционного формирования. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук Ростов н/д. РИСИ, 1985.-199с.

116. Павловский H.H. Теория движения грунтовых вод под гидротехническими сооружениями и ее основные приложения. Собр. соч., т.2.М. Л., 1956. -771с.

117. Попов М.А., Румянцев И.С. Природоохранные сооружения. М.: «Колосс», 2005. - 520 с.153 .Покровский Г.И. Возведение плотин направленным взрывом. М.: Недра, 1974,- 112 с.

118. Полубаринова Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.: Наука, 1977, - 664 с.

119. Полубедов С Н. Особенности водопроницаемости бетонных и бетонопленочных защитных покрытий оросительных каналов//Автореф. дисс. канд. техн. наук, Новочеркасск, 2001. 23с.

120. Пониматкин П.У., Хейфец В.Б. Сооружение противофильтрационной завесы траншейным способом// Гидротехническое строительство, 1963, №6.-С. 10-13.

121. Полад-Заде П. А., Грищенко Н.С., Чаталбашев П.П. Опыт строительства крупных каналов.- М.: Колос, 1982. — 208 с.

122. Поляков С.А. Надежность противофильтрационных облицовок и экранов и применением пленочных материалов на оросительных каналах и водоемах: //Автореф. дисс. канд. техн. наук. Новочеркасск, 1993, -26 с.

123. Пустыльников Я. А. О расчете фильтрационных потерь из экранированных каналов // Гидравлика и гидротехника.- Киев, 1969. № 8. С. 115.

124. Радченко В.Г., Заирова В.А. Каменно-земляные и каменно-набросные плотины. Л. Э. ВНИИГ, 1971.

125. Разумов Г.А. Проектирование и строительство горизонтальных водозаборов дренажей. М.: Стройиздат, 1988. — 240 с.

126. Рассказов Л.Н., Анискин H.A., Желанкин В.Г. и др. Фильтрация в грунтовых плотинах в плоской и пространственной постановке.// Гидротехническое строительство, № 11, 1989.

127. Рассказов Л.Н., Орехов В.Г., Правдивец Ю.П., Воробьев Г.А., Малахов В.В., Глазов А.И., Гидротехнические сооружения, Часть 2, Москва, Стройиздат, 1996. 344с.

128. Рекомендации по проектированию и строительству противофильтрационных экранов золоотвалов и накопителей производственных сточных вод электростанций (П 82-79/ВНИИГ.-Л.: 1980. -78 с.

129. Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации пленочных противофильтрационных устройств накопителей сточных вод промышленных предприятий /ВНИИ ВОДГЕО, СевНИИГиМ, ВНИИВодполимер. М., 1978. 71с.

130. Резник В.Б. Новые материалы и конструкции на основе полимеров в водохозяйственном строительстве. К.: «Будивельник», 1987. — 176 с.

131. Розанов H.H., Царев А.И., Михайлов Л.П., Соколов И.Б. Проектирование и строительство больших плотин. Аварии и повреждения больших плотин. ЭАИ. Ташкент, 1986.

132. Розанов H.H. Плотины из грунтовых материалов. М., Стройиздат, 1983.

133. Романов A.B., Селюк Е.М. Аналитические методы прогноза фильтрации промышленных стоков из шламохранилищ и накопителей // Вопросы фильтрационных расчетов гидротехнических сооружений. Сборник №5. -М.: Стройиздат, 1973, С. 78-95.

134. Руководство по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем. (ВТР-П-7-75)// Союзводпроект М., 1975. - 50с.

135. Стефанишин Д.В. Оценка надежности и безопасности гидротехнических объектов в рамках теории риска и системного анализа: Автореферат дисс. на соискание ученой степени докт.техн. наук.С.Пб.:ВНИИГ,1998.

136. Сольский C.B., Стефанишин Д.А., Финагенов О.М., Шульман С.Г. Надежность накопителей промышленных и бытовых отходов. Санкт-Петербург: Изд-во ОАО «ВНИИГ им.Б.Е. Веденеева», 2006. С.304.

137. Сольский C.B., Лопатина М.Г. Конструкции элементов грунтовых плотин, обеспечивающие надежную работу гидротехнических сооружений в условиях марганцевого заиления// «Гидротехническое стр-во».- 2009.—№ 6. С. 15-21.

138. СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. Раздел 5.3.Обоснование надежности и безопасности ГТС. Риски аварии.

139. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 32с.

140. СНиП 2.02.02-85. Основание гидротехнических сооружений. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 48с.

141. СНиП 2.06.03-85.Мелиоративные системы и сооружения ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 60с.

142. СНиП 3.07.03-85. Мелиоративные системы и сооружения ЦИТП Госстроя СССР, 1986. 16с.

143. СНиП 2.01.28-35. Полигоны по обеззараживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проективанию.-М.: ЦИТПГосстоя СССР, 1985. 16с.

144. Скуеро A.M., Васкетти Г.Л. Геомембраны хорошо зарекомендовавшие себя водонепроницаемые системы на гидротехнических сооружениях// Международный дайджест по гидроэнергетике и плотинам, 2007, с. 59-68.

145. Угинчус A.A. Расчет фильтрации через земляные плотины. ГЭИ, М. — Л., 1960.

146. Форостов М.В. Оценка влияния золошлакоотвала Новочеркасской ГРЭС на водные ресурсы р. Аксай / М.В. Форостов, В.Н. Шкура // Мелиорация и водное хозяйство: матер, науч.-практ. конф. Том И./ НГМА- Новочеркасск, 2005. Вып. 4. - С. 54-62.

147. Хейфец В.Б., Ушаков Л.П. Сооружение траншейных стенок и диафрагм ELSE-методом //Энергетическое строительство за рубежом, 1965, №3.- С. 19-20.

148. Хлебников С.Г., Разумовская М.Р. Потери воды на фильтрацию через трещины в бетонной одежде канала. // Тр, ГрузНИИГиМ, Тбилиси: вып. 22, 1963.-С. 375-380.

149. Чарный И. А. Строгое доказательство формул Дюпюи для безнапорной фильтрации с промежутком высачивания. Доклады АН СССР, 29, № 6, 1951, С. 937-940.

150. Чернышевская Л.Е. Создание водосберегающих конструкций каналов оросительных систем// Автореф. докт. дис. Киев. 2006 с.

151. Чугаев P.P. Земляные гидротехнические сооружения. JL: Энергия, 1967.-460 с.

152. Чумаганов А П. Повышение надёжности конструкций полимерных плёночных противофильтрационных устройств в гидротехнических грунтовых сооружениях на основе изучения их повреждаемости ://Автореф. дис. канд. техн. наук. Ленинград, ЛПИ, 1987,— 30с.

153. Шанкин П.А. Расчёт фильтрации в земляных плотинах. М.-Л., 1947, -179 с.

154. Шестаков В.М. Теоретические основы оценки подпора, водопонижения и дренажа. М.: МГУ, 1965. — 232 с.

155. Шкура В.Н., Сенчуков Г.А. и др. Мелиорация земель. Новочеркасск: НГМА, 1998.-С. 57-69.

156. Шкура В.Н. Об актуальных вопросах мелиораций водных объектов // В сб. «Гидротехническое строительство» НГМА, Новочеркасск, 2003, -С. 3-8.

157. Штыков. В.И. Научные основы и методы гидравлического расчета специальных конструкций мелиоративных систем// Автореф. дис. докт. техн. наук, Лениград., 1989. 36с.

158. Штеренлихт Д.В. Гидравлика / Изд. 2-е, кн. 1, 2. М.: Энергоатом-издат, 1991.

159. Щедрин В.Н., Косиченко Ю.М., Колганов A.B. Эксплуатационная надежность оросительных систем. М.:ФГНУ « Росинформагротех», 2005, - 392с.

160. Эристов B.C. Аварии гаготин.//Энергохозяйство за рубежом. № 5, сент. окт. 1966.

161. Дьянков Зравко (Болгария). Определяне на фильтрацията през облицованите канали. "Хидротехника и мелиорации", № 9,1963.

162. Ковач Ю., Балашази J1. (Венгрия). Статистические характеристики трещиноватых скальных пород. // Киев, "Наукова думка", сб. докл. III междун. симпозиума "Фильтрация воды в пористых средах", ч. 1, 1978. -С. 145 159.

163. Ван Асбек В.Ф. Применение битумов в гидротехническом строительстве./ Перевод с нем. С.Н. Попченко и В.В. Эйсмонт. «Энергия», Ленинградское отделение, 1975.

164. Яценков Б., Вита А. (Польша). Фильтрация жидкости с изменяющейся вязкостью через пористые среды. // Киев, "Наукова думка", сб. докл. III междун. симпозиума "Фильтрация воды в пористых средах", ч. 1, 1978. -С. 110-116.

165. Blimd Н., Inspection galleries in earth and rockfill dams. Water Power and dam Construction, 1982. Vol. 34, No 4. P. 25-31.

166. Bernell L. Measurements in the Missouri dam a Rockfill structure with wet-compacted moraine core. VIII International Congress on Large Dams, Edinburgh, 1964, Vol. 11; Q. 29, R. 18. P. 314-333.

167. Casagrande L. Naherungsverfahren fur Ernitelung der Sickerung in geschutten Dämmen auf undurchlässiger Solche. Bautechnik. 1934. Jg. 12, H. 15,205-208.

168. Camboa J., Benassini A. behaviour of Netzhaulcoyotl dam during construction. PASCE. - "Journal of the Soil Mechanics and Foudation Division", 1967, Vol. 93, № 4, P. 211-229.

169. Dupuit J. Etudes theoriques et pratiques sur le movement des eaux. Paris, 1863.304 p.

170. Esen T., Sehum S. Foundation problems in Keban dam and the cutt-off wall. X International Congress on Large Dams. Montreal, 1970. Vol. 11, Q. 37, R. 3. P. 811-826.

171. Einsenstein Z., Zaw S. Analysis of consolidation behavior of Mica dam // Journ. of Geotevhnical Eng. Div. Proc. ASCE, 1977. Vol. 103. № 8. P. 978210. Kozeny J. Theorie und Berechung der Brunnen. // Wasserkraft und

172. Wassenwirtschaft. Jg. 28, H. 28, H. 8, 1933. S. 82-92.

173. Kulhawy F. H., Duncan J. M. Stresses and movements in Oroville Dam // Journ. Soil Mech. and Found. Eng. Proc. ASCE, 1972. Vol. 98. P. 653-665.

174. Matsumoto Takashi. Finite alement analysis of effective stress principle // Soil and Pound. 1976. Vol. 16, № 4. P. 23-34.

175. Taylor H. Bennet dam. "Engineering Journal", 1969, October. P. 25-34.

176. Webster J.L. Mica dam designed with special attention to control of craking. X International Congress in Large Dams. Montreal, 1970, Vol. 1, Q. 36, R. 30. P. 487-510.

177. Dinchake W.G. A soil cement / synthetic membrane liner for hazardous waste impoundments. Water Int., 1984, 9, № 2, P. 79-83.

178. Good D.J. Selection of soils for wick effect cover. Geotechn. and Geohydrolog. Aspects Waste Wanad.: Proc. 8th Annu. Symp., Fort Collins, Colo. Rotterdam, Boston, 1986. P. 101-109.

179. Herth W., Arndts E. Theorie und Praxis der Grundwasserabsenhung. -Berlin, 1985.

180. Tschebotarioff Gr. P. Foundations, Retaining and Earth Structures. New York. 1973,218 p.

181. Kemper W.D., Ruffing B.I., Bondurant I.A. Furrow intake rates and water management. Trans actions of the ASAE. St. Joseph, Mich, 1982, Vol. 25 №2, P. 333-339.

182. Brown J. H. Flexible membrane: an economical reservoir liner and cover. — American Water Works Association Journal, 1979, 71, № 6. P. 328-331.

183. Chuck R.T., Largest butyl zubber lined reservoiz. - Civil Engineering, 1970, 40, №5. P. 42-43.

184. Mizu Sheet. A Flexible Watertight Lining System. Mitsubishi, 1978,17 p. 225.Staff C.E. Flexible membranes useful for many purposes. - Water and

185. Pollution Control, 1974, 6. P. 79.

186. Dachler R. Über den Stromungsvorgang bei Hangguellen // Die Wasserwirtschaft. Jg. 27. H. 5 6. 1934. Wien. 41 - 43.

187. Matta G. Formules empiriques pour la determination de la surface libre dams les econlements a travers les digues en terre. Le cenie civil. T. 138. № 11. Jhin. Paris, 1961.