автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Защита траншей от наносов при ремонте нефтегазопроводов в прибойной зоне водоемов

РГ 6 од

РоОДдатаШШ! АКАДЕШЯ НВШ И ГАЗА им. И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи

ГОРБАТЕНКО Евгений Григорьевич

УДК' 627.523 + 550.89 (658.588 : 622.693.4)

ЗАЩИТА ТРАНШЕЙ ОТ НАНОСОВ ПРИ РЕМОНТЕ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ В ПРИБОЙНОЙ ЗОНЕ ВОДОЕМОВ

Специальность 05.15.13 "Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ"

Авторефер а т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Государственной академии нефти и газ имени И.М.Губкина и Институте гидромеханики АН Украину ,

Научный, руководитель: доктор технических наук, профеооор П.П.Бородавкин

Официальные оппоненты: ; доктор технических наук, профеооор О.Б.Шадрин кандидат технических наук, доцент -А.И.БЕмаков

Ведущее предприятие; Специализированный треот диагностики и вооотановления подводных трубопроводов "Подводтрубопровод"

Зашита диссертации состоится /^¿ур 1993 г. в -5 часов.с^о минут на заседании Специализированного, совета Д.053.27.02 по защите диссертаций на соискание учено степени доктора технических'наук по специальности ' 05.15.1 "Строительство и екоплуйтация нефтегазопроводов, баз и хран лиш" при Государственной академии нефти и газа имени И.М.Гу кина по адреоу: 117917,г.Мооква,ГСП-1, Ленинский проспект,6 оуЭ. ¿>02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Госудаг таенной академии нефти л газа имени И.М.Губкина.

Автореферат разослан "¿Рр" о^/кр-г/^ 1993 г.

Учений секретарь , Специализированного совета, д.т.н.

Г.Г.Василы

ОБЩАЯ ХАРАШРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Строительство аооруадний нефтедобывающего комплекса на континентальном шельфе имеет перспективу приоритетного развития. Условия экологии и экономическая целесообразность требуют совершенствования технологий возведения сооружений. Этой перспективой предопределяется значительный объем земляных работ, включающий разработку траншей для прокладки и ремонта подводных коммуникаций - трубопроводов к электрокабелей.

Эксплуатация морских трубопроводов, проложенных через естественные и искусственные водоемы, с увеличением количества и срока их работы становится исключительно важным родом деятельности государственного значения.

Ремонт подводных трубопроводов часто требует экстренной разработки подводной выемки, когда возможность использования мощных землеройных средств ограничена. Стоимость зешгечерпания в этом случае может превышать стоимость всех остальных видов выполняемых при этом работ. Ситуация ослолшяется поступлением в разрабатываемую выемку наносов-. Проблема борьбы с заносило стыо принимает острый характер в прибойной зоне пельфа, где вдольбереговой поток наносов тлеет максимальный расход.

Цель работы и задачи исследова.ний ■ Целью диссертационной работы является разработка способа за- . щиты временных подводных траншей от вдольберегового потока наносов, включая исследование" происходящих при этом гидролитодинамических процессов и разработку схем технического решения проблемы, а так-г±е оценку эффективности способа.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

■I) Произвести анализ известных методов цеденаправленнбго воэ действия на вдольбераговой поток наносов и расчетных зависимостей интенсивноотп аккумуляции наносов в подводных выемках.

2) Разработать методику модельных исследований процесса регу лщювапия вдодьберегового потока наносов и специальный комплекс технических средств физического эксперимента.

3) Най^и оптимальные параметры средств защиты подводной урая шеи от заносимооти и вывести расчетную зависимость эффективности их. работы .нри определенных гидролитодинамических условиях и распс .тояенаи на подводном береговом склоне.

4).Разработать конструкцию мобильного наносорегулирупцего сооружения в вариантах, -отвеча-ющих местшш условиям его использования.

5) Дать оценку влияния на окружающую среду производства подсадных аемляны* работ, выполняемых с использованием разработанного

способа'защиты от заносийости.

Научная новизна, диссертационной работы состоит в следующем:

1) На .основе исследований гидролитодинамических процессов, происходящих в прибойной зоне водоемов, изучения технологии проиг водства подводно-технических работ и анализа принципов действия различных рцпоп наносорегулирующих сооружений поставлена и решена задача (регулирования вдольборегового потока наносов, как нового активного способа защиты временных подводных траншей от занс-

, симости. .

2) разработан способ моделирования литодинамической системы береговой зоны водоема, обеспечивающий подобие натуре процессов транспорта и аккумуляции наносов в зоне расположения исследуемой спстеш соорулсши; в условиях оксперимонта.

3). Определены оптимальные габариты и параметры местсрасполо-ния наносорегулирущего сооружения.

4) Получена расчетная зависимость степени снижения ииг^нсик-сти закосшюсти подводной траншеи от технологических факторов щиты о оценкой исходных экспериментальных данных по специально .зработанному алгоритму метода математической статистики.

5) Разработаны оригинальные конструкции мобильных наносорегу рухщих сооружений для различных условий гидроли'то динамического здействия.

По материалам диссертационной работы защищено' авторскими сг.л-тельствами семь изобретений.

Практическая ценность. Предложен способ щиты временных подводных Траншей от занесения наносами, что имеет обо важное значение при производстве аварийно-ремонтных работ на фтегазопроводэх шш электрокабелях. Способ позволяет снизить до пустимого уровня интенсивность заносимости в- условиях волновою здействия, а полученная формула - предварительно'дать количест-нную оценку его эффективности в зависимости от местных условий.

Определены основные положения Технического задания на заводс-е изготовление мобильных наносорегулирующих сооружения.

Разработанные в .диссертации теоретические положения и кетоди-■ были использованы .Институтом гидромеханики АН УССР при. выполни-и НИР по проблемам 1.10.1.13, 1.10.1,15 и 1.10.1.16 в 1932-91 гг.

Способ защиты траншей от заносшоста внедрен в производство цводно-технических работ, выполняемых на днепровских водохрани-цах ССМТ "Укрречстрой" и отмечен серебрянной медалью ДЦНХ СССР.

Апробация работы. Основные результаты работы кладнпались и обеуздались на Первой межреспубликанской ко'ж^ерен-л "Комплексное изучение, использование и охранА природных'бс-тств Черного и Азовского морей" (г.1Ъстов-на-Лону, ТОЯЛ), на

'Республиканской конференции "Проблемы комплексной-застройки ЮБК" •(Севастополь, 1Э38), на заседанш научного семинара отдела прикладной гидродинамики Института гидромеханики /Л УССР (Киев, 19С5, 1933), на Всесоюзной конференции "Морские сооружения континентального шельфа" (Севастополь, 1989), на заседании кафедры автоматизации проектирования сооружений Государственной академии нефти и газа им. И.М,Губкина (ЫоскЕа, 1991).

Публикации . Ло' теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 6 в виде описаний к авторски! свидетельства: на изобретение.

О б ъ е- м работы. Диссертационная работа состоит из ¿ведения, пяти разделов, выводов, библиографии и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении излагается сущность проблемы борьбы с заносимостью подводных траншей, обосновывается необходимость комплексного подхода к ее решению. Показана актуальность -диссертационной работы, поставлена цель и в общем виде определены задачи исследований.

В'.п'в рвом разделе дан анализ существующих'и произведен пр;;ск новых перспективных методов защиты от заносимости )

подводит; выемок. В безразмерном виде теоретически исследованы различные факторы, влияющие на интенсивность аккумуляции наносов.

Рассматриваемые методы расчета заносимости представлены в форме

1

исторического обзора в .сопоставлении с развитием технологий землечерпания и укладки-трубопроводов.

Заглубление в грунт подводных трубопроводов в зоне активного переформирования дна водоема стало неотъемлемым требованием нормативных документов. От общих рекомендаций учета явления заноси-

ь

мости, например, предварительной оценки количества поступающих в траншею наносов в процентах от сметного объема, практика' потребовала перехода к научно обоснованным и точным йетодам. Запас на за-носшость становится величиной расчетной, а продолжительность занесения трашеи определяется по двум вариант им: без иодчксткК и с подчисткой. Следует отметить, что в методике расчета заносимое!и подводной траншеи, представленной в К® 163-ч33, предполагается главное изменение скорости вдольберегового точения в предела* менад уразом и линией разбивания волн, Вто условие исходит их теорнтнчео кйх положений и должно учитываться при оценке возможности использования расчетных зависимостей в случае искусстветюго осложнения подводного рельефа. Кроме ?ого нвло принят/, во внимание соотношение точности расчетных методов эаносимости и краткосрочных гидрометеорологических прогнозов.

'Широко используемыми способами, защиты от занесения йпноовш подводных траншей является упреждение эаносимости л создайте ре -зервной емкости. Первый основан на сокращении разрыва во Бремени между окончанием разработки траншеи и укладкой в нее трубопровод;!, а второй - на завышении габаритов траншеи. Оба способа индуотрна-лыш и 'реализуются в виде технологических схем произродстга землечерпательных работ, но являются пассивными, основшшъллп на разработке дополнительногй объема грунта. Однако необходимое для этого дополнительное время повышает вероятность более сильного штормового воздействия. Использование при этом мощного земйнарядц, плуга или метода направленного бурения затруднительно прй производстве аварийно-ремонтных работ или прокладке, труб большого диаметра. Рассмотрены и Другие предложения по защите от эаносимости,.а тем числе используемые для защиты морских судоходных ,-каналов и других искусственных постоянных подводных выемок. Однако все они сспря>?.е ни с затратами не соответствующими поставленной задаче.

Регулирование гидравлической структуры потока возможно пао-редетвом сооружения типа донного порога и базируется на теоретически^ предпосылках, отдельных лабораторных и натурных исследованиях црадущфования поверхостныш или донными направляющими поперечной винтообразной циркуляции. Поставленная в настоящей работе задача не имеет стандартного решения. .Поэтому для обеспечения использования на производстве выполненных теоретических и експери--ментальных доследований необходим поиск новых конструкторских , и технологических решений. По существу специфика задачи состоит в а

I '

щите от заносимости именно временных подводных выемок, что и опре деляет исходные условия. Возникла необходимость в создании принци пиально новой конструкции сооружения, отличной как по используемо му материалу, так и по технологии его возведения - мобильного ншюсорегулирующего сооружения (МОНАРС). Поставленным требованиям отвечают сооружения мягкого типа, изготовляемые из гибких полиме! них материалов. ■ •

Концентрация волновой энергии в определенных зонах донной не Однородности "преграда-выемка" и сложное переформирование' струк^з ры волнового потока предопределяют необходимость использования I рисчэтных (лотосах интегральных характеристик. Таковой является вс новой потенциал . который определяется посредствс

решения уравнения Лапласса в области Л (рис.1) с заданием граничных условий, на Э-52/ ЭЛ^ , Э-й-е ц падающего волнового 1 ля у'.- Волновой потенциал может быть разложон на составляющие:

Где и - искомые функции. Однако решение п( тавлешю}! задачи путем математической аппроксимации является тру, новыиолцшьш из-за ограниченности известных математически:: моде лой,' неадекватно описыващих волновые процессы, турбулентные эф фекти ц' транспорт наносов в прибойной зоне. В виду изложенного д лыю,":ши анализ поставленных условий выполнен автором эксперимон

Т!1ЛЬНО.

Физический эксперимент базируется на моделировании пробега ■ранспорта и осаждения наносов. Расход наносов моделируется по лрз-шлам, установленным посредством использования метода размерностей и может быть представлен в виде: 0.-с >У & {С)у 'до с - коэффициент пропорциональности,, Ч" - скорость течпш'л.в шрина рассматриваемого участка подводного берегового склона. Тл.-сим образом на базе значений критериев Фруда и Рейнольдса обозна-тг круг факторов, подлежащих учету при проведении модельных ист-хедований.

Основными факторами, подлежащими исследовали, являются:

- относящиеся к подводному береговому склону: заложенио откоса ( т •), крупность частиц грунта подвижного слоя ( ^ )|

- относящиеся н водной среде: высота волны ( к- ),'относитаи.чая

щшна волны ( X. ), угол подхода луча волны к линии берега (0 ), * .... продолжительность волнового воздействия ( Т );

- относящиеся'к подводной траншее? угол между мевду осью траншей и линией берега ( «5 ), длина защищаемого участка 'траншеи ( £у ), отстояние защищаемого участка траншеи от линии берега (■€? ), глубина траншеи ( Ьт ), заложение откосов траншеи ( Мг);

- относящиеся к МОНАРС: длина сооружения ( ), отстояние сооружения от линии берега ( ), отстояние центра сооружения от центра, защищаемого участка траншеи ( В ), угол между главной'осью сооружения и направлением движения наносов ( ), высота /сооружения

( Ль ), форма поперечного сечения ( Я° ), очертание оыу в плане (с ). Таким образом исследуемая величина может быть представлена:

у-/<рс) (2 >

Основной задачей является определение влияпия на заносимость технологических факторов. то есть -величин, которые' могут произвольно выбираться при. установке МОНАРС -с£ и 6 . Все ост&чышо факторы необходимо оценить с учетом типа морского побережья, применительно к которому будут вестись исследования, габаритон и ориента-

ции траншеи согласно требованиям нормативных документов и практики строительства нефтегазопроводов, а также параметров волнового реадмз в условиях возможности производства подводно-технических работ и'tíд. 1с тем, чтобы привести-их к обоснованным постоянным величинам или включить в число поддешцих предварительному Исследованию. К изучению принята следующая зависимость:

г*. h.cL, fe, с) (з)

где flue*.- величина, характеризующая комплекс параметров , £т , hj, rrtr в виде проектного (^-сходного) объема выемки.

Во ыо^омркаделе рассмотрены метц^ц и дано списание техники экспериментальных исследовании, использованных в работе. Основной катерная предваряет подраздел, включающий формирование апрдорнэй информации для построения модели по морфологическ /отл параметрам и особенностям учета техногенного вмешательства в естественна процесс движения вдольоерегового потока нанооов.

Иоход^ из общих законов теории подобия рассмотрены пути ро- , шения проблемы сочетания критериев по числам Фруда и Рейнольдса при моделировании движения песчаных наносов под воздействием волнового потрка. Принято целесообразным применение известного метода пространственного моделирования с искажением масштаба и использованием жидкости и наносов натуры. Метод обоснован и получил развита в 'ряде работ. Необходимость наиболее полного выявления осо- ■ бенностей. влияния отдгнышх факторов позволила отдать. предпочтение раздельному планированию ¡эксперимента, по классическому типу. О учетом т^ксго решения были назначены и этапы модельных исследований.

Рекогносцировочный этап исследований проводился в опытовом волновой бассейне размером 7,u¿3,LxO,4 метра. Волнение продуцировалось /водноиродуктором типа."качающаяся стена". Должная циркуляция родной пассы обеспечивалась направляющими щитами. Передвикной

мостикгпортал позволял вести фотосъемку-о высоты трех ; метре в'. Бассейн оборудован гидравлическим питателем наносов. Для контроля уровня воды в бассейне установлен стакац-успокоитель'с расположенным :в нем контактным датчиком. При проведении опытов поискового-и основного этапов бассейн дополнительно) оснащался специально.разработанными, автором устройствами, в том, числе .координатной рамой, многосекщюнной ловушкой наносов, моделью МОПАГС мягкого тика гид-, равлическим устройством для отбора щ)об наносов и эмитатором дна траншеи,обеспечивающим постоянство фе исходного геометрического, объема. Закрепление поверхности берегового склона осуществлялось нетрадиционным эффективным,способом. Исследования заключительного этапа проводились последовательно, в среднем и большом бассейнах, которые в плане, представляют собой соответственно•трапецию со сторонами,22,5x21,0x10,0x5,0 м. при глубине 1,2 м. и прямоугольник 43,0x32,О м. при глубине 2,0 м. На-всех этапах исследования, контроль высоты, длины и периода волны осуществлялся посредством электронной системы, а их параметры фиксировалисьна ленте Осцилографа.

Особым вопросом проведения опытов стало определение условии моделируемости отдельных явлений: первое - соотношение скоростей переформирования подводной береговой отмели под воздействием 'волнового потока расчетных параметров и наполнения подзодной .траншеи наносами и второе - выбор способа подпитки вдольбереговоро потока наносов для жесткой модели. Первая задача решена путем поставленной серии методических опытов. Разработанная схема аналгза Данных дала характеристику динамики затухания деформаций, и позволила считать попуск в три тысячи волн достаточны!,I Для начала с шовной программы опытов (рис.2). Решение второй задачи включало исследование эпюры распределения наносов по профилю подводного берегового склона и сопоставления трех вариантов подпитки потока наносов'(приз -нал лучшим и применялся способ по а.с. 1189931, разработанный с участием автора). Результат исследования представлен на рис.3.

Сопоставление эпюр вдольберегового потока наносов на жесткой и размываемой моделях свидетельствует об отсутствии полного их совпадения; что могсет быть следствием нескольких обстоятельств, в том числе различил в шероховатости поверхности подводного берегового склона и структуре фильтрационных потоков. Наблвдается некоторое смещение пиков интенсивности движения наносов. Однако в целом эпюры идентичны, что позволяет сделать: вывод о возможности качественны-ных оценок исследований поискового этапа.

В т.р етэем разделе приводится описание опытов и полученных результатов модельных исследований.

Рекогносцировочный этап исследований проводился на размываемой модели. Требовалась оценка значительного количества комбинаций па-ралетоов ксследуйдгх факторов. Это обусловило необходимость интенсификации процесса транспорта наносов путем'установления предельных для заданных условий значений уклона береговой отмели ( т-,) и угла подхода луча волны к линии берега ( б ), а также примене- , ш;е способа стабилизации вдольберегового потока наносов. При.этом .исследования носили визуальный характер. Наносорегулируидее сооружение моделировалось схематически. .Полученные результаты под'Твер- -дили теоретичес.ле предпосылки работоспособности сооружения « явились основанием для выбора минимальных и максимальных уровней независимых переменных при проведении дальнейших исследований.

Поисковый этап характеризуется инструментальной съемкой на жесткой модели при искусственной подпитке вдольберегового потока наносов, что обеспечивало возможность провести в приемлемые сроки е полном объеме программу исследований. Работоспособность сооружения определялась в сопоставлении различных вариантов его габаритов ( и ^е) и расположения относительно траншеи ( и 6 ). Бертикольный масштаб модели-был принят равным 1:25. Схема проведения 'опытов следующая: I) В рабочей зоне модели достаточно продолжительным попуском волк расчетных параметров формируется стабиль-

иый вдольбьреговой поток наносов, 2) производится разработка траншеи проектных габаритов (проба "Ансх>") ¡' 3) при отсутствии наноос-' регулирующего сооружения из траншеи отбираются наносы, оккумулиру-ющиеоя за определенный период времени (проба "А^д^ "•). которая . ориентировочно соответствует половине \1СХ , 4) поме установки наносорегулируадего сооружения определенных габаритов и в определенную позицию по отношению к траншее из поатедной отбирается наносы, аккумулирующиеся в следующих один за другим 2-х периодов' времени (пробы " у;(I), ^ = 1.2"),

Программа этапа включает исследование влияпя на интенсивность

заносимости, а точнее - на коэффициент йффектпвности.рабо.ты сооружения (Кэ = АКОНТрУ У; (О), от габаритов сооружения ( Ьс и вс ). Посредством аппроксимации экспериментальных данных получега математические зависимости:

1) К^ - - 0;9.70 + 7,917 - 6,167 Ь с . (4 )

2) - 0,748 ч 1,962 £ с., ( 5 ) которые действительны при фиксированных, не входящих в уравнение, параметрах,переменных: ' Ь. с = 0,7 Н , = 1,3 , В '= 0,5 + 1,0 б т и представлены в графическом виде на рис. 4, 5.

Установлено, что при к с / II •< 0,4 и £ с <0,9

имеет место, повышение интенсивности поступления наносов в траншею, что отражает известный эффект турбулизации потока. Аналогичный ре зультат наблюдается и при /?с / Н >0,8 в сочетании с 0^ •<1,5. Это обменяется возникновением градиентного течения в обход корня и головы сооружения. Сооружение высотой превшающей глу-,бину в месте его установки и длиной значительно превышающей длину ' траншеи, очевидно обеспечивает практически полный перехват влекомых наносов. Однако в этом случае сооружение мохет начать работать как. блокирующий элемент, создавая волновую тень и интерференцию обходящих его волновых фронтов, что долкло выэышгь потере волнами удельной энергии и образование аккумулятивной форм!.

Кроме того исследовалось влияние, очертания в плане главной 'оси наносорегулирующего сооружения, а также относительной длины волны Л'0. По-первому фактору установлено, что при подковообразном .очертании оси' выпуклоатью навстечу потоку со стрелой прогиба порядка 0,3'£ эффективность защиты в непосредственной близости ■к ,'тр'аншеЬ^повышается, но с увеличением отстояния - . резко падает. -Другие'варианты расположения оси' сооружения, как и некоторые изме-■ нения значений Л 0.для практики производства не существенны.

Константйруется, что отклонение главной оси сооружения от перпендикуляра 'к линии берега более чем на 30° вызывает увеличе-шю.заносимооти траншеи. Фотометрия д анализ кинематики энергетического.течения позволили установить закономерности развития подводного вала, разрывного течения и движение потока наносов в делом под-влиянием сооружения.

в результате проведенных исследований на основном.этапе моделирования по достаточно широкому полю факторного пространства;получены функции отклика, которые и служат основой для построения .Эмпирической формулы расчета коэффициента эффективности защиты .подводной траншеи от заносимости посредством мобильного наносоре-гулируадего сооружения по параметрам технологических факторово£и & Экспериментально установлено, что отстояние наносорегулирущего сооружения от траншеи ( В ) на величину, превышающую полуторную -длину защищаемого от занооимости ее участка,сопровождается сниже-, нием объективности работы сооружения до уровня точности измерений.

В ч е т в е. р т о м разделе методами математической статистики производится построение формулы эффектиьности защиты' от наносов и ее анализ.

.Вопрос-о наличии определенной тенденции в изменении значений вздтых из подьодной траншеи проб наносов в их последовательности {У,( и )_}■ 1''о:шо решить экспериментально-расчетным путем, для че-

го с помощью статистических методов оценить наличие регулярной составляющей в этих последовательностях. Для проверки гипотезы о наличии регулярной составляющей к иселедуемой последовательности приме-

>

нен непараметрический-метод,■инвариантный к типу, распределения элементов выборки'.'-т метод инверсий. Гипотеза принимается, так как вычисленная величина меньше • заданного квантиля вероятности 2, ¡Построешш модели предшествовало нормирование исходных данных, ^то позволило привести эмпирически полученные величины к единым начальным условиям эксперимента и общей шкале измерений, а именно: делением переменной у; (* ), С = 1,2 на соответствующее значение контрольного замера АКОНТр , ^ = 1,п. , где П. - количество опытов, а также = Аисх / АК0НТр . Модель, построенная по нормированным дан1шм, в общем виде, может быть представлена выражением: X «/ ( 6 )

Оценка структуры'формулы ( 6 ) осуществлялась последовательным перебором ряда возможных структурных соотношений с оцениванием параметров и выбором той зависимости, которая обеспечиваот миниум погрешности моделирования: т'п ( 7 )

при соблюдении условия значимости коэффициентов регрессии и адекватности исходным эмпирическим данным.

Анализу на заключительном этапе обработки экспериментальных данных подверглись семь модельных вариантов. При этом выбор структуры модели./ с помощью общепринятого критерия мияиума среднеквад-ратичэского отклонения модельных данных от'экспериментальных <5^ признан не эффективным, так как функция (5"м , являясь, монотонно убывающей, приводит к противоестественному принципу "чем модель сложнее, тем она точнее" и использовался только для оценки вариантов со сравнительно высоким уровнем, ошибки. Более точным являетсА критерий миниума смещения р который обеспечивает независш.гость выбора от набора конкретных значений ОС и определяется только свой ствами погрешности. Критерий непротиворечивости модели о предпо-

лагает гарантийное постоянство матожидаций оценок параметров модели. Таким образом, исхода из изложенных теоретических положений, выбор структуры модели производился по оледущей схеме:. Для каждой из конкурирующих моделей с помощью метода наименьших квадратов были раочитаны оценки коэффициентов, а затем вычислены'значения ■ ошибки моделирования б^2, отброшены варианты со сравнительно высоким ее уровнем. Далее предпочтение отдано модели, которая наиболее полно отвечает критериям. <} х и ^ т1аяьной

ти модели. В соответствии с этим принципом отбора лучшей оказалась модель ос ав (!8)

После выбора структуры модели следовал второй этап обработки дашгых, содержанием которого явилось проверка традиционными, из-вестныли из математической статистики, методами адекватности модели исулдшм эксперименталышм данным и значимости коэффициентов ..юдели. Оценка по 'критерию Стьюдента показала целесообразность перехода к упрощенному виду модели:

ос «« <я0 ■+ аг ¿¡г& +а3сС ( 9 )

Подтверждением правильности выполненной обработки является близость результатов, полученных для выборок^^и^|г. - на основных этапах исследования и принятой в-качестве аргумента посылку об их однородности на предварительном этапе.

Информация, содержащаяся в каадой из двух выборок, объединена посредством средних взвешенных извесишх дисперсийи г. . Вы полнив усреднение, приходим к окончательному виду модели

ОС. Ш 0^28 + 0.202 ¿п В 1- 0,186 <£ (10

Из анализа результатов (рис. 6) южно сделать вывод о хорошей аппроксимации моделью (10)- экспериментальных данных. Разработанная программа статистического анализа реалияовгша на Предварительно были выведены упрощенные формулы и дая оценок с влиянии:.! угла ориентации сооружения.

Пятый раздел посвящен разработке конструкций и технологий использования мобильных наносорегулируидих сооружений (МОНАРС) и природоохранному аспекту их применения.

вооружения типа МОНАРС могут быть эффективно, использованы при производстве йбдводно-технических работ на континентальном шельфе, >зерах и водохранилищах. МОНАРС мояет работать не только как струе-тправляющее, но и как временная подпорная стенка. Особый вид представляет сооружение, предназначенное для локализации распостране-ния взвешенных наносов, образующихся при разработке или отсылке грунта в воду.

Наличие в широком ассортименте синтетических материалов, вы-, пускаемых в настоящее время промышленностью, позволяет считать наиболее перспективным развитие-мягкого типа сооружений, МОНАРС в виде донного порога для выполнения поставленных задач должен отвечать условию устойчивости под воздействием волнового потока и активного давления грунта, огсыпаемогб из траншеи за тело МОНАРС, а также условию мобильности, то есть возможности быстрого монтажа, демонтажа и перестановки о малыми затратами сил, средств и.времени. На основании анализа известных технических решений были" приняты к разработке два варианта конструкции: в виде водоналолкяемой и грун-тоиаполняемой оболочек.

По первому варианту сооружение представляет собой цилиндрическую оболочку, оснащенную фартуком-анкером, на который отсыпают грунт при разработке защищаемой им траншни, и системой шлангов для заполнения оболочки водой при монтаже и продувки воздухом при демонтаже (рис.?). Ширина фартука-анкера достаточна велика для создания необходимой силы трения его о грунт дна водоема при действии сдвигавшего активного давления грунта засыпки и достаточно мала для извлечения из-под грунта отсыпки при всплытии оболочки на поверхность водоема после продувки воздухом. Данная разновидность МОНАРС рекомендуется для использования на акватории сзер, Еодохра-

нилищ и лиманов со незначительными волновыми воздействиями или на глубоководных участках континентального шельфа. Разработка, защищена авторским свидетачьством на изобретение & 1145087.

Сооружение грунтонаполняемого типа разработано, как основной'

I . .

вариант (рис.8). Сооружение представляет ообой оболочку цилиндричес кои формы, выполненную так, что"в рабочем.положении Она имеет две полости: внутреннюю и наружнюю, а в"демонтированном - трансформируется в одну". Внутренняя полость путем подачи в нее пульпы заполняется песком с оттоком воды через специальное устройство. При демонтаже в наружнюю полость подается воздух, а внутреняя полость при этом раскрывается по шву вдоль' сооружения и; песок выпадает на дно' водоема. Разработка защищена авторским свидетельством на изобретение № 1351988.

Серию мобильных наносорегулирундих сооружений, как и работу в целом, завершает разработка, относящаяся к охране природы. МОНАРС-ЗАВЕСА представляет собой трехполостную оболочку; в которой полости расположены'друг над другом 6 возможностью изменения общей высоты сооружения. Разработка защищена авторским свидетельством на изобретение й.1313942.

.Строительство подводных трубопроводов в береговой зоне•водоеме становится одним из видов инженерной деятельности,\способной существенно влиять на окружающую среду, разработка траншей в теле аккумулятивной формы, отделяющей, например, лиман от морЯ опасна верояз ным развитием прорвы, что влечет за собой изменение химического сос тава воды, нарушение сложившейся экологической системы, а в определенных условиях - изменение уровня воды и активацию абразии коренного берега. Применение при этом мощного земснаряда требует значительного завышения габаритов подводной траншей, что грозит. кол.е-лательными и необратимыми деформациями аккумулятивной формы.

Элементами экологически "нечпстаР технологии такде явллютей:

аайлание прилегающих к месту производства подводных земляных работ участков дна акватории, раопостранение радионуклидов и токсических веществ в случае их аккумуляции в,предшествующий период в зона раз работки грунта (например, йа водохранилищах Днепровского каскада пчже по теченйй-Дернобильской АЭС) или поврекдйние естественной поверхности дна водоема, являнцегося,субстрактом для развития биоие.-йоза, Названные факторы приводят'й гибели или ухудшению условий обитания и воспроизводства рнби, беспозвоночных, воДннх растений и могут ухудшить качество воды; отбираемой из водоема на питьевые И другйе нужды. ] .

Традиционным мероприятием по решению проблемы является запрет на определенный период или сезон производства подводных земляных работ. Однако раопостранение образующихся в процессе разработки и.г-п отсыпки грунта наносов можно локализовать посредством применения мобильных наносорегулиругацих сооружений.

основиге выводы

Способы защиты временных подводных траншей от эаносимости, используемые на практике, носят паосившй характер и сводятся к разработке дополнительного объема грунта. Применение при этом известных типой наносорегулирутадих сооружений не приемлемо в виду их капитальности.

2. Защита временных подводных траншей от заносимости по результатам диссертационной работы может быть эффективно обеспечена посредством мобильных наносорегулиругацих сооружений' типа донного порога.

3. Конструкция мобильного наносорегулирующего сооружения мягкого типа согласно описанию к авторским свидетельствам на изобретения в зависимости от условий применения может представлять собой водо- или грунтснаполняемую щшшдрическую оболочку.

4. Факторы, влияющие на интенсивность заносимости подводных траншеи под защитой мобильных нанооорегулируицих сооружений, согласно экспертной оценке, подразделяются на три группы; I) местных условий (уклон подводной части пляжа, высота волны и т.п.), 2) габаритов. сооружения, 3) технологических параметров (месторасположений наноеорегулирущого сооружения относительно защищаемого . им участка траншеи) и соответственно должны рассматриваться как исходные данные для определения граничных условий, фиксированных параметров и расчетной вавиоимости.'

В, Методом исследования гидролитодинамичесКих процессов приборной ионы в уоловиях поставленной задачи, как показало изучение ниироса, должен быть физический эксперимент с методичеокими опытами на «асткой и раздаваемой пространственной модели .'

й. Габариты и месторасположение мобильного наносорегулирующе-ги сооружения для заданных условий согласно математическим зависимостям, полученным на базе экспериментальных исследований, определяются:

1) Вноота сооружения выбирается в зависимости от глубины в месте его установки и соотношения длин сооружения и защищаемого участка траншеи. Так, например, при длине сооружения порядка полуторной Длины участка траншеи оптимальной высотой следует считать две трети глубины.

2) Длина сооружения должна, быть не менее, чем на треть длинее защищаемого участка траншеи.

3) Отстояние центра сооружения от центра защищаемого участка траншеи не должно превышать полуторную длину последнего.

4) Угол моду расположенной в плане главной осью сооружения и направлением движения вдольберегового потока наносов существенного сияния на интенсивность заносимости траншеи не оказывает, но д^лжад находиться в пределах * 30° от перпендикуляра к линии берега.

' 7. Негативное влияние производства подводних земляных работ ,при ремонте нефтегазопроводов на динамику берега и биоценоз водоема может быть локализовано посредством применения мо&ш.ннх нано-сорегулирующих сооружений.

Основное ■ содержание диссертация опубликовано в следуящих; работах:

' I. Горбатенко Е.Г. Временные подводные выемки а зоне воздействия вдольберегового потока наносов. -D сб. Проблемы транспорта наносов в береговой зоне моря. -Тез. докл. Всесоюзн. семинара. -Тбилиси: Госуниверситет, 1983. -С. 70.

2. Горбатенко Е.Г. Вопросы берегоохраны при строительстве и .эксплуатации подводных трубопроводов на водоемах.// Изв. Сев.-Кав, науч. Центр высш.школы. -1983. -С.102.

3. Горбатенко Е.Г. Временное наносорегулирующеа сооружение // Проблемы комплексной застройки ХБК: Материалы Республ. конф. -'Симферополь, 190,8.- -С.53.

4. Горбатенко Е.Г., Синеглазов В.М. Оптимальное размещение временных наносорегулируадих сооружений // Морские сооружения континентального шельфа: Сб. тез. Всесоюзн. конф. -Севастополь, J989. -С.65.

5. Защита подводных траншей от наносов / Горбатенко Е.Г., Кортиков И.А. // Просп. ВДНХ СССР. -Киев, 1989. -2с.

6. A.c. II45087, МКИ3 Е 02 Д 29/06. Устройство для защиты Под водной траншеи рт'занесения наносили / Е.Г.Горбатенко, В.В.Хомиц-кий, Ю.Н.Сокольников, И.А.Кортиков (СССР). -3532675/29-33; Заявлено 29.12.82; Опубл. 15.03.85, Бш. №10.

7. A.c. I35I988, МКИ3 Е 02 В 3/06. Подводное сооружение, способ его монтажа и демонтажа / Е.Г.Горбатенко (СССР). -4С0^6Б6/29-15 Заявлено 03.03.Н7; Опубл. 15.11.8?, Бгал. №42. _

(¿f^ttТУ». ■»»■•.

Рис. у

%

Mo

9-

Q Ç

Q . ^ lo

t§ s

JQuf/cmtttfa ¿Э ezpnps^oifuc/ /}o5So3f/o9a ¿¡ер&Ро&оРо Cft/ганег

—f— 3

<V m hit.

Pue. г

ъ-Ао-

I

i

I *

и „

4 <1

Coëweuje^fHbfM Рросрэы*/ pert? M о с) er &crroeoS'cr /ro3/7¿y/r?»и

ВЫ

Порч.

—г—

3

—г-

б 7

Мантр, ион hp.

Рис.3

Ha^ffhc)

ь

I,à

о.з Я4 qe O.r 0,3

Рис, U

с)

OÍ 0,3 1.0 /,/ U 1,3 ^

Рис. 5

МОНЯРС 6o3otianarttiper*iofo типа.

m

МОНЯРО Зрунгпонаполйяемояо типа

Pc с. <?