Результаты решения типичных для многих водохранилищ проблем, связанных с устойчивостью склонов, гидротехнических устройств, фильтрацией тел плотин и днищ водохранилищ с помощью регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (метод ЕИЭМПЗ).

Во многих странах мира, особенно с засушливым климатом, водоснабжение решается с помощью искусственных водохранилищ. Они создаются в горных районах и на равнинах. Емкость водохранилищ увеличивается до сотен миллионов кубических метров, растет и высота плотин, достигая в ряде стран несколько сот метров. В Европе большими гидроэнергетическими ресурсами обладает Польша, Германия. По свидетельству Президента испанской фирмы «Техника гидрогеологических исследований СА (ТИГСА)» Карлоса Ордоньеса в стране насчитывается свыше 1000 крупных дамб из железобетона и естественных материалов.

В водном хозяйстве Украины в настоящее время эксплуатируется более 940 водохранилищ, суммарный объем которых составляет 54,8 куб.км. В Автономной Республике Крым построено 23 водохранилища с суммарным объемом 399,47 млн. куб.м.

В мировой практике эксплуатации водохранилищ имеется немало примеров катастрофического разрушения плотин, приведших к гибели большого количества людей. Так, плотина Сент-Френсис (США) просуществовала меньше года. Недооценка грунтов-оснований привела в 1928 г к обрушению плотины, образованию огромной волны, в которой погибли свыше 600 человек. По этой же причине произошла катастрофа на каменной плотине Бузейского водохранилища во Франции с гибелью 156 человек. Катастрофическое разрушение плотины Мальпассе в 1959 г во Франции из-за недоучета высокой водопроницаемости грунтов-оснований привело к гибели более 1000 человек.

Строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений всегда сопряжены с определенными трудностями, связанными с инженерно- геологическими или горно-геологическими условиями. В зависимости от этих условий происходят существенные изменения геологической среды, начинают развиваться неблагоприятные и опасные геологические процессы и явления, которые, в свою очередь, отрицательно влияют на сооружения, выводят их из строя и могут привести к катастрофам. Необходимо осуществлять постоянный контроль за состоянием сооружений. Обычно ограничиваются визуальным внешним осмотром или инструментальными наблюдениями за установленными реперами и марками-маяками. Таким образом фиксируются деформации, главным элементом которых являются разного рода трещины.

Изучение напряженно-деформированного состояния (НДС) пород на склонах водохранилищ, телах плотин и в зонах примыканий, в подземных выработках и на каналах имеет первостепенное значение. В связи с нестационарным режимом работы водохранилищ в течение суток, сезонов, многих лет качественная и количественная оценка НДС служит прогностическим критерием развития деформаций с последующим возникновением катастрофы. Немаловажно при этом оперативное решение данного вопроса, что на качественном уровне позволяет осуществлять метод регистрации естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ). Основными областями применения метода являются: оценка устойчивости территории по напряженно-деформированному состоянию пород, определение неоднородностей в геологическом строении, обнаружение пространственных закономерностей и глубин расположения очагов напряженности, изучение и прогнозирование опасных геологических процессов и явлений (землетрясений, оползней, горных ударов, обвалов). Метод применяют при геодинамическом картировании для выделения и прослеживания зон тектонических нарушений, выделения геодинамически активных структур. Метод ЕИЭМПЗ был включен в СНиП - справочное приложение 1.02.07 – 87, ДБН Д. 1.1-2000 и ДБН А,2.1-1-2008.

На плотине Бенинар в Испании было исследовано НДС тела плотины, оползневого склона, тоннелей разного назначения под плотиной, исследование акватории для определения зон фильтрации на дне водохранилища. По результатам проведенных исследований дана общая оценка напряженно-деформированного состояния тела плотины с зонами примыканий и оползневого склона. Полученные данные позволили спрогнозировать дальнейшее развитие оползневых деформаций на склоне и выявить зоны возможных фильтраций через тело плотины при его полном заполнении.

На плотине Тайганского водохранилища в Крыму образовался оползень. Для принятия мер по защите плотины необходимо было установить его границы, существующие и потенциальные. Выполненные исследования напряженно-деформированного состояния тела земляной плотины выявили неоднородную структуру общего поля напряжений, наличие зон повышенной напряженности пород и релаксированных напряжений, по которым сформировались неустойчивые очаги (рис.1). Оползень имел фронтальный характер, а по напряженному состоянию тела плотины мог развиваться далее. Одной из основных причин является высокие деревья, выросшие на откосе плотины.

Рис.1.Карта-схема интенсивности ЕИЭМПЗ на плотине и в акватории Тайганского водохранилища в Крыму

На Загорском водохранилище Ялтинского гидроузла были выявлены напряженно-опасные зоны на участках примыканий, на сбросном лотке. На нем наблюдаются и прогрессирующие со временем трещины растяжения, вызывающие тревогу возможного размыва нижнего основания плотины и последующей катастрофы, последствия которой можно только представить.

Таким образом, оценка с помощью метода ЕИЭМПЗ НДС различных элементов гидротехнических сооружений позволяет оперативно решать вопросы их устойчивости и принимать соответствующие экстренные меры по ликвидации возможных катастроф.

Саломатин Валерий Николаевич
доктор геолого-минералогических наук, профессор,
Заслуженный деятель науки и техники АРК,
действительный член Крымской академии наук,
академик Международной Академии энергоинформационных наук,
кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов, НАПКС