Дослідження сезонних деформацій греблі Дніпровської ГЕС за даними ГНСС вимірів

https://doi.org/10.23939/jgd2021.01.005
Надіслано: Березень 15, 2021
1
Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет “Львівська політехніка”
2
Кафедра вищої геодезії та астрономії, Національний університет “Львівська політехніка”

Мета. Виявити залежність між сезонною зміною температури і вертикальними та горизонтальними зміщеннями контрольних ГНСС пунктів на основі даних, отриманих автоматизованою системою моніторингу греблі Дніпровської ГЕС у період з 2016 по 2020 роки. Вихідні дані. Для досліджень використовувалися дані цілодобових ГНСС вимірів, отриманих на 16 пунктах греблі Дніпровської ГЕС у період з середини 2016 до середини 2020 року. Методика. Часові ряди ГНСС вимірів, попередньо опрацьованих системою GeoMoS, проаналізовані спеціально розробленим програмним продуктом на предмет визначення параметрів сезонних зміщень та їх взаємозв’язку із сезонними змінами температури повітря. Результати. На основі досліджень встановлено, що на циклічність деформацій дамби визначальним є вплив температури довкілля. Це стосується як горизонтальних, так і вертикальних зміщень, але при умові відсутності суттєвих змін рівня води у верхньому водосховищі. Значення екстремальних зміщень зростають ближче до середини греблі і спадають на краях. Така тенденція простежується щорічно. За даними трирічного ГНСС моніторингу греблі амплітуда піврічних горизонтальних коливань контрольних пунктів відносно осі греблі є в межах 15-18 мм. Практично усі вектори горизонтальних зміщень мають перпендикулярне розташування до осі дугоподібної греблі. У першій половині року вектори горизонтальних зміщень спрямовані на розширення греблі, а у другій половині року - на стиснення греблі. У зимовий та літній період горизонтальні зміщення хвилеподібно зростають від правого краю греблі до її лівого краю. Встановлено, що практично кожного року екстремальні відхилення, як горизонтальні так і вертикальні, відбуваються у лютому та серпні місяці. Екстремуми температури наступають швидше ніж екстремальні зміщення ГНСС станцій. Для греблі Дніпровської ГЕС горизонтальні екстремальні зміщення в середньому відстають на 37 діб, а вертикальні – на 32 доби від екстремальних температур. Очевидно температурні деформації греблі пов’язані з температурою бетонних конструкцій, яка змінюється з певним запізненням відносно температури повітря. Величини екстремальних зміщень і епохи їх прояву залежать від конструкції греблі і її технічних параметрів. Для кожної греблі ці екстремальні зміщення і епохи їх прояву будуть різними. Відповідно моніторинг цих зміщень і їхніх змін у часі є одним із критеріїв оцінки загального стану греблі. Наукова новизна та практична значущість. Виявлені у результаті проведених досліджень закономірності зв’язку між зміною температури та зміщеннями ГНСС пунктів можуть бути використані для подальших досліджень з опрацювання та аналізу даних моніторингу гідротехнічних споруд.

  1. Мороко В. М. Дніпрогес: Чорний серпень 1941 року // Наукові праці історичного факультету Запорізького національного університету. 2010. Вип. XXIX. С. 197-202.
  2. Національна доповідь про стан техногенної та природної безпеки у 2013 році. – Офіційний інформаційний портал ДСНС України: Режим доступу: http://www.mns.gov.ua/content/annual_ report_2013.html
  3. Новини Укргідроенерго. Безпека гребель. https://uhe.gov.u a/en/node/5207.
  4. Chen, Y.Q.; Chrzanowski, A.; Second, J. M. A strategy for the analysis of the stability of reference points in deformation surveys. CISM J. ACSGC 1990, 44, 141–149.
  5. Chrzanowski, A.; Szostak, A.; Steeves, R. Reliability and efficiency of dam deformation monitoring schemes. In Proceedings of the 2011 Annual Conference of Canadian Dam Association (CDA/ACB), Fredericton, NB, Canada, 15 October 2011.
  6. Corsetti, M.; Fossati, F.; Manunta, M.; Marsella, M. Advanced SBAS-DInSAR technique for controlling large civil infrastructures: An application to the Genzano di Lucania dam. Sensors 2018, 18, 2371.
  7. Drummond, P. Combining CORS Networks, Automated Observations and Processing, for Network RTK Integrity Analysis and Deformation Monitoring. In Proceedings of the 15th FIG Congress Facing the Challenges, Sydney, Australia, 11–16 April 2010; pp. 11–16.
  8. Khosravi, S.; Heydari, M.M. Modelling of Concrete Gravity Dam Including Dam-Water-Foundation Rock Interaction. World Appl. Sci. J. 2013, 22, 538–546.
  9. Mata J., Tavares de Castro A. and Sá da Costa J. (2013): Time–frequency analysis for concrete dam safety control: Correlation between the daily variation of structural response and air temperature. Eng. Struct., vol.48, pp.658–665.
  10. Milillo, P.; Burgmann, R.; Lundgren, P.; Salzer, J.; Perissin, D.; Fielding, E.; Biondi, F.; Milillo, G. Space geodetic monitoring of engineered structures: The ongoing destabilization of the Mosul dam, Iraq. Sci. Rep. 2016, 6, 37408. [Google Scholar].
  11. Oro SR, Mafioleti TR, Neto AC, Garcia SRP, Júnior CN Investigation of the influence of temperature and water level of a reservoir on the displacement of a concrete dam. International J. Appl.  Fur.  Eng.  2016; 21: 107–120. doi: 10.1515 / ijame-2016-0007.  [CrossRef] [Google Scholar].
  12. Sarkar, R.; Paul, D.K.; Stempniewski, L. Influence of reservoir and foundation on the nonlinear dynamic response of concrete gravity dams. ISET J. Earthq. Technol. 2007, 44, 377–389.
  13. Scaioni, M., Marsella, M., Crosetto, M.; Tornatore, V., Wang, J. Geodetic and Remote-Sensing Sensors for Dam Deformation Monitoring. Sensors Special Issue "Sensors for Deformation Monitoring of Large Civil Infrastructures" 2018, 18, 3682; https://doi.org/10.3390/s18113682.
  14. Tretyak K., Periy S., Sidorov I., Babiy L. Complex High Accuracy Satellite and Field Measurements of Horizontal and Vertical Displacements of Control Geodetic Network on Dniester Hydroelectric Pumped Power Station (HPPS). Geomatics and Environmental Engineering. 2015, vol. 9, no. 1, pp. 83–96. http://dx.doi.org/10. 7494/geom.2015.9.1.83.
  15. Zeidan, B. A. Effect of foundation flexibility on dam-reservoir-foundation interaction. ICASGE’15 6-9 April 2015, Hurghada, Egypt https://www.researchgate.net/publication/280308540
  16. Zhang, L.; Peng, M.; Chang, D.; Xu, Y. Dam Failure Mechanisms and Risk Assessment; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, USA, 2015; ISBN 9781118558522.
  17. Zhang, Y., Yang, S., Liu, J., Qiu, D., Luo, X., & Fang, J. (2018). Evaluation and Analysis of Dam Operating Status Using One Clock-Synchronized Dual-Antenna Receiver. Journal of Sensors2018.