Насипните язовирни стени в България – настояще и перспективи



Дата02.02.2018
Размер95.1 Kb.
#53644
Насипните язовирни стени в България – настояще и ПЕРСПЕКТИВИ
Доц.д-р инж. Димитър Тошев

Университет по архитектура, строителство и геодезия, София

d_toshev_fhe@uacg.bg


  1. Изградени насипни стени

В България са изградени над 2000 язовира. От тях 215 се класифицират според изискванията на МКГЯ като големи язовири.

Както е обичайно за много страни по света насипните язовирни стени у нас преобладават. Това са всичките малки язовирни стени и 198 високи стени (171 броя земни и 26 каменнонасипни стени). Повече от 90% от високите стени у нас са насипни.

Практически всички насипни стени са проучвани, проектиране и изграждани от българските хидроинженери. Допълнително, в актива на нашите хидроинженери се включват значителен брой изравнители и защитни диги по над 400-километровия бряг на река Дунав и по вътрешните реки, както и голям брой насипни съоръжения в Сирия, Ирак, Алжир, Мароко, Либия, Куба и др.

Днес на язовирните стени, в частност на насипните, се гледа като важна съставна част от инфраструктурата на страната. Това са съоръжения, които предпазват от наводнения като ретензират и безпрепятствено провеждат речните води. Те са в основата на възобновяемите енергийни източници третирани в Протокола от Киото. Последните наводнения ни припомниха ролята на язовирите и защитните диги.

Съществуват и редица екологични проблеми, но тези които касаят конструкторите на насипни стени са използването на естествени материали за насип и глина за водоплътни елементи, при което с разработване на кариери за насипни материали се нарушават терени и земеделски земи, изчерпват се запасите от баластра в речните тераси, чието възстановяване е изключително бавно, посяга се на статичните запаси от подземни води.

В отговор на тези проблеми и по технологични съображения днес се прилагат конструкции на язовирни стени с изкуствени материали, като геомембрани от полиетилен висока плътност, асфалтобетонови ядра и екрани и стоманобетонови екрани.




  1. Конструкция

Конструкцията на насипните стени е подбирана според наличните местни материали. В планинските райони от скален насип са изпълнени най-високите язовирни стени у нас – Белмекен 98 m, Камчия 80 m, Асеновец 68 m, Йовковци 66 m, Доспат 61 m, Христо Смирненски 56 m, Златоград 54 m, Ясна поляна 48 m, Лъки 45 m изградена върху силно окарстена основа и др., традиционно с глинено ядро.

На второ място по височина са баластрените стени – Боровица 69 m с асфалтобетонова диафрагма (АБД), Дяково 57 m, Тича 55 m, Жребчево 53 m, Огняново 51 m, Среченска бара 51 m, Бебреш 48 m и др. Язовирна стена „ Боровица” висока 69 m предназначена за водоснабдяване на гр. Кърджали е първата стена у нас с АБД. Почти 20 годишната експлоатация на язовира сочи добро поведение на стената, ниски деформации и малки филтриращи дебити.

Интересна е конструкцията на най-високата язовирна „Белмекен”, каменно насипна с вертикално глинено ядро надградено с шлицова стена. Изградена е в трудни високопланински условия на кота 1920 m (фиг.1).

Фиг.1. Язовирна стена „Белмекен”
Някои стени са строени поетапно в синхрон с изграждането на напоителните полета (язовирна стена „Пясъчник” е изградена на три етапа) или според темпа на нарастване на нуждите от питейна вода (стената на язовир „Христо Смирненски” е надградена със ст.бет.стена висока 8 m). Надградени са ядрата на язовирите „Камчия”, „Лъки” и др.). Основен проблем в тези случаи е надстрояването на водоплътния елемент (ядро или екран) с корава бетонова диафрагма и реализиране на водоплътна фуга между тях.

Полимерните фолиа (геомембраните) понастоящем са обичаен противофилтрационен елемент, който намира широко приложение при хидротехническите съоръжения. Примери за това са полимерното фолио приложено за рехабилитация на язовирна стена “Бели Искър” чрез полагане на полимерна геомембрана тип „Carpi” върху водния откос, облицовка по дъното и стените на изравнител “Петрохан” и др.

Отговорен хидротехнически обект е комплексът за техническо водоснабдяване на АЕЦ “Козлодуй” състоящ се от три брегови помпени станции, двоен канал с три диги от льосови глини, циркулационни помпени станции, бризгални басейни, съоръжения за рециркулация и др.(фиг.2).

Фиг. 2. Напречен профил на двоен канал на АЕЦ «Козлодуй»

Наскоро по-съвместен проект между VERBUNDPLAN и Енергопроект Хидроенергетика бе изпълнен отбивния яз на дъговата стена „Цанков камък” висок 20 m, насипна конструкция с полимерна геомембрана.

Фиг. 3. Отбивен яз на язовир „Цанков камък”

С непочвен противофилтрационен елемент (асфалтобетонова диафрагма) са язовирните стени „Пловдивци” (гр. Рудозем) и „Нейковци” (гр. Трявна) в състояние на незавършено строителство. Предстои тяхното завършване със средства от Световна банка, както и язовирна стена „Луда Яна”, баласт рена с глинено ядро изграждана за водоснабдяване на гр. Панагюрище.

Завърши надграждане то на яз.”Смирненски” (фиг.4). Приложено е интересно техническо решение за надстрояване в конкретните топографски условия. Стената е надградена с контранасип върху въздушния откос и стоманобетонна стена с височина 8,00 m изпълнена на кампади по 12 m. Вследствие на неравномерно слягане на крайните кампади лежащи частично върху насип и върху скала са разкъсани полимерните лентови уплътнения на фугите. Водоплътността на фугите е възстановена по детайл предложен от Енергопроект - Хидроенергетика включващ залепване с ленти Хепалон.

Съществуват и сериозни проблеми. През последните години не се извършва строителство на язовирни стени на територията на страната. Нашите строителни фирми с опит в язовирното строителство изпълняват предимно екологични проекти - депа за отпадъци, пречиствателни станции, малки ВЕЦ, отстраняват се стари екологични щети от рудодобивната промишленост и урановото производство. Примери за това са извършените консервация и рекултивация на хвостохранилища “Бухово”, “Елешница”, “Бенковски – 1”, “Росен - 2” и др.


Фиг.4. Язовирна стена „Христо Смирненски”

Прекъсна се изграждането на каскада “Горна Арда” с три хидровъзела. Положително е, че в проектирането на тази каскада, реализирано до фаза технически проект, се поддържаше до известна степен опитът на нашите проектанти.

В ход е изпълнението на проект за девет водноелектрически централи от каскада “Среден Искър” в участъка от Реброво до устието на р.Габровница.

Вече десетилетия се разработват схеми за използване на водите на р.Места (трансгранична река) с язовири с насипен стени.

Работи се по възможността за използване на водите на р.Тунджа след гр.Ямбол. Балансите показват, че за задоволяване на потребностите от питейни води в Южното Черноморие трябва да се регулират водите на реките Резовска и Факийска.

Независимо от икономическите трудности застрояването на р.Дунав с двата хидровъзела на българския бряг е близка перспектива в използване на водите й за енергодобив, целогодишно корабоплаване и защита от наводнения.

След промяната в икономическата система, поради недостиг на инвестиции се преустанови строителството на четиринадесет мелиоративни язовири. Произтичащите от това проблеми са поне два: замразяване на вложените досега капиталовложения и недостатъчна сигурност на конструкцията на незавършените съоръжения. Застрашена е не само тяхната конструктивната сигурност, но и опазването на околната среда, в района на незавършените язовири като “Раков дол”, “Кюстендил” и др.

Пред завършване са язовирите „Калинките” за напояване в района на гр. Сандански и „Самуилово” в района на гр. Петрич.

Фиг. 5. Язовирна стена „Калинките”



3. Проблеми на техническата експлоатация

Понастоящем, в период на понижени темпове на хидротехническото строителство, стареене на материалите в изградените хидротехнически съоръжения и екстремни натоварвания от високи води пред нашите хидроинженери изникват нови отговорни задачи.

Има поне три важни проблема, които трябва да се съблюдават в периода на многогодишната експлоатацията на язовирите. Това се сигурността (конструктивна и технологична), стареенето на стените с произтичащата от това необходимост от тяхното поддържане и затлачването на язовирите.

Сигурността на язовирите, вкл.конструктивната сигурност и технологичната надеждност на съоръженията, са отправна точка при оценка на състоянието на хидровъзлите. Философията е, че няма нулев риск за прилежащите територии, за живота и здравето на хората и за околната среда, но той трябва да се поддържа на възможно най-ниското ниво. Язовирите са потенциално опасни съоръжения, но са изключително необходими. Показателен в това отношение е високият темп на строителство на язовири в страни с подобни климатични условия, като Турция, Иран, Китай, където се строят десетки язовири с комплексно предназначение, вкл. за борба с наводненията.

Интересно е разбирането за стареене на насипните стени, проявяващо се като вътрешна ерозия, химическа и физическа суфозия, колматация на дренажните устройства, поява на пукнатини и др. през експлоатационния живот на язовирите. Очевидно е, че без поддържане и навременно отстраняване на повреди и дефекти не може да се гарантира конструктивната им сигурност.

Затлачването засега няма осезаем ефект върху състоянието на големите наши язовири, но макар и с бавен темп на затлачване, под проектния, наносите се отлагат в опашката на язовирите, в рамките на полезния им обем, при което снижават ефективността от застрояването на съответния водоизточник. Проблемът затлачване е по-значим при малките язовири, традиционно изградени в земеделски райони с проява на ерозионни процеси във водосборната област.

Експлоатацията на насипните стени е свързана с редица проблеми като нестабилност на откосите, вътрешна и външна ерозия, суфозия в тялото и основата, втечняване на дребнозърнестите почви, неочакван размер на слягането, заливане на земи в долния участък и др. Пропуски в техническата експлоатация се наблюдават най-често при малките язовири и то предимно при тези, които са извън обсега на трите основни експлоатационни предприятия – Предприятие ”Язовири и каскади” (за енергийните язовири), „Напоителни системи” (за язовирите с основно предназначение напояване) и дружествата „В и К” (за язовирите с цел питейно водоснабдяване). Това са общините и някои индустриални предприятия, в които няма изградени структури и обучени специалисти упълномощени да провеждат техническата експлоатация на язовирите. Чести са случаите на намалена проводимост на преливниците, растителност върху откосите, голямо слягане на короната и др.

От една страна Наредба №13 от 2004 г. за условията и реда за техническа експлоатация на язовирните стени и прилежащите им съоръжения внесе законен ред и яснота в процеса на техническа експлоатация на язовирите, а от друга - настъпилите аварии при наводненията през последните години показаха неотложната необходимост от по-големи грижи за язовирите.

Отсъствие на функционираща КИС при малките язовири, както и при язовирите с временно преустановено строителство крие висок риск от аварии на стените и техните съоръжения и заливане на населени места и инфраструктурни обекти в долния участък.

Друг недостатък е, че не се формира база данни като основа на надеждна идентификация на поведението на язовирите. Много често резултатите от измерванията не се анализират веднага и не се обработват статистически. В този случай наблюденията са безполезни.


4.Перспективи

Близките перспективи в язовирното строителство и изграждането предимно на насипни стени може да се илюстрира с настоящите инвестиционни намерения за завършване на язовирните стени „Луда Яна”, „Пловдивци” и „Нейковци”. Предстоя завършването на язовир „Кюстендил”, яз. „Ракочевица” за водоснабдяване на гр. Благоевград, разглеждат се алтернативи за водоснабдяване на южното Черноморие по схеми включващи язовирите „Индже войвода” и „Раков дол”.

Разработват се схеми на водоснабдяване на Троян, Ловеч и Плевен с изграждане на язовир “Черни Осъм”. Работи се по оптимизиране на обема му. Последните разработки предлагат да се изгради висока 71,80 m каменнонасипна стена с асфалтобетонова диафрагма. Обемът на водохранилището ще бъде 18 000 000 m3.


Фиг.6. Язовирна стена „Черни Осъм” – проектен вариант


ИЗВОДИ И ПРЕПОРЪКИ


  1. През последните две десетилетия строителството на язовири в България практически бе преустановено. Липсата на опитни кадри поставя изискването пред Хидротехническия факултет на УАСГ и пред частните компании да работят за възстановяване на престижа на българските хидроинженери.

  2. Предприемат се стъпки към постепенно синхронизиране на националната нормативна база с европейските нормативи, които трябва да се насърчават.

  3. На средствата необходими за експлоатация и рехабилитация на хидротехническите съоръжения трябва да се гледа като инвестиции за сигурност, при липса на които се нанасят значителни щети на собствениците и на обществото.

  4. Оценката на състоянието на язовирните стени и съоръженията трябва да се прави периодично на базата на актуализирани хидроложки данни, промените в сеизмичната информация и нормативната база, промени в качествата на материалите в тялото и основата в резултат на стареене, промени в антропогенната дейност, поддържаната база данни от измерванията и наблюденията на КИС.



Насипните язовирни стени в България – настояще

и перспективи
Димитър Тошев

Университет по архитектура, строителство и геодезия, София

d_toshev_fhe@uacg.bg
Докладът е посветен на българския опит в изграждането на насипни стени и диги, тяхното състояние, перспективите за изграждане на нови язовири, проблемите на техническата експлоатация и пътищата за повишаване на сигурността им.

От изградените 215 високи язовирни стени 198 (90%) са насипни (броят на високите земни стени е 172 и на каменнонасипните - 26). Практически всичките над 2000 малки язовири са насипни.

Състоянието на стените е във функция от нивото на техническа експлоатация. Наводненията през 2005 и 2006 година разкриха нивото на техническа експлоатация и сигурност на язовирите. Тревожно е нивото на редица малки язовири, които се поддържат от общините и от арендатори.

Нова положителна тенденция е разкриване на експлоатационното поведение на стените, влияние на стареенето на конструктивните материали и дренажите, оценка на риска от преливане през стената, сеизмичен хазарт и риск. За големите язовири се формира база данни включваща геоложки, хидроложки, топографски и други условия и резултатите от измерванията и наблюденията.



В доклада се излагат вижданията на автора за подобряване на техническата експлоатация на язовирите, ускоряване на строителството на нови язовирни стени и понататъшно развитие на нормативната база.

- -



Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница