9.4 Организация и проведение натурных наблюдений и исследований

Натурные наблюдения и исследования гидротехнических соо­ружений регламентируются рядом нормативных документов [20, 35, 36, 37] и проводятся в период возведения сооружений и их эксплуатации. Различают: эксплуатационные наблюдения, ис­следования специальных вопросов и пусковые испытания.

Эксплуатационные наблюдения проводят для оперативного контроля работы и состояния гидротехнических сооружений.

Исследования специальных вопросов- предусматривают про­верку правильности принятых проектных, решений и предпосы­лок, уточнения теоретических положений и совершенствование методик моделирования на основе введения корректив по на­турным данным (моделирование аэрации, кавитации, вибрации, образование водяной пыли, брызг и др.)- Кроме того, они пред­назначаются для выявления дефектов, допущенных при проек­тировании или строительстве, и факторов, требующих усилен­ного контроля в дальнейшем.

Пусковые испытания проводятся в период частичного или полного ввода сооружений в эксплуатацию.

Применительно к высоконапорным гидроузлам натурные наблюдения и исследования в отдельных случаях целесообразно классифицировать по-другому. Так, Гидропроект после обобще­ния опыта проведения натурных наблюдений и исследований предложил свою классификацию (табл. 9.1), которая полнее от­ражает назначение, виды, задачи и область их применения. По данным этого института, на водосбросах высоконапорных гид­роузлов необходимо проводить комплексные натурные исследо­вания, позволяющие получить полную информацию о взаимо­действии потока с элементами сооружения, включая характе­ристики общей гидравлики, гидродинамики, кавитации, вибра­ции, аэрации, фактора времени и др. Это позволит судить о работе сооружения не по отдельным параметрам, а по комплек­су данных с учетом времени наработки сооружения.

Состав и объем натурных исследований разрабатывает про­ектная организация в период составления проекта.. Подготовка и проведение натурных исследований заключаются в следую­щем: составлении проекта и программы исследований; подготов­ке комплекта стандартных, нестандартных приборов и их калиб­ровке (тарировка); монтаже преобразователей (датчиков) на элементах сооружений и прокладке соединительных кабелей; оборудовании измерительного пункта, формировании измери­тельных каналов, контрольной калибровке и проведении измере­ний; обработке и анализе результатов измерений, составлении выводов и рекомендаций.

Проект натурных исследований включает: пояснительную записку; схемы размещения КИА; рабочие чертежи по заклад­ным частям, размещению и креплению приборов и кабельных коммуникаций; строительные чертежи необходимых помещений для размещения оборудования, спецификации на приборы и ка­бели; сметы на приборы, оборудование, пусконаладочные работы; паспорта, инструкции и необходимые сметно-финансовые расчеты.

Финансирование натурных исследований обеспечивается: в период строительства — средствами, предусмотренными проек­том; после строительства — средствами, выделенными на экс­плуатацию сооружений или целевого назначения.

При проведении натурных исследований гидротехнических сооружений используют различную КИА. Реже бывает необхо­дим всего один или несколько типов преобразователей (измере­ние уровней воды, уровней потока в водоводе и др.), а зачастую требуется устанавливать очень много аппаратуры, например преобразователи температуры, напряжений, перемещений и дру­гие для бетонных плотин или преобразователи для определения напряженно-деформированного состояния грунтовых плотин.

9.1 Классификация и характеристика натурных наблюдений и исследований (по данным Гидропроекта)

Виды	Назначение	Задачи	Область применения
Пусковые	Контрольные наб­людения	Сравнение фактических характеристик водосбросных сооружений с проектными Разработка и уточнение инструкций по временной и постоянной эксплуатации	Строительство и эксплу­атация водосбросных со- эружсний и их гидроме­ханического оборудова­ния
Эксплуатацион­ные	То же	Контроль надежности водосбросных сооружений и их гидромеханического оборудования	То же
Диагностические	Специальные ис­следования	Выявление причин отклонения контролируемых пара- Модельные исследования, метров водосбросных сооружений и их оборудования проектирование, строи- от нормативных значений гельство и эксплуатация Разработка мероприятий по обеспечению надежной водосбросных сооруже- эксплуатации водосбросных сооружений и их гидроме- ний и их гидромеханиче- ханического оборудования с учетом фактора времени ского оборудования
Методические	То же	Разработка и усовершенствование методов расчета и моделирования водосбросных сооружений и их гидро­механического оборудования	То же
Исследование но­вых конструкций водосбросных со­оружений	То же	Разработка и внедрение новых конструкций водосброс­ных сооружений и их гидромеханического оборудования	То же

Число КИА значительно возрастает с повышением напора при прочих одинаковых параметрах сооружений. К тому же, как пра­вило, применяют комплекс различных преобразователей на од­ном и том же сооружении, порядка 10... 15 и более типов. Многие измеряемые процессы являются быстроизменяющимися, поэтому требуется статистическая обработка данных. Такой объем ин­формации практически невозможно воспринять и тем более об­работать ручным способом. Поэтому для регистрации и обработ­ки информации используют различные КИА, ЭВМ [53] и пульты автоматизированной системы контроля (ПАСК). Так, при на­блюдениях за эрозионным процессом.на поверхностях, обтекае­мых высокоскоростным потоком, а также за местными размы­вами русла в период прохождения паводка дежурный оператор или ПАСК периодически включает самописцы показаний пре­образователей и контролирует готовность к работе устройств следящей системы. В случае появления недопустимых эрозион­ных разрушений или местных размывов от преобразователей поступает сигнал. При единичных сигналах о повышенных раз­мывах после паводка проводят обследование поверхностей с помощью водолазов, а при наличии множества сигналов прини­мают срочные меры по обеспечению безопасности сооруже­ний.

Аналогично поступают при достижении и фиксации предельно допустимых контролируемых факторов: динамических нагрузок, вибраций сооружений, виброперемещений, деформаций, напря­жений, сейсмических воздействий и т. д. Для определения стати­стических характеристик динамических процессов применяют специализированные ЭВМ, укомплектованные автоматическими графопостроителями и др.

Обработка результатов исследований бывает оперативная и комплексная (полная). Оперативная обработка выполняется непосредственно во время исследований и служит для получе­ния информации и использования ее непосредственно в процессе эксплуатации сооружения путем изменения режима работы сооружения или принятия срочных мер по устранению повреж­дений или разрушений. Комплексная обработка проводится, как правило, научно-исследовательскими организациями для приня­тия мер и составления рекомендаций по улучшению работы сооружений, корректировке условий эксплуатации, определения необходимости и объемов ремонтно-восстановительных работ я т. д.

Материалы исследований после обработки представляют в виде отчетов с выводами и рекомендациями дирекции или управ­лению эксплуатации гидроузла и научно-исследовательской ор­ганизации.