4. Построение прогнозных моделей

Детерминистическая прогнозная модель

Детерминистическая прогнозная модель (п. 4.1. «Методики...») использовалась при определении критериальных значений К2 показаний пьезометров по значениям эпюры противодавления в первом расчётном случае особого сочетания нагрузок. Распределение противодавления вдоль подземного контура сооружения при нарушении понура получено на основании результатов опытов по методу ЭГДА. Учитывался дренирующий эффект потерны сооружения и работа дренирующих скважин.

Действующий напор перед верховым зубом получен 0,9Н, а в начале понура (у основания шпоры) — 0,8Н. Остаточный напор в дренаже водослива за верховым зубом — 0,2Н; далее противодавление равно уровню нижнего бьефа.

При проведении расчетов устойчивости секции плотины физико-механические характеристики грунтов основания приняты по данным проектных исследований, которые составляют:  = 22 град., сцепление С = 0,20 кг/см², коэффициент трения f = 0,45 - 0,47

Статистическая прогнозная модель

При назначении критериев К1 и К2 использовались также статистические прогнозные модели. Статистические модели получены на основе натурных данных показаний пьезометров. Анализируемая восьмилетняя временная выборка (1993 — 2000 г.г.) соответствует требованиям [1], чтобы диапазон изменения эксплуатационных нагрузок включал нагрузки, близкие к условиям нагрузок основного сочетания. Полученное число членов временного ряда удовлетворяет требованиям допустимого минимального объёма выборки (не менее 100).

На основании опыта наблюдений на отечественных и зарубежных гидроузлах за внешние факторы (к показаниям которых наиболее чувствительны пьезометры) приняты уровни верхнего и нижнего бьефов. Уровень влияния каждого из факторов на показания пьезометров обусловлен близостью к нему пьезометра, наличием противофильтрационных элементов между пьезометром и внешним фактором и их работоспособностью, а также проницаемостью основания.

Значения коэффициентов двухфакторной регрессионной модели вычислялись с помощью программного пакета «Statistica» фирмы «Statsoft».

Критериальные значения К1 и К2 назначались равными верхней границе доверительного интервала прогноза показаний пьезометра в условиях воздействия нагрузок основного сочетания. Величина доверительного интервала принималась равной двум стандартам (±2) погрешности прогноза модели, что обеспечивало попадание показаний пьезометров внутрь доверительного интервала с вероятностью 0,95.

5. Определение критериев безопасности водосливной плотины

Критериальные значения пьезометрических уровней в основании водосливной плотины

Критериальные значения К2 диагностических показателей пьезометрических уровней в основании понура получены в результате исследований методом ЭГДА для условий расчетного случая особого сочетания нагрузок (максимальный напор при НПУ и трещина в понуре).

Критериальные значения К2 диагностических показателей пьезометрических уровней в основании водослива приняты по результатам расчетов прогнозной статистической модели, произведенных для условий особого сочетания нагрузок (пропуск поверочного расхода). Полученные значения эпюры противодавления оказались близки значениям УНБ при пропуске поверочного паводка. Достоверность прогноза по примененной статистической модели предполагалась на том основании, что используемый при построении модели временной ряд показаний пьезометров и действующих факторов включал и форсированные значения УНБ; к тому же расчетное значение ФПУ (8,95 м) незначительно отличается от НПУ — на 0,5 м.

Критериальные значения К1 уровней воды в пьезометрах приняты по результатам расчетов прогнозной статистической модели, произведенных для условий основного сочетания нагрузок (пропуск расчетного расхода).

Уровни воды в пьезометрах, не превышающие значений К1, соответствуют нормальной и безопасной работе сооружения согласно произведенным расчетам устойчивости секций плотины.

Критериальные значения показателей К1 и К2 пьезометрических уровней секции № 4 водосливной плотины приведены в таблице П.Н.1.

Критерии безопасности взаимных смещений секций водосливной плотины

При назначении критериальных значений К1 диагностических показателей взаимных смещений секций плотины по координатам Х и У учитывались три фактора: напор, температура воздуха и влияние неравномерной осадки секций (в виде временного тренда показаний). Рассматривались два варианта: экстремальные значения температур при среднемноголетних значениях напора и максимально-минимальные значения напора при среднемноголетних значениях температур воздуха. Было установлено, что влияние напора незначимо по сравнению с другими факторами.

При наличия временного тренда в показаниях щелемера прогноз назначался на 2004 год, т.е. на пятый год после рассмотренного периода эксплуатации, когда изменения в состоянии сооружения или КИА могут потребовать корректировки прогноза.

Взаимные вертикальные смещения секций (по координате Z) не рассматривались по причине затухания осадок секций. В случае появления аномальных неравномерных осадок секций они будут выявляться щелемерными измерениями по координате У, т.к. перемещение секций имеет характер вращения с центром, сдвинутым ближе к низовой грани сооружения относительно оси сооружения.

Раскрытие швов (координата Х) секций водосливной плотины носит сезонный характер и коррелировано с температурой наружного воздуха, ТС.

Таблица П.Н.1