Гидроэнергетика СССР - Эксплуатация каналов

По сложности эксплуатации крупные каналы превосходят другие гидротехнические сооружения. Значительная протяженность трассы, насыщенность большим количеством сооружений, разнообразие природных условий значительно осложняют организацию и проведение эксплуатации канала. При этом четкая организация службы наблюдений за состоянием канала и сооружений и проведение своевременных профилактических мероприятий имеют решающее значение для его успешной работы.
Естественно, что соответствие запроектированных сооружений действительным условиям их работы и качество строительства играют значительную роль, но работоспособность канала и отдельных его сооружений определяется состоянием их в период эксплуатации, для чего необходимо иметь точные данные об изменении всех показателей, характеризующих работоспособность сооружений. Последнее полностью зависит от четкости работы службы эксплуатации, соблюдения необходимых технических и режимных требований и своевременного выполнения ремонтных мероприятий.
Для нормальной работы канала важное значение имеет состояние дамб на участках, где канал проходит в насыпи и полувыемке-полунасыпи. Наблюдению подлежат процесс осадки дамб, особенно в первые годы эксплуатации канала, устойчивость низового откоса, положение депрессионной кривой в теле насыпи. Для изучения состояния дамбы и ее осадок закладывается соответствующая измерительная аппаратура и сопоставление результатов периодических наблюдений дает возможность получить точные данные о состоянии сооружения.
На косогорных участках в процессе эксплуатации уделяется большое внимание состоянию склонов и их устойчивости, организуются специальные наблюдения за положением депрессионной кривой на этих участках. В связи с возможным подъемом уровня грунтовых вод на территории, расположенной ниже канала, организуются пьезометрические наблюдения с целью своевременного принятия мер по предотвращению заболачивания земель.
Надежность работы одежды крепленых каналов и состояние откосов некрепленых в значительной мере зависит от четкости соблюдения режима уровней воды в канале в процессе эксплуатации. Резкое снижение уровней воды в большинстве случаев является основной причиной разрушения облицовки и экранов, а также оползания откосов. Допускаемая скорость снижения уровней зависит от свойств грунта тела дамбы и основания и прежде всего от их коэффициента фильтрации; естественно, что в этих условиях задача установления возможных скоростей снижения уровня осложняется разнообразием геологического строения ложа канала по длине. В каждом конкретном случае необходимые рекомендации по режиму уровней должны быть выработаны в процессе накопления опыта на данном объекте и его обобщения. Для ряда крупных ирригационных каналов, традиционно работающих только в летний период, особенно каналов, имеющих экраны из полимерных материалов, в последнее время разрабатываются схемы содержания их заполненными водой в течение круглого года с целью создания более благоприятных условий работы откосов канала.
На некрепленых каналах, проходящих в пучинистых грунтах, в большинстве случаев наблюдаются деформации верхней части откосов. Основной причиной этого являются попеременное промерзание и оттаивание верхней части откоса и вызванное этим разуплотнение грунта. Лучшим мероприятием, предотвращающим указанное явление, служит утепление откоса отсыпкой дренирующего материала.
О работе противофильтрационных облицовок в основном можно судить по данным наблюдений за фильтрацией из канала и замеров фильтрационных расходов. Последнее осуществляется либо измерением фильтрационных расходов через дренажные выпуски, если они имеются, либо непосредственными измерениями расходов воды в начале и в конце исследуемого участка канала.
На каналах, берущих свое начало из источников, несущих большой объем твердого стока, нередки случаи заиления и засорения их живого сечения. Четкая эксплуатация всех сооружений водозаборного узла (промывных галерей, отстойников) и периодическая промывка верхних бьефов через водосбросные устройства позволяют исключить попадание в канал крупных фракций наносов и тем самым избежать заиления канала.
Много неприятностей при эксплуатации каналов хозяйственнопитьевого назначения причиняют затруднения гидробиологического характера, которые проявляются в ухудшении качества воды по санитарно-химическим показателям и создании механических помех в работе сооружений каналов в связи с обрастанием откосов канала и развитием микроорганизмов. В период отмирания и разложения растительности вода приобретает неприятный привкус и запах, а масса водорослей забивает решетки сооружений, попадает в агрегаты насосных станций и тем самым затрудняет их работу.
Проведение мероприятий по борьбе с биологическими помехами на действующих каналах сопряжено с большими трудностями и затратами. Применение механических средств для удаления растительности не всегда возможно, кроме того, к таким очисткам необходимо прибегать несколько раз в течение вегетационного периода. Химические средства борьбы с использованием гербицидов возможны лишь для каналов непитьевого назначения. Комплексные исследования процессов, происходящих в каналах, и опыт их эксплуатации показывают, что для успешной работы канала особую важность приобретает прогнозирование гидрохимического и гидробиологического режимов и разработка на этой основе комплекса мероприятий для борьбы с биологическими трудностями. Одним из мероприятий, уменьшающим биологические помехи, является повышение в допускаемых пределах скорости течения воды в летний период, причем такая возможность имеется практически на каждом канале.
Существенно осложняется эксплуатация каналов в зимний период. Появление шуги, заторов, снежных заносов, обмерзание решеток сооружений осложняют работу насосных станций, водопропускных сооружений и нередко служат причиной аварий на сооружениях и каналах, приводящих к остановке оборудования или всего канала. Особенно сложны зимние условия эксплуатации каналов, находящихся в районах с суровым климатом. Характерным примером в данном случае может служить опыт зимней эксплуатации канала Иртыш—Караганда. Отдельные участки этого канала, находящиеся в глубоких выемках, расположенных под углом 60—90° к направлению господствующих ветров, заносятся снегом до верха отвалов, причем мощность накоплений снега достигает 20 м. Под действием теплоизолирующего действия снега лед на канале теряет несущую способность и снегом заполняется все живое сечение канала, что приводит к его остановке на длительный период. Проведенными исследованиями удалось выявить основные причины накопления снега в выемке канала и выработать технические мероприятия, выполнение которых позволило исключить повторение подобных явлений. С этой целью на канале были проведены значительные работы по перемещению отвалов грунта, корректировке крутизны откосов, приданию кавальерам определенной формы и установке снегозадерживающих устройств.
Для предотвращения зимних затруднений или сведения их к минимуму важно иметь возможность прогнозирования появления тех или иных факторов. Опытом эксплуатации сооружений Выгского каскада ГЭС установлено, что путем накопления и обработки материалов наблюдений можно установить зависимость (см. рис. 19.2) появления внутриводного льда в водохранилищах и каналах от температуры воздуха и силы ветра. Располагая таким прогнозом, можно заранее перевести работу сооружений в необходимый режим и наметить порядок проведения технических мероприятий, что обеспечивает наибольший эффект в преодолении ледовых затруднений. Необходимо отметить, что опыт эксплуатации практически всех каналов, работающих в зимний период, показал, что в проектах этих сооружений разработке мероприятий по борьбе с зимними затруднениями уделялось недостаточное внимание.