Дослідження залежності вертикальних зміщень греблі Дніпровської ГЕС від температури довкілля

Abstract

Мета. Дослідити залежність між вертикальними зміщеннями контрольних ГНСС пунктів на греблі Дніпровської ГЕС та зміною температури навколишнього середовища у 2017–2020 рр. Вихідні дані: часові ряди цілодобових ГНСС вимірів, отриманих на контрольних пунктах греблі Дніпровської ГЕС у 2017–2020 рр. Методика. Часові ряди ГНСС вимірів опрацьовані розробленою для цього програмою, що дає змогу визначати вертикальні сезонні зміщення та їх залежність від сезонних змін температури повітря навколишнього середовища. Результати. Здійснено огляд наукових праць за темою впливу температурного поля на деформацію гідротехнічних споруд. На основі виконаних досліджень встановлено, що за умови відсутності різких перепадів рівня води у верхньому водосховищі сезонна зміна температури довкілля вагомо впливає на вертикальні зміщення гребель (на прикладі Дніпровської ГЕС). Очевидно, що значення екстремальних зміщень і епохи їх прояву залежатимуть від конструкції греблі та її технічних параметрів. На основі опрацьованих даних встановлено лінійну залежність між середньою температурою довкілля і вертикальними зміщеннями контрольних ГНСС пунктів, розташованих на греблі Дніпровської ГЕС, що дає змогу прогнозувати величину вертикальних зміщень контрольних пунктів за виміряним значенням температури. Відповідно моніторинг цих зміщень і їхніх змін у часі є одним із критеріїв оцінювання загального стану греблі. Встановлено, що в досліджуваний період екстремальна додатна середня швидкість вертикальних зміщень контрольних пунктів становила: у першому півріччі 2018 р. +1,03 мм за місяць, а екстремальна від’ємна середня швидкість –0,83 мм/міс. зафіксована у другому півріччі 2019 р. Виявлено кореляційну залежність між швидкістю вертикального зміщення контрольного пункту і глибиною водосховища поблизу нього. Наукова новизна та практична значущість. Виявлені у результаті виконаних досліджень закономірності зв’язку між зміною температури та зміщеннями ГНСС пунктів можна використати для подальших досліджень з опрацювання та аналізу даних моніторингу гідротехнічних споруд.

The relationship Methods. A program developed for this purpose processed a time series of GNSS measurements, which allows for determining vertical seasonal displacements and their dependence on seasonal changes in ambient air temperature. Results. A review of scientific works on the temperature field impact on the deformation of hydraulic structures is presented. Based on the studies performed, it was found that in the absence of sharp drops in the water level in the upper reservoir, seasonal changes in ambient temperature have a significant impact on the vertical displacements of dams (in the example of the Dnipro HPP). The magnitude of extreme displacements and the epochs of their manifestation will depend on the dam design and technical parameters. Based on the processed data, a linear relationship was established between the average ambient temperature and the vertical displacements of GNSS control points located at the Dnipro HPP dam, which makes it possible to predict the value of vertical displacements of control points based on the measured temperature value. Accordingly, monitoring these displacements and their changes over time is one of the criteria for assessing the overall condition of the dam. We noticed that during the study period, the extremely positive average rate of the vertical displacements of the control points was in the first half of 2018, +1.03 mm per month, and the extremely negative average rate of 0.83 mm/month was in the second half of 2019. It explained the correlation between the vertical displacement rate of the control point and the depth of the reservoir near it. Scientific novelty and practical significance. The regularities of the relationship between temperature changes and GNSS point displacements revealed in the study can be useful for further research on the processing and analysis of monitoring data for hydraulic structures.