Аннотация

Цель: моделирование устойчивости откоса низконапорной плотины на примере длительно эксплуатируемого Октябрьского водохранилища с применением метода конечных элементов. 

Материалы и методы. Основное внимание уделено изучению влияния гидрологического режима на прочность и долговечность конструкции низконапорной плотины. Резкое чередование влажных и сухих периодов создает дополнительное напряжение в теле грунтовой низконапорной плотины Октябрьского водохранилища. Методика исследования основана на сочетании конечно-элементного моделирования и натурных наблюдений. Использовался SCAD Office, который является комплексом приложений для автоматизированного проектирования и конечно-элементного моделирования. Выполнялись расчеты прочности откоса плотины, учитывающие динамическое давление воды, фильтрационные процессы и механические деформации. Дополнительно проводилась оценка долговечности конструкции в условиях изменения гидрологического режима, включая колебания уровня воды, длительность половодий и различные периоды низких расходов. 

Результаты. Предложен комплексный подход к моделированию устойчивости откоса низконапорной плотины в условиях реальных гидрологических изменений. Предложенные методики и модели обладают универсальностью и могут применяться для аналогичных сооружений в других регионах. Получены радиограммы оползневых процессов, возникших в результате аварий и устраненных при реконструкции плотины. 

Выводы. Проведенные исследования, посвящены оценке технического состояния грунтовой низконапорной плотины Октябрьского водохранилища с применением инженерно-геофизических методов. На основании полученных данных о дефектах выполнено конечно-элементное моделирование. Установлены предельные размеры развития оползневых процессов, которые опасны для эксплуатации низконапорной плотины, когда оползень занимает более 17 % тела плотины в поперечном профиле и более 22 % в продольном. Выявлены локальные зоны активного развития оползневых процессов, обусловленных длительной эксплуатацией, неоднородностью грунтового основания и воздействием внешних факторов.

doi: 10.31774/2712-9357-2025-15-3-379-397

Для цитирования

Моделирование устойчивости откоса на низконапорной плотине Октябрьского водохранилища в процессе климатических изменений гидрологического режима / М. А. Бандурин, А. С. Романова, Я. А. Полторак, Д. В. Муха // Мелиорация и гидротехника. 2025. Т. 15, № 3. С. 379–397. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2025-15-3-379-397.

Список литературы

1. Экспериментальное исследование механических свойств низового клина низконапорной дамбы в условиях повышения уровня паводковых вод / М. А. Бандурин, В. А. Волосухин, И. А. Приходько, А. Ю. Вербицкий // Construction and Geotechnics. 2023. Т. 14, № 1. С. 111–122. DOI: 10.15593/2224-9826/2023.1.09. EDN: PQYJUU.

2. Катастрофический оползень и цунами в водохранилище Бурейской ГЭС (бассейн Амура) / В. В. Кулаков, А. Н. Махинов, В. И. Ким, А. В. Остроухов // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 3. С. 12–20. DOI: 10.31857/S0869-78092019312-20. EDN: BVZITZ.

3. Волосухин Я. В. Сейсмостойкость откосов плотины и дамбы Бахчисарайского водохранилища в Крыму // Международный научно-исследовательский журнал. 2020. № 1(91), ч. 1. С. 57–62. DOI: 10.23670/IRJ.2020.91.1.012. EDN: OJUCCH.

4. Обеспечение безопасности и надежности низконапорных гидротехнических сооружений: монография / В. Н. Щедрин, Ю. М. Косиченко, Д. В. Бакланова, О. А. Баев, Е. Д. Михайлов. Новочеркасск: РосНИИПМ, 2016. 283 с. ISBN: 978-5-9907461-5-2. EDN: WUYTAT.

5. Применение численного моделирования для расчета ветрового волнения на Крюковском водохранилище / И. А. Приходько, М. А. Бандурин, В. А. Волосухин, А. Ю. Вербицкий // Мелиорация и гидротехника. 2023. Т. 13, № 2. С. 353–378. DOI: 10.31774/2712-9357-2023-13-2-353-378. EDN: FCUZXF.

6. Косиченко Ю. М., Талалаева В. Ф. Эксплуатация и использование Пролетарского водохранилища // Мелиорация и гидротехника. 2021. Т. 11, № 4. С. 346–359. DOI: 10.31774/2712-9357-2021-11-4-346-359. EDN: MXCCOB.

7. Ткачев А. А., Анохин А. М. Реконструкция Новотроицкого водохранилища в Ставропольском крае // Мелиорация и гидротехника. 2021. Т. 11, № 4. С. 302–315. DOI: 10.31774/2712-9357-2021-11-4-302-315. EDN: ICYRZY.

8. Иванкова Т.В., Кипкеева П. А., Потапенко Ю. Я. Природно-хозяйственные структуры малых речных бассейнов горного рельефа и пути их развития: инновации, оптимизация или реставрация // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2018. Т. 26, № 1(89). С. 67–75. EDN: OSNIXX.

9. Мониторинговая оценка низконапорной земляной плотины Варнавинского водохранилища в условиях повышающегося риска природных и техногенных катастроф / М. А. Бандурин, В. А. Волосухин, И. А. Приходько, А. А. Руденко // Construction and Geotechnics. 2022. Т. 13, № 4. С. 17–29. DOI: 10.15593/2224-9826/2022.4.02. EDN: QWBLEE.

10. Абдразаков Ф. К., Дегтярев В. Г., Коженко Н. В. Анализ основания мелиоративной плотины при работе в напорно-переменном режиме // Аграрный научный журнал. 2021. № 8. С. 82–86. DOI: 10.28983/asj.y2021i8pp82-86. EDN: FPQYCS.

11. Дегтярева О. Г. Исследование жесткостных характеристик гравитационной и контрфорсной плотин посредством анализа собственных колебаний // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2016. № 63. С. 169–177. DOI: 10.21515/1999-1703-63-169-177. EDN: YLPTEB.

12. Sukhinov A. I., Sidoryakina V. V., Protsenko E. A. Hydrodynamic wave processes numerical modeling in the coastal recreational zone of the Tsimlyansk reservoir // Computational Mathematics and Information Technologies. 2021. Vol. 1, no. 1. P. 36–43. DOI: 10.23947/2587-8999-2021-1-1-36-43. EDN: CTRRCP.

13. The monitoring of condition of hydraulic structures / F. K. Abdrazakov, S. S. Orlova, T. A. Pankova, E. N. Mirkina, T. V. Fedyunina // Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems. 2018. Vol. 10, no. 13. P. 1952–1958. EDN: EHGFNC.

14. Погорелов А. В., Лагута А. А., Кузякина М. В. Геоморфологические аспекты преобразования крупного равнинного водохранилища (по данным измерений на Краснодарском водохранилище) // ИнтерКарто. ИнтерГИС. 2022. Т. 28, № 2. С. 536–551. DOI: 10.35595/2414-9179-2022-2-28-536-551. EDN: GSKZWN.

15. Имитационное моделирование устойчивости оградительных дамб реки Псекупс в условиях возрастающих статических и сейсмических воздействий / В. А. Волосухин, М. А. Бандурин, И. А. Приходько, И. Д. Евтеева // Международный сельскохозяйственный журнал. 2022. № 5(389). С. 459–463. DOI: 10.55186/25876740_2022_65_5_459. EDN: JCHJKA.

16. Кондратьева Л. М., Махинов А. Н., Ким В. И. Экологические последствия крупного оползня на побережье Бурейского водохранилища // География и природные ресурсы. 2021. Т. 42, № 4. С. 58–66. DOI: 10.15372/GIPR20210406. EDN: PAORHA.

17. Belolipetskii V. M., Belolipetskii P. V., Genova S. N. Numerical Modelling of the Hydrothermal Regime of the Krasnoyarsk Reservoir // Journal of Siberian Federal Universit. Mathematics and Physics. 2018. Vol. 11, no. 5. P. 569–580. DOI: 10.17516/1997-1397-2018-11-5-569-580. EDN: YMKFFZ.

18. Физическое моделирование разрушения грунтовой дамбы водохранилища в процессе переполнения водоема / Г. В. Пряхинa, А. С. Боронина, С. В. Попов, В. А. Распутина, А. Е. Войнаровский // Известия Русского географического общества. 2019. Т. 151, № 2. С. 51–63. DOI: 10.31857/S0869-6071151251-63. EDN: ZFBDIL.

19. Прогнозная оценка напряженно-деформированного состояния дамб хвостохранилищ на базе пространственной конечно-элементной модели / С. С. Саййидкосимов, Б. Р. Раимжанов, Ф. Я. Умаров, М. Х. Рахимова // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2023. № 9. С. 38–55. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_9_0_38. EDN: EFMOCM.