Натурные наблюдения на ГТС: программа, состав измерительной аппаратуры и периодичность

Натурные наблюдения — единственный механизм, который даёт владельцу сооружения право утверждать, что дамба безопасна, не вскрывая её. Всё остальное — проект, паспорт, акт приёмки — говорит о том, какой объект был когда-то. О том, какой он сегодня, говорят ряды измерений: как садится гребень, куда сместился низовой откос, где проходит депрессионная поверхность и сколько воды выходит в дренаж.

Обязанность вести наблюдения закреплена за собственником или эксплуатирующей организацией Федеральным законом от 21.07.1997 № 117-ФЗ «О безопасности гидротехнических сооружений». Это контур 117-ФЗ, а не 116-ФЗ: заключение экспертизы промышленной безопасности к самому сооружению не применяется, и подменить им наблюдения нельзя. Разбираем, что контролируют, чем, как часто и что с этими цифрами делают дальше.

Какие параметры контролируют и чем

Параметр	Аппаратура	О чём говорит отклонение
Осадки гребня и берм	Поверхностные марки, глубинные марки, нивелирование по опорной сети	Уплотнение тела и основания, потеря отметки гребня и запаса превышения над уровнем воды
Горизонтальные смещения	Плановые марки, створные знаки, опорные реперы, тахеометрия и спутниковые измерения	Сдвиг низового откоса, развитие оползневых деформаций
Положение депрессионной поверхности	Пьезометры в теле дамбы и в основании, по створам поперёк напорного фронта	Подъём кривой депрессии, выход фильтрационного потока на низовой откос — ключевой признак угрозы
Фильтрационный расход	Мерные водосливы, лотки, расходомеры в дренажных коллекторах	Рост фильтрации, работа дренажа, локальные сосредоточенные ходы
Мутность фильтрационных вод	Отбор проб, определение содержания взвеси	Вынос частиц грунта — суффозия, самый опасный из медленных процессов
Поровое давление	Датчики порового давления в теле и основании	Незавершённая консолидация, снижение устойчивости откоса при быстром намыве
Уровень воды, отметка гребня, длина надводного пляжа	Водомерные посты, рейки, съёмка	Сокращение запаса превышения гребня, нарушение технологии намыва
Состояние креплений и поверхности откосов	Визуальные осмотры по маршрутам, фотофиксация, съёмка	Просадки, трещины, промоины, разрушение крепления, растительность, норы животных

Состав и плотность аппаратуры зависят от класса сооружения: для I класса это полноценная система с автоматизированным сбором данных, для IV — минимальный набор пьезометров и марок плюс регулярные осмотры. Логику класса разбираем отдельно: классы ГТС и на что они влияют.

Что входит в программу натурных наблюдений

Программа — это рабочий документ эксплуатирующей организации, а не приложение к проекту, о котором вспоминают раз в пять лет. В ней должны быть:

• перечень контролируемых параметров с обоснованием, почему именно они;
• схема размещения КИА: створы, номера пьезометров, марок, реперов, привязка к опорной геодезической сети;
• методики измерений по каждому параметру, применяемые приборы и требования к их поверке;
• периодичность измерений в обычном режиме и в особые периоды — паводок, ливни, быстрый подъём уровня, сейсмособытие, авария;
• предельно допустимые и предупредительные значения показателей со ссылкой на утверждённые критерии безопасности;
• порядок обработки и представления результатов: формы журналов, графики, ведомости, состав годового отчёта;
• ответственные лица по каждому виду наблюдений и порядок действий при выходе показателя за установленное значение;
• порядок проверки работоспособности КИА и восстановления утраченных точек.

Программу разрабатывает эксплуатирующая организация, как правило с привлечением специализированной организации, и утверждает руководитель предприятия. Она согласуется с проектной организацией или организацией, выполнявшей обследование, и увязывается с критериями безопасности и правилами эксплуатации сооружения. При проверке надзор смотрит на программу и журналы вместе: программа без журналов — декларация о намерениях, журналы без программы — набор чисел без нормы сравнения.

Периодичность измерений

Единой цифры для всех объектов не существует: периодичность назначается в программе исходя из класса сооружения, его типа, возраста, текущего состояния и режима эксплуатации, и отсчитывается от требований проекта и нормативных документов по эксплуатации ГТС. Рабочая логика такая:

• визуальные осмотры — самые частые, по маршрутам, с фиксацией в журнале обхода; на действующем накопителе это регулярная сменная или ежедневная процедура;
• пьезометрические измерения и замеры фильтрационного расхода — с шагом, позволяющим увидеть реакцию сооружения на изменение уровня, то есть заметно чаще геодезии;
• геодезические измерения осадок и смещений — циклами, привязанными к сезонам, обычно не реже установленной программой периодичности с обязательными циклами до и после паводка;
• особые периоды — прохождение паводка, интенсивные осадки, быстрая сработка или наполнение, сейсмическое воздействие, обнаружение деформаций: переход на учащённый режим, вплоть до непрерывного контроля;
• периодические осмотры комиссией предприятия — весной и осенью, с оформлением акта;
• обследование специализированной организацией — с периодичностью, увязанной с циклом декларирования безопасности.

Главное требование к ряду — непрерывность. Ряд с пропущенными циклами теряет главное свойство: по нему нельзя построить тренд, а именно тренд, а не отдельное значение, показывает, что происходит с сооружением.

Как показания связаны с критериями безопасности

Измеренное значение само по себе ничего не означает. Оно означает что-то только в сравнении с критериальными значениями, установленными для этого сооружения: К1 — предупреждающий уровень, К2 — предельно допустимый. Выход за К1 требует усиления контроля и анализа причин, выход за К2 — это уже переход сооружения в состояние, при котором эксплуатация в прежнем режиме недопустима. Как разрабатывается и утверждается этот документ, разбираем в отдельном материале: критерии безопасности ГТС.

Практический смысл связки простой. Программа наблюдений и критерии безопасности — это один механизм, разрезанный на два документа. В критериях записано, при каком значении пьезометрического уровня в конкретном пьезометре наступает предупреждающая ситуация; в программе — как часто этот пьезометр замеряют и кто обязан отреагировать. Если на предприятии есть критерии, но наблюдения ведутся по другим точкам, или есть журналы, но сравнивать значения не с чем, механизм не работает, и это ровно то, что фиксирует надзор.

Журналы и отчётность

Первичные данные ведутся в журналах по видам наблюдений: журнал визуальных осмотров, журнал пьезометрических наблюдений, журнал замеров фильтрационного расхода и мутности, ведомости геодезических измерений с расчётом осадок и смещений от нулевого цикла. Записи делаются в момент измерения, с датой, временем, фамилией исполнителя, уровнем воды на момент замера и погодными условиями — без этих сопутствующих данных значение потом невозможно интерпретировать.

Дальше данные обрабатываются: строятся графики изменения показателей во времени, совмещённые с графиком уровня воды, продольные и поперечные профили депрессионной поверхности, графики осадок по маркам. Результаты сводятся в периодические и годовой отчёты о состоянии сооружения, где по каждому показателю даётся сопоставление с К1 и К2, оценка тренда и вывод о работоспособности. Этот отчёт — основной рабочий материал для преддекларационного обследования и для актуализации декларации безопасности.

Что регулярно находят на объектах

• Утраченные пьезометры. Скважины заилены, обсадные трубы срезаны при планировке, устья погребены под очередным ярусом намыва. Формально КИА по паспорту есть, фактически измерять нечем. По документам ряд продолжается, а откуда берутся цифры — вопрос без ответа.
• Наблюдения на бумаге без обработки. Журнал заполняется аккуратно годами, но графиков нет, сопоставления с критериями нет, тренд никто не считает. Значение вышло за К1 три года назад и никто этого не заметил, потому что смотреть на ряд целиком было не принято.
• Разорванный ряд. Смена подрядчика, увольнение геодезиста, потеря опорного репера — и наблюдения начинаются заново с нового нулевого отсчёта. Накопленная осадка за предыдущие десятилетия исчезает из расчёта.
• Марки без опорной сети. Измерения делаются от точки, которая сама смещается. Формально цифры есть, физического смысла у них нет.
• Программа не соответствует объекту. Дамба нарощена на два яруса, створы остались проектные, новые зоны риска не контролируются вовсе.
• Нет реакции на отклонение. В программе не прописано, кто именно и в какой срок обязан действовать при выходе за К1, и отклонение остаётся записью в журнале.

Что делать владельцу

Начните с ревизии фактического состояния аппаратуры на местности, а не по паспорту: пройдите по створам и проверьте каждую точку. Затем сверьте перечень действующих точек с программой и с критериями безопасности — три документа должны описывать один и тот же набор. Восстановите обработку: поднимите архив журналов и постройте графики за весь доступный период, даже если ряд неполный. Практику оснащения и восстановления точек разбираем в отдельной инструкции: как оснастить хвостохранилище контрольно-измерительной аппаратурой.

Параллельно не теряйте из виду вторую половину гидроузла, которая живёт по 116-ФЗ: подъёмные механизмы затворов, насосное оборудование, сосуды под давлением, технологические трубопроводы. Истёкший срок безопасной эксплуатации технического устройства даёт предписание независимо от того, насколько образцово ведутся наблюдения за дамбой, а очередь в экспертной организации тянется неделями. НПИ «Недра» сделало под такие ситуации сервис «Блиц-эксперт»: заявку сразу видят все эксперты с нужной областью аттестации, первый освободившийся берёт её в работу, цена по тарифу института видна до регистрации, срок — от одного дня, заключение приходит с электронной подписью, счёт и акт — в личном кабинете.

По самим наблюдениям НПИ «Недра» выполняет обследование сооружения, разработку и актуализацию программы натурных наблюдений, разработку критериев безопасности, обработку и анализ накопленных рядов с восстановлением утраченной части, подготовку годовых отчётов о состоянии ГТС. Опишите объект в форме заявки — инженер посмотрит, что из вашей системы наблюдений работает, а что существует только на бумаге.

Фото: Hunini, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0