Сегодня: 18 | 01 | 2021

Дисертація ПРОГНОЗНА ОЦІНКА РОЗВИТКУ ТЕРИТОРІЙ АТОМНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ ТА ЗОН СПОСТЕРЕЖЕНЬ (на прикладі Рівненської АЕС) 2004

Результати вимірювання осідань і деформацій використовуються як вихідний матеріал для характеристики стійкості основи і надійності фундаменту при здачі споруди в експлуатацію. Крім того, проміжні матеріали за вимірюванням осідання дозволяють заздалегідь планувати заходи щодо припинення деформації (чи її попередження), своєчасного проведення ремонтних робіт, а також внесення змін в існуючі правила технічної експлуатації.

1.2. Аналіз впливу гідрогеологічних факторів на стан території та

Споруд Рівненської АЕС

Для розміщення АЕС до несприятливих відносяться території з високим рівнем підземних вод (менше 3 м від поверхні), із значною товщею (більше 10 м) добре фільтруючих ґрунтів (коефіцієнт фільтрації - кф > 10 м/добу), а також з сильно шпаруватими і крупноуламковими ґрунтами, що володіють низькою сорбаційною властивістю, і де можливі недопустимі зміни режиму підземних вод, включаючи зміни температури і хімічного складу.

При вишукуваннях під будівництво Рівненської АЕС геологічні та гідрогеологічні умови будівельного майданчика були дослідженні недостатньо. Глибина свердловин не перевищувала 30м, не були відкриті деякі закарстовані нестійкі породи, а саме - писальна крейда. У зв’язку з цим усі споруди були зведені на природній основі без врахування небезпеки розвитку карсту чи карсто - суфозійних явищ, що тісно пов’язано з гідрогеологічними умовами промислового майданчика.

Під час будівництва та на початку експлуатації, коли були заповнені водою гідротехнічні споруди, режим ґрунтових вод був порушений. Наслідком цього було значне підтоплення територій з протіканням ґрунтових вод у водоносний горизонт крейдяних відкладів, активний розвиток карсто - суфозійних процесів, деформація споруд, що будуються, та підвищене осідання деяких існуючих споруд РАЕС [42,52,85]. Як відомо, підтоплення промислових майданчиків та функціонуючих виробничих будинків і споруд може привести до виключення з технологічного ланцюжка окремих ланок і аварійної зупинки всього виробництва. При високих рівнях ґрунтових вод знижується також і сейсмічна стійкість споруд [47].

На даний час гідрогеологічні умови на території даного об’єкта вивчені детально й всебічно.

Утворення підземних вод на промисловому майданчику проходить за рахунок просочування (інфільтрації) атмосферних опадів. Також можна говорити про походження підземних вод за рахунок конденсації водяних парів, які знаходяться в повітрі, що проникає в пори гірських порід [94].

Підземні води на території РАЕС за умовами залягання поділяються на верховодку, що знаходиться найближче до земної поверхні і має обмежене поширення і ґрунтові води, що залягають на порівняно невеликій глибині від поверхні, тобто на першому водотривкому шарі. Вони є безнапірними. Верховодка залягає на невеликих прошарках і лінзах малопроникних або непроникних порід. В нашому випадку це є суглинки моренного походження [32,70].

На початку експлуатації купол ґрунтових вод знаходився в районі відкритих гідротехнічних каналів енергоблоків № 1,2, де його глибина залягання становила близько 6м від поверхні. Вершина купола в даний час знаходиться в районі блоку № 3 (рис. 1.2, 1.3).

Для з’ясування характеру поверхні ґрунтових вод на території АЕС подекадно складається карта гідроізогіпс, яка має велике практичне значення, розкриваючи динаміку гідрогеологічного процесу. Ґрунтова вода, підпорядковуючись силі ваги, переміщується від точок з вищими до точок з нижчими відмітками і напрямок потоку визначається як перпендикуляр до гідроізогіпс у бік менших відміток. Потік на території РАЕС за характером руху є радіальним (гідроізогіпси утворюють систему дугоподібних ліній). Спостерігається розходження ухилу поверхні ґрунтових вод (0,027 від купола у південному напрямку) з рельєфом, ухил якого становить 0,002 у протилежну сторону відносно ґрунтового потоку.

Рис 1.2. Рівень ґрунтових вод на початку експлуатації Рівненської атомної електричної станції

Рис 1.3. Рівень ґрунтових вод на сучасному етапі

За період спостережень на Рівненській АЕС відмічається значне пониження рівня ґрунтових вод, (див. рис. 1.2, 1.3) в середньому 3-5м з початку спостережень (1981р), але за останні роки рівень ґрунтових вод дещо підвищився. На фоні загального пониження різкі стрибки спостерігались в районі блоку № 3. Причиною цього були техногенні фактори протікання трубопроводів з естакади. Зміни рівня в цьому місці мали локальний характер і вцілому вони не впливали на гідрогеологічну обстановку промислового майданчика.

Підвищення рівня ґрунтових вод створюється інфільтрацією атмосферних опадів. Найвищий рівень ґрунтових вод (РҐВ) протягом року спостерігається під час сніготанення та весняних дощів (квітень - травень), а також помітно він підвищується під час осінніх (жовтень - листопад).

При будівництві РҐВ змінювався із-за порушень умов поверхневого стоку, а також підпиранням ґрунтового потоку збудованими спорудами, фундаменти яких розташовані на водоупорах. Так, наприклад, на одній зі споруд розміром 60´60м за рахунок підпирання ґрунтовими водами фундаменту різниця рівнів ґрунтових вод може досягати величини 3м.

Суміжні майданчики та будівлі розміщені біля гідроспоруди також сприяють підвищенню рівня ґрунтових вод. Значний вплив мають літологічний стан ґрунтів (водопроникність, фільтраційна анізотропія) та близькість дренувальної гідрографічної мережі [10,15].

Атомні електричні станції мають не тільки значне водоспоживання (290,1 тис. куб. м/добу для блоку мільйонника в літній час), але і величезні втрати виробничих вод. Вони значно змінюють природний рівень ґрунтових вод, гідрогеологічні й інженерно - геологічні умови майданчика. У проектних розробках такі зміни повинні бути враховані.

Взаємодія теплових, хімічних виробничих факторів і реагентів на технічну воду для виробничих потреб з наступним її витіканням обумовлюють зміну температури, хімічного складу і агресивності ґрунтових вод.

Температурний режим ґрунтових вод на промисловому майданчику РАЕС стабільний. На фоні загального температурного поля (8-100С) відмічаються мікрокуполи, які фіксуються в районах гідротехнічних споруд, відкритих каналів, бризгальних басейнів і підземних комунікацій, що несуть теплу воду. Вершина “температурного куполу” відмічається в районі БНС-3 (поблизу блоку № 3), вона складає 15-200С. Підвищені її значення відмічаються також біля градирні №1 (15-180С), ЛПК (16-200С), ПРК (14-160С) (див. рис. 1.1).

Хімічний склад ґрунтових вод РАЕС характеризується великим вмістом сульфатів (SO42-). Їх величини за 1996 рік приведені в табл.1.2.

Таблиця 1.2

Вміст сульфатів (SO42-) у ґрунтових водах

Промислового майданчика РАЕС (район градирні №1), мг/кг

Час спостережень

Вміст сульфатів (SO42-), мг/кг

Січень, 1996р.

218,7

Квітень, 1996р.

179,5

Липень, 1996р.

202,2

Жовтень, 1996р.

180,6

Максимальне значення сульфатів (100 мг/кг - 300 мг/кг) зберігається в районі БНС-1,2 та градирень №1, №2 (рис. 1.4). Причиною високого вмісту даного катіону є техногенні фактори, зокрема підкислені води в циркуляційній системі АЕС.

.


Рис. 1.4. Вміст сульфатів у четвертинному водоносному горизонті: величина сульфатів SO4, мг/кг:

Вплив води на ґрунти різноманітний і дуже істотний. Особливо великий вплив вологості на фізико - механічні властивості ґрунтів, особливо глинистих, які поширені у районі енергоблоку № 1,2. Характер впливу води в дуже значній мірі залежить від кількості її у ґрунті. Вода може сприяти підвищенню стійкості ґрунту під навантаженням, тобто, бути позитивним фактором при використанні ґрунтів з будівельною метою або, навпаки, бути різко негативним фактором – при досягненні певної границі вологості, коли стійкість ґрунтів дорівнює нулю.

Підземні води на території промислового майданчика містять сполуки, які агресивно впливають на бетон та залізо. Як зазначалось вище, ґрунтові води мають в собі велику кількість сульфатів, за допомогою яких відбувається кристалізація в бетоні нових сполук (гіпсу і сульфоалюмінату кальцію), утворення яких супроводжується збільшенням об’єму, що і призводить до руйнування (кришення) бетону.

Дослідження впливу гідрогеологічних умов на деформацію споруд атомної електричної станції проведено на всій території. Значне осідання простежується в районі, де рівень ґрунтових вод є найвищим (блок № 3, градирні №1, №2) (табл.1.3) [26,28].

Таблиця 1.3

Зміна вертикального положення фундаментів споруд

Від початку спостережень за об’єктами РАЕС

№ п/п

Назва споруди
Початок спостережень, р.

Осідання, мм

(до 1997 року)

1

2
3

4

Блоки №1, №2

1

БНС-1,2

1981

-5,64

2

Градирня №1

1981

-9,11

3

Градирня №2

1980

-14,32

Блок №3

4

БНС-3

1986

-4,22

5

Градирня №3

1986

-3,03

6

Градирня №4

1986

-4,46

У даному пункті нами досліджено залежність величини вертикального осідання градирні №1 РАЕС від зміни рівня ґрунтових вод (за період 1985 - 1995рр.). При дослідженні зміни РҐВ до уваги бралися свердловини, які знаходились найближче до даного об’єкта, а саме свердловини № 2,3,4,5 (рис.1.5). Значення рівня ґрунтових вод приведено в табл. 1.4.

Рис. 1.5. Схема розміщення дослідних свердловин на території РАЕС:

Таблиця 1.4

Рівні ґрунтових вод в свердловинах № 2, 3, 4, 5

У період 1985-1996 рр.

Роки

РГВ в свердловинах

№2

№3

№4

№5

1985

177,50

179,15

174,40

178,66

1986

175,82

180,51

173,65

180,19

1987

175,75

180,21

173,85

180,05

1988

175,75

178,20

173,25

178,20

1989

175,35

178,73

174,10

178,85

1990

175,85

178,60

175,00

178,60

1991

175,70

178,23

174,36

178,23

1992

175,60

177,70

174,35

177,20

1993

176,45

178,73

173,85

178,15

1994

176,40

178,84

174,64

178,60

1995

176,00

178,98

174,59

178,83

1996

176,41

179,25

174,71

179,08

Знайдено різниці (відхилення) осідань досліджуваної споруди, середні значення яких за роками приведені в табл. 1.5, між початковим SП і кожним наступним осіданням SІ за формулою [89]:

(1.1)

За початкову величину осідань взято осідання градирні №1 за 1988 рік, в цей час РҐВ знаходився на найбільшій глибині (13,31м). Глибину залягання рівня ґрунтових вод обчислено за матеріалами стаціонарних спостережень режиму підземних вод на території Рівненської АЕС, згідно графікам, на гідрологічному (р. Стир) та метеопостах (район ПРК).