Сегодня: 18 | 01 | 2021

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

Розміри головного корпусу блоку №3 в плані приблизно рівні 70 на 190м, фундаментні плити його заглиблені до відносних відміток 6,4-7,0м. Цементація проведена за периметром головного корпусу через 2 ряди вертикальних свердловин, розміщених переважно в шаховому порядку і безпосередньо під фундаментною плитою основи через вертикальні і похилі свердловини. На території головного корпусу №3 було пробуровано 754 свердловини і закачано розчину 2797,0 куб. м. В загальному закачано розчину у свердловини блоку №3 на 1.05.93р. 23986,4 куб. м.

Більшість свердловин носять контрольний характер і їх поглинання не перевищувало 2,0 куб. м. Із загального числа свердловин з підвищеним поглинанням (> 20 куб. м ) відмічено 18 свердловин і дві з них мають максимальне поглинання 52,85 і 62,55 куб. м. Отже, там як, показали спостереження, йшов процес утворення пустот. При подальшому детальному обстеженні промислового майданчика щодо виявлення карстово-суфозійних процесів (див. рис. 1.11) у районі блоку №3 було виявлено карстову воронку значних розмірів.

Цементація підвищила суфозійну стійкість ґрунтів і забезпечує надійність основи досліджуваних об’єктів. Вона дозволила знизити коефіцієнт фільтрації тріщинуватої і закарстованої писальної крейди з 10-50 (місцями і більше ) до 0,5 м/добу, що повинно припинити чи відчутно сповільнити подальший розвиток карстових процесів. В період виконання цементаційних робіт проходило постійне зниження рівня ґрунтових вод на промисловому майданчику АЕС, яке є результатом проведених заходів з ліквідації втечі води із системи технічного водозабезпечення блоків №1,2. В цих умовах відпала необхідність в проведені спеціальних заходів із зниження РҐВ.

Цементаційні роботи з підсиленням ґрунтів основ зроблено на 90% території промислового майданчика (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Результат робіт з цементації на території промислового майданчика Рівненської АЕС

Кількість поглинутого розчину свердловиною:

Цементацією ліквідовані зустрічні окремі великі пустоти і зони підвищеної тріщинуватості, знижена водопроникність ґрунтів до величини граничного водопоглинання не вище 0,5-0,7 л/(хв. кв. м). Вирішена задача ліквідації можливості карстоутворення, проникнення в крейду вище лежачих супіщаних ґрунтів і їх подальше розщільнення по всій площі цементації. Можна стверджувати, що вжиті заходи забезпечують нормальну роботу споруд, але для цього потрібні були значні додаткові затрати.

Суттєві зміни в режим підземної гідросфери вносять великі тепловиділення атомних станцій, викликаючи підвищення температури підземних вод і порід, що знаходяться на глибині їх залягання. Найбільш помітно це проявляється у ґрунтових водах, в яких приріст температури становить 10-150С, це нерідко має вплив і на міжпластові води, якщо вони мають гідравлічний зв’язок з ґрунтами.

Робота Рівненській АЕС привела до підвищення температури підземних вод крейдяного горизонту на 6-80С, хоч він і знаходиться на глибині 25-30м від поверхні під чохлом четвертинних та палеогенових відкладів.

Зміна мінералізації та хімічного складу підземних вод пов’язана головним чином з вилуговуванням солей з ґрунтів зони аерації в процесі підвищення РҐВ. Ці процеси нерідко дуже інтенсивні, особливо в південних районах Західноєвропейської платформи, де ґрунти часто сильно засолені. Найбільшу небезпеку становить вилуговування сульфатів. Це явище впливає на фізико-механічні властивості ґрунту, різко підвищує агресивність ґрунтових вод. Результати виконаних лабораторних досліджень показали значний вплив замочування хімічними реагентами ґрунтів на їх механічні властивості (модуль деформації, кут внутрішнього тертя, щеплення). Так, наприклад, замочування 20% розчином FeSO4 в 1,7 рази; 20% розчином H2SO4 – в 1,9 рази; лужним розчином pH = 13,1 без іонів Ca2+ і Mg+2 – в 1,2 рази; лужним розчином pH = 13,1 з іонами Ca2+ і Mg2+в 1,9 рази; 30 % розчином NaOH – в 1,1 рази підвищує агресивність ґрунтових вод.

Істотно змінюється і кут внутрішнього тертя порід при замочуванні хімічними реагентами, для супісків та крейди він стає вищим, ніж при замочуванні водою.

Передбачення зміни характеристик ґрунтів у період будівництва та експлуатації АЕС є головним чинником прогнозної оцінки розвитку територій. Це досить складна задача і від правильності її рішення залежить нормальна безаварійна робота об’єкта, екологічна безпека навколишнього середовища.

Висновки з першого розділу

1. Зміна гідрогеологічних умов на території промислового майданчика АЕС суттєво впливає на причинно-наслідкові зв’язки осідань споруд і рухів земної поверхні.

2. Причиною зміни рівня ґрунтових вод є техногенне навантаження з боку атомної електричної станції. На початку експлуатації відбулося значне підняття рівня ґрунтових вод (на п’ять і більше метрів), що мало суттєвий негативний вплив на стан території та споруд АЕС, про що свідчать геодезичні спостереження.

3. Неоднорідність геологічної будови промислового майданчика, наявність на ній нестійких порід (крейда, глинисті ґрунти), які змінюють свою структуру внаслідок коливання рівня ґрунтових вод, створює несприятливу кастовонебезпечну інженерну основу для споруд АЕС.

4. Вжиті заходи з нормалізації стану території АЕС (цементація, пониження РҐВ) мають як позитивний (припинення крстоутворюючого процесу), так і негативний вплив на об’єкти промислового майданчика, що виражається у піднятті фундаментів деяких споруд.

5. Комплекс досліджень території АЕС, що враховує зв’язок інженерно-геологічних та гідрогеологічних факторів, забезпечує передбачення різних негативних проявів на території АЕС та заходів з їх ліквідації для створення оптимальних умов нормальної, безаварійної експлуатації об’єктів особливого призначення.

РОЗДІЛ 2

ПРОГНОЗНА ОЦІНКА РОЗВИТКУ ТЕРИТОРІЇ АТОМНОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СТАНЦІЇ ЗА УМОВ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ

2.1. Теоретичні основи методики дослідження

Для здійснення прогнозної оцінки розвитку території атомної електричної станції та її зони спостереження ми обрали логіко -математичний метод побудови математичної моделі реальних ситуацій за умов невизначеності [75].

Теорія нечітких множин [45], яка є основою обраного нами методу, робить можливим врахування всіх невизначеностей, з якими може стикатися дослідник при вивчені різних суспільних чи природних процесів. Наприклад, невизначеністю у нашому дослідженні є неможливість точного передбачення розвитку подальших негативних проявів на території РАЕС у випадку розширення виробничого процесу (введення в експлуатацію блоку №4). Сюди слід віднести і неповноту вхідної інформації, оскільки повна інформація про об’єкти особливого призначення не завжди є доступною. При оцінці нами будуть використані вибіркові спостереження, часткові дослідження, експертні дані, на основі яких буде складено математичну модель реальної ситуації за умов невизначеності.

Першим етапом розробки моделі є вивчення та опис об’єкта дослідження, виділення окремих структурних підсистем. На другому етапі здійснюється постановка задачі, визначаються критеріальні оцінки, вводяться різні обмеження згідно з чинниками, встановлюється взаємозв’язок між ними, будується блок - схема моделі. Найбільш складним для нас є встановлення взаємозв’язків між чинниками, якими є геологічні і гідрогеологічні умови промислового майданчика, їх зміна у наслідок експлуатації АЕС та вплив цієї зміни на стан території та споруд досліджуваного об’єкта. На третьому етапі моделювання перевіряється, чи задовольняє побудована модель поставленим вимогам, а також з’ясовуються різноманітні її властивості, переваги, недоліки [3,11,41,46,55,61,74].

Прогнозна оцінка розвитку досліджуваних території буде здійснюватись способом прийняття рішень у разі нечіткого відношення переваги на множині альтернатив за умов нечіткої вхідної інформації. Метою її є виявлення чіткого відношення неточної переваги R на множині допустимих альтернатив X. Враховуючи нечіткість вхідної інформації, множина X Може бути також описана нечітко, тому що в ній задана нечітка підмножина допустимих альтернатив.

Охарактеризуємо загальний принцип розв’язку нашої задачі з прогнозної оцінки розвитку територій обраним методом.

Нехай ми маємо N - факторів (ознак) дослідження А1….Аn і вектор відносних ваг цих ознак W(w1,....,Wn). При цьому повинна виконуватись рівність [58]:

(2.1)

Попарно порівнюючи ознаки за вагами, отримаємо відношення ваг цих факторів у вигляді квадратної матриці А N-го порядку:

.

Елементи матриці мають такі властивості [14]:

Aij=1/aji (2.2)

І Aij AjK= AIk . (2.3)

За умов нечіткої вхідної інформації вектор ваг W Є невідомим. Його знаходження можливе за допомогою властивості матриці А та за розв’язком рівняння [14,58,92]:

(А – n• I) w=0, (2.4)

Де N - Єдине власне число матриці А;

I - Одинична матриця;

W – Вектор відносних ваг ознак, які розглядаються.

Оскільки ранг матриці дорівнює 1, то N – єдине власне число матриці. Отже рівняння (2.4) має ненульовий розв’язок. Понад це воно має єдиний роз’язок з властивістю

При наявності чіткої інформації матриця А мала б вигляд зазначеної вище матриці, але за даних умов елементи матриці А будуть виступати не як відношення ваг, а як відношення експертних оцінок ознак, умова (2.3) не виконуватиметься. Тому вектор ваг будемо знаходити з рівняння більш загального вигляду [58]:

(А –λmax• I) w=0, (2.5)

Де λmax – Найбільше власне число матриці.

Число λmax Існує і є додатнім для додатних матриць згідно висновку Перона-Фробеніуса [14]. Щоб наша модель була продуктивною повинна виконуватись умова λmax ³ N.

Якщо число λmax Суттєво відрізняється від N, То це говорить про неузгодженість експертних оцінок, коли ж λmax близьке за значенням до N, то вектор ваг W є розв’язком рівняння (2.5). Отже результат можна вважати правильною оцінкою відносних ваг досліджуваних ознак.

2.2. Оцінка стану території Рівненської АЕС за умов невизначеності на стадії вишукувань

Будівництво атомних електричних станцій неможливе без попередньо правильної прогнозної оцінки території, на якій будуть зведені споруди та будівлі даного об’єкту. Одним з найголовніших завдань на цьому етапі є передбачення змін природних умов у наслідок функціонування АЕС, які можуть привести до ускладнень у виробничому процесі та виникнення аварійних ситуацій.

Вибір ділянки під будівництво споруд такого плану як атомна електрична станція є досить складною задачею, яка передбачає вивчення цілого комплексу природних умов даної території, що мають безпосередній вплив на зведення та експлуатацію інженерних споруд. З цією метою проводяться геодезичні, гідрометеорологічні, геологічні, гідрогеологічні та інші дослідження. Вони повинні бути надійною основою при прийнятті рішення як при розташуванні атомної електричної станції на обраній території загалом, так при розміщенні та компонуванні споруд на її промисловому майданчику.

На наш погляд питанню прогнозної оцінки на етапі проектування РАЕС не було приділено достатньої уваги, тому ми зробимо спробу оцінити територію даного об’єкту на стадії вишукувань і знайти причини появи негативних явищ за час експлуатації АЕС.

При дослідженні нами були вивчені з необхідною повнотою такі явища: геологічна будова ділянки, гідрогеологічні умови, фізико - механічні властивості ґрунтів, геологічні процеси і явища та можливі їх зміни після спорудження об’єктів АЕС (див. розділ 1). При вивчені геологічної будови ділянки встановлено склад ґрунтів, їх особливості та характер залягання (товщину шарів та чергування за глибиною), що є основою для правильної прогнозної оцінки території будівництва [67,68].

Геологічна будова промислового майданчика Рівненської АЕС досить різноманітна, але загалом її можна розділити на чотири товщі: 1) насипний ґрунт, пісок; 2) супісок, глина, суглинок; 3) крейда; 4) скельна порода. Небезпеку становлять друга та, особливо, третя товщі. У ґрунтах третього групи має місце утворення карстових пустот.

Гідрогеологічні умови визначаються особливостями залягання підземних вод, розміщенням і потужністю водоносних пластів. Нами був досліджений режим безнапірних та напірних вод, їх хімізм, температура та коефіцієнт фільтрації порід.

На основі детального вивчення району будівництва, беручи до уваги вищезгадані дослідження, нами виконано районування території за геологічними та гідрогеологічними особливостями. Це районування переслідує мету вибору ділянки під будівництво з найбільш сприятливими умовами для будівництва та експлуатації АЕС. За рівнем ґрунтових вод, потужністю того чи іншого пласту, глибиною залягання його від поверхні на території промислового майданчика було виділено чотири ділянки, однорідних щодо природних умов (рис. 2.1):

- перша ділянка характеризується високим рівнем підземних вод і є досить однорідною з геологічної точки зору за будовою, також значним пластом насипного ґрунту (до 15м);

- друга ділянка є неоднорідною у своїй будові з прошарками слабких порід, що може привести до нерівномірного просідання будівель та споруд. Тут значне поширення мають глинисті породи туго пластичної та пластичної консистенції. Як відомо, ущільнені глини – матеріал з поверхневим зміщенням. Він практично водонепровідний і характеризується пониженим опором зсуву, що, відповідно, є потенційною зоною для деформацій і природнім екраном для руху підземних вод;

- третя ділянка характеризується значною товщею супісків середньочетвертинних з неглибоким заляганням їх від поверхні (0,0 -2,5 м) та найпотужнішим пластом крейди на території промислового майданчика;

- четверта ділянка є досить однорідною у своїй геологічній будові з середніми показниками щодо потужності та глибини залягання порід без наявності глин. Дзеркало ґрунтових вод має пологу поверхню.