LIETUVOS ŢEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS VANDENS ŪKIO IR ŢEMĖTVARKOS FAKULTETAS HIDROTECHNIKOS KATEDRA Edita Ţemaitytė ŠAKIŲ IR VILKAVIŠKIO RAJONŲ HIDROMAZGŲ TECHNINĖ BŪKLĖ IR ŠLAITŲ PASTOVUMAS TECHNICAL STATE AND SLOPE STABILITY OF HYDROSCHEMES SITUATED IN ŠAKIAI AND VILKAVIŠKIS DISTRICTS Magistratūros studijų baigiamasis darbas Studijų sritis: Technologijos mokslai Studijų kryptis: Aplinkos inţinerija Studijų programa: Hidrotechnikos inţinerija Akademija, 2011 Magistrantūros studijų baigiamųjų darbų vertinimo komisija (patvirtinta Rektoriaus 2011 balandţio 18 d. įsakymu Nr. 101-Kb). Pirmininkas: Lietuvos melioracijos įmonių asociacijos pirmininkas doc. dr. Kazys Sivickis. Nariai: 1. LŢŪU, Vandens ūkio ir ţemėtvarkos fakulteto prodekanas Vandentvarkos katedros doc. dr. Antanas Dumbrauskas; 2. LŢŪU, Vandens ūkio ir ţemėtvarkos fakulteto Melioracijos katedros vedėjas doc. dr. Liudas Kinčius; 3. LŢŪU, Vandens ūkio ir ţemėtvarkos fakulteto Statybinių konstrukcijų katedros doc. dr. Feliksas Mikuckis; 4. LŢŪU, Vandens ūkio ir ţemėtvarkos fakulteto Hidrotechnikos katedros vedėjas doc. dr. Algirdas Radzevičius. Mokslinis vadovas: LŢŪU, Vandens ūkio ir ţemėtvarkos fakulteto, Hidrotechnikos katedros doc. dr. A. Šikšnys Recenzentas: LŢŪU, Vandens ūkio ir ţemėtvarkos fakulteto, Hidrotechnikos katedros doc. dr. J. Vyčius Katedros vedėjas: LŢŪU, Vandens ir ţemėtvarkos fakulteto, Hidrotechnikos katedros vedėjas doc.dr. A. Radzevičius. Oponentas: LŢŪU, Vandens ir ţemėtvarkos fakulteto, Statybinių konstrukcijų katedros lekt. dr. R. Šadzevičius. 2 SANTRAUKA Šakių ir Vilkaviškio rajonų savivaldybėse yra 14 valstybinės reikšmės tvenkinių t.y. Girėnų, Kudirkos Naumiesčio, Lukšių, Miknaičių, Ritinių, Sintautų, Šakių miesto, Totorviečių, Valiulių ir Voverių, Karklinių, Kunigiškių, Matlaukio ir Virbalio tvenkiniai. Darbo pradţioje buvo atlikti kameraliniai tyrimai: išsiaiškinta uţtvankų išsidėstymas rajone ir jų techniniai duomenys. Natūrinių tyrimų metu hidromazgai buvo apţiūrėti nufotografuoti ir įvertinti. Visų HTS elementų su juose esančiomis betoninėmis konstrukcijomis, būklė vertinta rizikos balais (Bu) taikant 10 balų sistemą. Atliekant natūrinius tyrimus, buvo pastebėta, jog Totorviečio ţemių uţtvankos sausajame šlaite formuojasi nuošliauţa, todėl buvo atlikti šlaito pastovumo skaičiavimai SEEP/W ir SLOPE/W. Tiriamajame darbe trumpai yra aptariama įvairų pasaulio šalių hidrotechnikos statinių prieţiūra. Hidromazgų gedimai atsiranda palaipsniui, todėl reikalingi nuolatiniai natūriniai stebėjimai HTS techninės būklės nustatymui. Iš tirtų 14 hidromazgų nustatyta, kad techninė būklė vidutinė yra vieno hidromazgo, dešimties hidromazgų techninė būklė – patenkinama, vieno – bloga, dviejų – labai bloga. Natūriniai tyrimai vykdyti 2010 metų pavasarį ir rudenį. Pagrindiniai ţodţiai: ţemių uţtvanka, techninė būklė, SEEP/W programa. 3 SUMMARY There are 14 water reservoirs of state significance (Girėnai, Kudirkos Naumiestis, Lukšiai, Miknaičiai, Ritiniai, Sintautai, Šakiai town, Totorviečiai, Valiuliai, Voveriai, Karkliniai, Kunigiškiai, Matlaukis and Virbalis) situated in the municipalities of Šakiai amd Vilkaviškis districts. The following laboratory investigations were performed at the beginning of the work: the dislocation of dams in the district as well as their technical data were cleared out. During field investigations hydroschemes were examined, photographed and evaluated. The technical state of elements of all hydraulic structures (with all reinforced concrete constructions existing in them) was evaluated by defectiveness points (Bu) in the ten points criterion system. During field investigations it was noticed that in the dry slope of Totorviečio earth dam landslide was starting to form, therefore, slope stability calculations were carried out using SEEP/W and SLOPE/W programs. The maintenance of hydraulic structures situated in various countries of the world was shortly discussed in the literature revue. Failures in hydroschemes occur gradually; therefore constant field supervisions are necessary for the determination of the technical state of hydraulic structures. From 14 investigated hydroschemes it was determined that their technical state is the following one: the technical state of one hydroscheme was evaluated as average, the technical state of ten hydroschemes – as satisfactory, the technical state of two hydroschemes – as very bad, the technical state of one hydroscheme – as bad. Field investigations were performed in the spring and autumn of 2010. Keywords: earth dam, technical state, SEEP/W and SLOPE/W programs. 4 TURINYS SUMMARY ................................................................................................................... .....4 ĮVADAS ........................................................................................................................ .....6 1. LITERATŪROS APŢVALGA ............................................................................ .....7 1.1. Hidrotechninių statinių saugumas ir patikimumas ......................................... .....7 1.2. Teisinė bazė Hidrotechnikos statinių patikimumo ir saugumo klausimais...........12 1.3. Techninės būklės įvertinimo ypatumai.................................................................15 1.4. Geofiltracijos skaičiavimų ir modeliavimo teorinis pagrindimas.........................17 1.5. Ţemių uţtvankos ţemutinio šlaito stabilumo skaičiavimų teorinis pagrindimas..18 2. TYRIMO TIKSLAS IR UŢDAVINIAI.......................................................................20 3. TYRIMO METODIKA................................................................................................21 4. BENDROS ŢINIOS APIE ŠAKIŲ IR VILKAVIŠKIO RAJONUS ..................... ....22 5. ŠAKIŲ IR VILKAVIŠKIO RAJONŲ HIDROMAZGŲ TECHNINĖS BŪKLĖS VERTINIMAS IR DARBO REZULTATAI ....................................................... ....25 5.1. Šakių ir Vilkaviškio rajonų hidromazgų techninės būklės vertinimas ........... ....25 5.2. HTS elementų paţaidų analizė ..................................................................... ....35 6. LĖŠŲ SKIRIAMŲ HIDROTECHNIKOS STATINIŲ PRIEŢIŪRAI ANALIZĖ . ....42 7. TORVIEČIŲ ŢEMIŲ UŢTVANKOS ŠLAITŲ PASTOVUMO MODELIAVIMAS 43 7.1 Ţemių uţtvankos geofiltracijos skaičiavimas ir modeliavimas........................ ....43 7.2 Ţemių uţtvankos ţemutinio šlaito stabilumo skaičiavimas ............................. ....44 8. IŠVADOS ............................................................................................................ ....50 NAUDOTOS LITERATŪROS IR ŠALTINIŲ SĄRAŠAS .................................. ....51 DARBO APROBACIJA...............................................................................................53 PRIEDAI .....................................................................................................................54 5 ĮVADAS Lietuvos uţtvankų techninė būklė pradėta stebėti ir tirti vos pastačius pirmąsias uţtvankas. Labiausiai buvo stebimi ir analizuojami hidromazgai, kuriuos naudojant buvo pastebėta kokių nors paţaidų ar defektų. Uţtvankų tyrimai LŢŪU Vandens ūkio ir ţemėtvarkos fakulteto darbuotojų pastangomis suaktyvėjo ir įgijo sistemmingą kryptį 1997- 1999 m., kai gamybiniams poreikiams tenkinti iškilo būtinumas sukurti hidromazgų vertinimo metodiką. [4] Hidromazgų gedimai atsiranda palaipsniui, todėl reikalingi nuolatiniai natūriniai stebėjimai uţtvankų būklės nustatymui. Pirmame skyriuje – literatūros apţvalga. Literatūros apţvalgoje yra analizuotas hidrotechnikos statinių patikimumas ir saugumas ne tik Lietuvoje, bet ir pasaulyje, pateikiama keletas pavyzdţių avarijų hidromazgų, kurios neseniai buvo įvykusios. Trumpai aptarta teisinė bazė hidrotechnikos statinių patikimumo ir saugumo klausimais. Išanalizuoti techninės būklės vertinimo ypatumai pagal Statybos techninius reglamentus. Antrame skyriuje – tyrimo tikslas ir uţdaviniai. Trečiame skyriuje – tyrimo metodika. Trumpai aprašytas tyrimo objektas ir kaip vyko tyrimas. Ketvirtajame skyriuje – bendros ţinios apie Šakių ir Vilkaviškio rajonus. Čia aptarta geografinė padėtis, rajonų miestai, vandens telkiniai ir jų uţimami plotai. Penktame skyriuje nagrinėjama minėtuose rajonuose esančių hidromazgų natūrinių tyrimų medţiaga. Šakių rajone apţiūrėta, nufotografuota ir pagal Statybos techninį reglamentą įvertinta 10 hidromazgų - Girėnų, Kudirkos Naumiesčio, Lukšių, Miknaičių, Ritinių, Sintautų, Šakių miesto, Totorviečių, Valiulių ir Voverių. Vilkaviškio rajono savivaldybėje – Karklinių, Kunigiškių, Matlaukio ir Virbalio. Skyriuje patekiama HTS elementų paţaidų analizė. Šeštame skyriuje aptariama 2006 - 2010 metų valstybės biudţeto lėšos skirtos melioracijos darbams, atskirai analizuota kiek lėšų yra skiriama hidrotechnikos statiniams. Septintame skyriuje yra pateikiama Totorviečių ţemių uţtvankos geofiltracijos skaičiavimo ir modeliavimo bei ţemutinio šlaito stabilumo skaičiavimo rezultatai, kurie buvo gauti naudojantis kompiuterinėmis programomis SEEP/W ir SLOPE/W. Darbo pabaigoje yra pateikiamos išvados, naudotos literatūros ir šaltinių sąrašas bei priedai. Darbo apimtis - 53 puslapiai, jame yra 5 lentelės ir 57 paveikslai. Bibliografinį aprašą sudaro 34 šaltiniai. Darbo pabaigoje pateikiami 2 priedai, papildantys tyrimo duomenis. 6 1. LITERATŪROS APŢVALGA 1.1 Hidrotechnikos statinių saugumas ir patikimumas Ţmonija uţtvankas ėmė statyti, norėdama panaudoti vandenį įvairiausiems tikslams – išgauti energiją, ţemių drėkinimui, laivybai, rekreacijai ir pan. Didėjant ţmonių skaičiui, išaugo ir jų poreikiai, tad ir uţtvankų imta statyti