5 Приведенную процедуру калибровки можно рассматривать как начало итерационного процесса минимизации функционала D методами покоординатного спуска (локальных вариаций). В настоящее время разработан весьма широкий арсенал методов и программных средств минимизации функционалов типа рассмотренного. Их следует использовать, особенно в более сложных задачах, когда вектор модулей содержит более двух компонент, число точек и циклов измерений больше двух-трех (как в рассмотренном простом примере).
6 Аналогичную калибровку можно независимо провести для других диагностических показателей (например для напряжений). При этом вектор расчетных модулей может несколько отличаться от вектора модулей для перемещений.
Оперативная оценка эксплуатационного состояния сооружения включает не только сравнение диагностических показателей с их критериальными значениями, но и проверку попадания измеренного значения в прогнозируемый интервал.
Прогнозная модель - это зависимость (формула), график или правило, с помощью которого можно вычислить ожидаемое значение диагностического показателя при любых текущих значениях нагрузок и воздействий и тем самым предсказывать (прогнозировать) величину диагностического показателя,
«Методика» (п. 4.1) допускает использование трех типов прогнозных моделей - детерминистической, статистической и смешанной.
4.1. Детерминистическая прогнозная модель
Прогнозные модели на стадии проецирования базируются на детерминистических расчетных моделях (п. 4.1 «Методики»),
Проектные расчеты по обоснованию устойчивости, механической и фильтрационной прочности ГТС по существу являются прогнозными. Однако они выполняются не на реальные нагрузки и воздействия, а на регламентир о ванные нормами гипотетические экстремальные сочетания нагрузок. Предполагается, что превышение реальными нагрузками расчетных сочетаний маловероятно.
В качестве примера рассмотрим прогнозную детерминистическую модель, построенную генеральным проектировщиком (Ленгидропроектом) на стадии проектирования для радиальных перемещений плотины Саяно-Шушенской ГЭС.
На ветви наполнения водохранилища проектной организацией было выполнено несколько статических расчетов плотины на действие приращений гидростатического давления верхнего бьефа при УВБ, меняющемся от УМО на отм. 500 м до НПУ отм. 540 м (УВБ отм. 500, 510, 520, 530, 540 м).
Данные расчетов на приращение УВБ приведены в таблице П.П.8.
Таблица П.П.8 - Приращение радиальных перемещений гребня плотины в ключе (мм)
| УВБ(м) | Расчет (мм), Uпрог (УВБ) | 1990 г. | 1991 г. | 1992 г. | 1993 г. | Ветвь цикла |
| 500-510 510-500 | 10,1 | 12,9 25,8 | 12,2 25,9 | 13,8 26,5 | 13,4 27,9 | Наполнение Сработка |
| 510-520 520-510 | 17,9 | 14,3 22,8 | 21,0 25,3 | 21,5 25,1 | 22,3 25,7 | Наполнение Сработка |
| 520-530 530-520 | 22,9 | 22,0 19,0 | 22,5 3,2 | 23,2 23,0 | 24,1 22,0 | Наполнение Сработка |
| 530-540 540-530 | 40,7 | 40,8 10,1 | 34,0 9,4 | 30,9 11,2 | 33,2 9,1 | Наполнение Сработка |
| 500-540 | 91,8 | 91,2 | 97,4 | 94,2 | 94,3 | Наполнение |
Примечание
1 Расчет плотины на основное сочетание нагрузок в рамках той же расчетной модели, что использована для прогноза при текущих нагрузках, дает величину радиального перемещения гребня в ключе Fосн = 133,2 мм.
2 Для сравнения в таблице П.П.8 приведены данные натурных измерений за четыре года.
Данные расчетов (второй столбец таблицы П.П.8) использованы в качестве прогнозной модели. В качестве диагностического показателя взято приращение радиального перемещения Uизм (УВБ) при подъеме УВБ от УМО (отм. 500 м) до текущего УВБ.
Пусть в дни проверки УВБ был на отм, 523,3 м и 535 м. Тогда путем линейной интерполяции расчетных данных, приведенных во втором столбце таблицы П.П.8, прогнозируемые значения диагностического показателя будут
U (523,3) = 10,1 + 17,9 + 22,9/3 = 35,6 мм
Uпрог (535) = 10,1 + 17,9 + 22,9 + 40,7/2 = 71,25 мм.
Реальные данные натурных измерений при УВБ отм. 523,3 м за четыре года наблюдений (1990-1993 гг.) дали следующие величины Uизм (523,3) и Uизм (535), см. таблицу П.П.9:
Таблица П.П.9 - Измеренные приращения радиальных перемещений гребня плотины в ключе при подъеме УВБ от УМО 500 м до НПУ 540 м
| УВБ(м) | Прогноз | 1990 г. (дата) | 1991 г. (дата) | 1992 г. (дата) | 1993 г. | |
| 523,3 | 35,6 | 31,1 (10.07) | 39,6 (17.06) | 44,2 (01.06) | 43,7 | Наполнение |
| 535 | 71,25 | 65,0 (17.08) | 61,5 (28.07) | 63,3 (09.08) | 69,8 | Наполнение |
Сравнение измеренных перемещений с прогнозируемыми расчетами (см. таблицы П.П.8, П.П.9) показывает, что на ветви наполнения погрешность проектной прогнозной модели, основанной на статическом расчете плотины на действие гидростатического давления верхнего бьефа, достигает в 1992 г. величины 44,2-35,6 ≈ 9 мм. Изменение УВБ на 1 м в диапазоне УВБ отм. 520 - 540 м приводит к изменению радиальных перемещений гребня плотины в ключе примерно в 3 мм. Можно заметить, что погрешность приведенной выше прогнозной модели (см. таблицы П.П.8, П.П.9) несколько увеличивается от 1990 г. к 1993 г. Это объясняется отчасти тем, что в прогнозной модели не учитывалось имевшее место развитие трещин в плотине и основании и обусловленное ростом трещин накопление необратимых радиальных перемещений. Таким образом, погрешность проектного прогноза на ветви наполнения примерно эквивалентна изменению УВБ в 3 м. На ветви сработки погрешность модели столь велика (из-за неучета в ней температурных воздействий и необратимых перемещений), что вряд ли может использоваться в качестве прогнозной.
Примечания
1 Выше приведена упрощенная, грубая расчетная модель, использующая расчет плотины на одно воздействие (гидростатическое давление ВБ на напорную грань плотины). Реально используемая модель учитывает также температурные воздействия и существенно точнее. При учете температурных воздействий прогнозируемые (расчетные) радиальные перемещения на ветви наполнения при высоких УВБ несколько уменьшатся (так как ветвь наполнения реализуется летом - осенью, когда плотина «теплая»), а на ветви сработки перемещения увеличатся (так как зимой - ранней весной плотина «холодная»).
2 На крупных гидроузлах прогнозной моделью может служить программа расчета ГТС на ЭВМ, позволяющая оперативно выполнять требуемые расчеты на текущие (действующие на момент проверки) нагрузки и воздействия и их приращения.
4.2. Статистическая (регрессионная) прогнозная модель
Статистическая (регрессионная) прогнозная модель строится на базе обработки данных натурных измерений диагностического показателя за предыдущий период.
В настоящее время существует большое количество промышленных программ, позволяющих оперативно проводить регрессионный анализ силами службы эксплуатации. Самой распространенной из таких программ является входящая в пакет Microsoft Office электронная таблица Excel. В главном меню Excel имеется меню «сервис» - «анализ данных», которое предоставляет пользователю возможность статистической обработки данных, в том числе и построение регрессионных зависимостей.
Гидротехнические сооружения ГРЭС и ТЭСГ работающих на твердом топливе, имеют в своем составе золошлакоотвал (ЗШО), который, являясь сложным напорным ГТС, обладает рядом специфических особенностей:
совпадение сроков строительства и эксплуатации; только в период строительства первичной дамбы золошлакоотвал, как правило, еще не эксплуатируется. В дальнейшем, в период эксплуатации, осуществляется многократное поочередное возведение его элементов: намыв золошлакового материала, отсыпка на нем дамб ярусов наращивания и т.д., таким образом, параметры конструкции сооружения изменяются во времени;