Μελέτη της μελέτη της κινηματικής συμπεριφοράς του φράγματος της λίμνης Πλαστήρα σε Δορυφορικές Μεθόδους

Abstract

Τα φράγματα αποτελούν μεγάλα τεχνικά έργα με πολλαπλή σκοπιμότητα σε ότι αφορά την κάλυψη ενεργειακών αναγκών, αναγκών ύδρευσης – άρδευσης, κλπ. Ταυτόχρονα αποτελούν μεγάλης έκτασης παρέμβαση στο περιβάλλον με σημαντικές επιπτώσεις στη τεκτονική, στο μικροκλίμα, την οικολογία και άλλους παράγοντες των περιοχών όπου κατασκευάζονται. Οι ειδικές προδιαγραφές κατά την κατασκευή και κατά την παρακολούθηση της κινηματικής συμπεριφοράς των φραγμάτων, τόσο κατά την φάση πλήρωσης όσο και κατά την φάση λειτουργίας, είναι πολύ μεγάλης σημασίας, αφού συνδέονται άμεσα με την αποφυγή δυσμενών καταστάσεων σε περίπτωση αστοχίας τους. Η παρακολούθηση της τήρησης των προδιαγραφών είναι αντικείμενο της Γεωδαιτικής Μεθοδολογίας, η οποία εφαρμόζεται με επίγειες ή δορυφορικές μεθόδους. Η Γεωδαιτική Μεθοδολογία, με την εξέλιξη των οργάνων, δίνει την δυνατότητα ανίχνευσης μετακινήσεων λίγων χιλιοστών, με πιθανότητα συμβατή με εκείνη της πιθανοτικής αντιμετώπισης της ασφάλειας των κατασκευών. Ειδικότερα για τις δορυφορικές μεθόδους μπορεί να πει κανείς με σιγουριά, ότι «ανταγωνίζονται» τις επίγειες, αφού οι ακρίβειες που επιτυγχάνονται μπορούν να φτάσουν τα λίγα mm, γεγονός που δίνει τη δυνατότητα να ανιχνευθούν μετακινήσεις της τάξης των 5 mm. Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την παρακολούθηση της κινηματικής συμπεριφοράς του φράγματος Ταυρωπού - γνωστού και ως φράγμα της λίμνης Πλαστήρα, του νομού Καρδίτσας. Το φράγμα Ταυρωπού είναι το μοναδικό τοξωτό φράγμα από οπλισμένο σκυρόδεμα, με διπλή καμπυλότητα, στην Ελλάδα. Το φράγμα κατασκευάστηκε από τη ΔΕΗ το 1960 με σκοπό τη συμβολή στον εξηλεκτρισμό της χώρας, την άρδευση και ύδρευση μεγάλου μέρους του Θεσσαλικού κάμπου. Στο φράγμα Ταυρωπού, η παρακολούθηση της κινηματικής συμπεριφοράς του γίνεται από ειδικευμένο προσωπικό της ΔΕΗ που έχει την ευθύνη της λειτουργίας του. Οι οριζόντιες μετακινήσεις προσδιορίζονται με τη χρήση εκκρεμών κάθε μήνα και οι κατακόρυφες μετακινήσεις με τη μέθοδο της Γεωμετρικής Χωροστάθμησης ανά εξάμηνο. Στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικής εργασίας η παρακολούθηση των οριζόντιων μετακινήσεων του φράγματος έγινε με την χρήση της Γεωδαιτικής Μεθοδολογίας και την εφαρμογή της δορυφορικής μεθόδου. Συγκεκριμένα ανιχνεύθηκαν και προσδιορίσθηκαν οι οριζόντιες μετακινήσεις κατά τα χρονικά διαστήματα Αύγουστος 2011 ÷ Νοέμβριος 2011 ÷ Μάιος 2012 και το συνολικό διάστημα Αύγουστος 2011 ÷ Μάιος 2012. Για την παρακολούθηση ιδρύθηκε δορυφορικό δίκτυο 9 κορυφών, 3 από αυτές είναι υλοποιημένες στη στέψη του φράγματος. Οι βάσεις μεταξύ των κορυφών μετρήθηκαν με τη μέθοδο του στατικού εντοπισμού με δυο δέκτες διπλής συχνότητας. Μετά την επεξεργασία των βάσεων, τη συνόρθωση των παρατηρήσεων και την επίλυση του δικτύου για κάθε φάση μέτρησης, εκτιμήθηκαν οι συντεταγμένες των κορυφών του και οι αβεβαιότητές τους. Από την σύγκριση των συντεταγμένων προσδιορίσθηκαν τα διανύσματα μεταβολής θέσης των κορυφών, ανάμεσα στις τρεις φάσεις μέτρησης. Τέλος, έγινε έλεγχος της στατιστικής σημαντικότητας των μεταβολών για επίπεδο εμπιστοσύνης 95% και προέκυψαν τα διανύσματα μετακίνησης.

Dams are large structures with multiple feasibility concerning energy needs, water needs,- irrigation, etc. At the same time they cause large-scale interventions in the environment with significant impact on tectonics, microclimate, ecology and other factors of the areas where they are constructed. The specific requirements for the construction and monitoring of the kinematic behavior of dams, during the filling phase as well as during the operational phase, are of great importance, since they are directly related to the avoidance of adverse conditions in case of their failure. The kinematic behavior of the dams can be monitored through the application of the geodetic methodology using terrestrial or satellite methods. Nowadays, the Geodetic Methodology, together with the development of instruments, permits movement detection of a few millimeters magnitude for a confidence level compatible with that of the probabilistic treatment of the structures safety. More especially satellite geodetic methods, are compatible to the terrestrial ones, since the a few mm accuracies achieved gives the possibility to detect movements of the order of 5 mm. This thesis deals with the monitoring of the kinematic behavior of the Tavropos dam – also known as Plastiras Lake dam in the area of Karditsa. The Tavropos dam is the only concrete arched dam with double curvature in Greece. The dam was constructed by the Greek Electricity Public Company (P.P.C.) in 1960 in order to contribute to the country's electrification, as well as to the irrigation of the Thessaly plain. The kinematic behavior of Tavropos Dam is monitored by trained P.P.C. personnel, that is responsible for its operation. The dam’s horizontal displacements are determined through monthly measurements at the 3 pendulums established in the dam’s body while the vertical displacements are estimated through geometric leveling every six months. In this thesis, the horizontal displacements of the dam were estimated for the time interval (August 2011 – May 2012) through the establishment of a Geodetic control network that was measured using GNSS receivers. The network established consists of 9 points 3 of which are established on the dam’s crest. The network’s elements (baselines) were measured using dual frequency receivers, with the static positioning method, during three measuring epochs (August 2011, November 2011 and May 2012). After the baseline processing, the coordinates of the network’s points together with their standard deviations were estimated for each measuring epoch through the network’s adjustment. Finally the absolute as well as the relative displacement vectors for the corresponding time intervals were determined and their statistical significance was tested for confidence level 95%.