Проектные режимы определяют, прежде всего, сочетания (основное и особое) воздействий и нагрузок, предусмотренные проектом. При превышении измеренными значениями диагностических показателей состояния ГТС их критериальных значений К2 недопустима эксплуатация при любом из предусмотренных проектом сочетаний воздействий.
Величины К1 и К2 должны контролироваться в соответствии с условиями эксплуатации сооружения и действующими нагрузками, при которых они были назначены.
Эксплуатационные состояния сооружений:
нормальное - состояние сооружения, при котором сооружение соответствует требованиям действующих нормативных документов и проекта, при этом значения диагностических показателей состояния сооружений не превышают своих критериальных значений К1
потенциально опасное - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического показателя стало большим (меньшим) своего первого (предупреждающего) уровня критериальных значений (значений К1) или вышло за пределы прогнозируемого при данном сочетании нагрузок интервала значений. Потенциально опасное состояние сооружения не отвечает нормативным требованиям, но эксплуатация ГТС не приводит к угрозе немедленного прорыва напорного фронта, и сооружение может некоторое ограниченное время эксплуатироваться в соответствии с указаниями п. 7.2 "Методики";
предаворийное - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического показателя стало большим (меньшим) второго (предельно допустимого) уровня критериальных значений (значений К2); в этом случае эксплуатация сооружения в проектных режимах недопустима без оперативного проведения мероприятий по восстановлению требуемого уровня безопасности и без специального разрешения органа надзора (п. 7.3 "Методики")".
Таким образом, согласно "Методике", допустимых групп возможных состояний ГТС три - нормальное, потенциально опасное, предаварийное. Возможной (но недопустимой) группой состояний ГТС является аварийное состояние.
До введения в действие "Методики" [1] оценка состояния ГТС гидроэлектростанций регламентировалась "Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей" [4]. В ПТЭ [4] предусматривалась одна проверка состояния ГТС - сравнение измеренных показателей с их предельно допустимыми значениями (ПДЗ). То есть возможных групп состояний было два - состояние сооружения отвечало требованиям норм, если критериальные соотношения выполнялись, и состояние сооружения не отвечало требованиям норм, если критериальные соотношения нарушались, Такой подход, во-первых, не оставлял возможности принятия заблаговременных мер по предотвращению аварий, что не соответствует требованиям ст. 9 Федерального закона, и во-вторых - не в полной мере соответствовал реальной практике эксплуатации ГТС. Наличие двух возможных состояний (исправного и неисправного) естественно для изделий с "мгновенным" отказом (электрическая лампа, реле, транзистор и т.п.). Эти изделия или работают, или не работают. Отказ гидротехнического сооружения - не мгновенный, сооружение оснащено контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей зафиксировать отклонения от нормальной работы и предотвратить повреждение или отказ. "Идеальных" гидротехнических сооружений не существует. Практика эксплуатации ГТС такова, что, несмотря на наличие неисправностей, эти сооружения продолжают эксплуатироваться, при этом обнаруженные неисправности устраняются. Поэтому для гидротехнического сооружения более естественными являются принятые в "Методике" [1] три группы возможных состояний.
«2.3. В соответствии со ст. 9 Федерального закона «О безопасности гидротехнических сооружений» собственник гидротехнического сооружения и эксплуатирующая организация обязаны: «систематически анализировать причины снижения уровня безопасности гидротехнического сооружения и своевременно осуществлять разработку и реализацию мер по обеспечению технически исправного состояния гидротехнического сооружения него безопасности, а также по предотвращению аварии гидротехнического сооружения».
Введение не одного, а двух уровней критериальных значений диагностических показателей состояния ГТС обеспечивает возможность своевременного принятия мер по ликвидации потенциально опасного и предотвращению предаварийного (и аварийного) состояний сооружения.
Таким образом, согласно [1], критериальные соотношения имеют вид:
а) состояние сооружения нормальное (исправное), если
Fизм ≤ К1 (2.1)
б) состояние сооружения потенциально опасное, если
К1 < Fизм ≤ К2; (2,2)
в) состояние сооружения предаварийное, если
Fизм > К2, (2.3)
где Fизм - измеренное (вычисленное по измеренным) значение диагностического показателя;
Kl, K2 - числа (критерии), достижение которых хотя бы одним диагностическим показателем будет означать переход из одного состояния в другое,
Кроме процедуры сравнения измеренных (вычисленных) показателей с их критериальными значениями, диагностический контроль включает сравнение измеренного диагностического показателя с прогнозируемым его значением. То есть кроме проверки выполнения (или не выполнения) условий (2.1) - (2.3), следует контролировать попадание диагностического показателя в доверительный интервал, прогнозируемый для реально действующих на момент проверки нагрузок:
Fпрог - δ ≤ Fизм ≤ Fпрог + δ, (2.4)
где Fизм - измеренное (вычисленное по измеренному) значение диагностического показателя;
Fпрог - значение диагностического показателя, прогнозируемого для реальных нагрузок и воздействий детерминистической или статистической прогнозной моделью;
δ - допускаемая погрешность прогнозной модели.
Примечание - Обе проверки - сравнение с критериями (2.1) - (2.3) и критерием (2.4), меняющимся в зависимости от реальных нагрузок и воздействий, - должны быть обязательными. Они являются необходимыми и достаточными условиями безопасности. Действительно, при использовании лишь критерия (2.4), как это иногда предлагается, возможна ситуация, когда построена весьма точная прогнозная модель для диагностического показателя (например, для необратимого наклона плотины в нижний бьеф). Благодаря точности модели измеряемый показатель (наклон) будет попадать в прогнозируемый интервал. Однако может наступить момент, когда при «сбывающемся» прогнозе плотина наклонится настолько, что потеряет устойчивость и опрокинется. От этого могут гарантировать только условия типа (2.1) - (2.3). Использование только критериев (2.1) - (2.3) также не может гарантировать безопасности. В этом случае возможна такая ситуация. Предположим, что угол наклона верховой грани плотины ограничен из условия устойчивости на опрокидывание: К2 = φ = 1º (примем, что при УМО φ = 0). Такой угол поворота можно допустить только при экстремальных воздействиях (например, при нагрузках и воздействиях особого сочетания при УВБ, равном ФПУ). Предположим, что при диагностическом контроле измеренный угол составил φизм - 0,9°, т.е. условие (2.2) соблюдено: 0,9° < 1º, и формально состояние плотины будет оценено как нормальное. Однако не исключено, что φизм = 0,9º было замерено при УВБ более низком, чем ФПУ, например при половинном гидростатическом давлении верхнего бьефа. Очевидно, что при дальнейшем росте УВБ условие (2.2) может быть нарушено. При половинной нагрузке и линейно упругой работе сооружения ожидаемый угол должен быть не более половины градуса. Только наличие проверки (2.4) может гарантировать от ошибочной диагностики при использовании только критериев (2.1) - (2.3). Проверка (2.4) позволяет обнаружить отклонения от нормальной (прогнозируемой) работы до достижения нагрузками и воздействиями максимальных значений и заблаговременно принять меры по устранению возможных неисправностей,
«.2.6. Для сооружений четвертого класса, а также при специальном обосновании для сооружений третьего класса допускается устанавливать один уровень критериальных значений К2».
Наличие первого (предупреждающего) уровня критериальных значений диагностических показателей обеспечивает повышение уровня безопасности сооружений, т.к. дает возможность своевременного осуществления мероприятий по предотвращению аварий. Однако реализация двухуровневой системы критериев безопасности требует более высокой квалификации эксплуатационного персонала, что, как правило, не обеспечивается на сооружениях.
«2.7. Количественные значения К1 и К2 диагностических показателей следует устанавливать на основе расчетов и оценок реакции сооружения при основном и особом сочетании нагрузок, соответственно. Состав нагрузок в сочетаниях и способ их определения должны быть установлены для конкретного сооружения нормативными документами и проектом и уточнены на стадии эксплуатации с учетом изменений в требованиях нормативных документов».
Данным пунктом определен лишь способ назначения критериальных значений К1 и К2. События, соответствующие особому сочетанию воздействий, более редки и применительно к ним нормами допускаются некоторые нарушения условий нормальной эксплуатации сооружений. Как правило, реакция сооружения на действие нагрузок особого сочетания более значительна и, соответственно, значения К2 являются определяющими по сравнению с К1. Однако применительно к конкретному сооружению возможны ситуации (в том числе из-за различных сочетаний нормативных коэффициентов надежности, используемых в расчетах на основное и особое сочетание воздействий), когда К1 оказывается определяющим по сравнению К2. В этих случаях следует в качестве К2 принимать более опасное для сооружения значение диагностического показателя.