Details

Работа посвящена решению задачи оценки надёжности гидротехнических сооружений (ГТС) с помощью метода деревьев отказа при совместном решении задачи оптимизации затрат на эксплуатацию. Актуальность исследования продиктована необходимостью обеспечения безопасности сооружений при сохранении финансовой устойчивости эксплуатирующих организаций. Исследование носит прикладной характер и базируется на решении гибридной инженерно-экономической задачи. В работе приведён обзор существующих методик оценки рисков и дана математическая постановка задачи нелинейного программирования. Выполнен анализ и оценка надёжности ГТС на примере гравитационной плотины, включающие анализ отказов на объектах-аналогах, составление дерева отказов и оценку базовых вероятностей отказов, в том числе с помощью конечно-элементного моделирования статической устойчивости секции плотины с учётом температурных и фильтрационных нагрузок. На основе введённой метрики риска решена оптимизационная задача минимизации операционных затрат и сформирован план эксплуатации сооружения. Практическая значимость работы дополняется экономической перспективностью предложенного подхода, ориентированного на повышение надёжности ГТС при рациональном управлении эксплуатационными затратами.

The thesis is devoted to solving the problem of assessing the reliability of hydraulic engineering structures (HES) using the fault tree analysis, combined with solving the problem of optimizing operational expenditures. The relevance of the research is driven by the need to ensure the safety of structures while maintaining the financial stability of operating organizations. The research is of an applied nature and is based on solving a hybrid engineering-economic problem. The thesis provides an overview of existing risk assessment methodologies and presents a mathematical formulation of the nonlinear programming problem. An analysis and assessment of HES reliability is carried out using the example of a gravity dam, including the analysis of failures at analogous facilities, the construction of a fault tree, and the estimation of basic failure probabilities, including through finite element modeling of the static stability of a dam section considering thermal and seepage loads. Based on the introduced risk metric, the optimization problem of minimizing operational expenditures is solved, and an operational plan for the structure is developed. The practical significance of the work is complemented by the economic viability of the proposed approach, which is aimed at improving the reliability of HES through the rational management of operational expenditures.