Вестник МГТУ, 2026, Т. 29, № 2.

Введение Плотины, которыми перекрывают реки и ручьи для различных целей, должны быть прочными, чтобы выдерживать давление водохранилища при любом проектном уровне накопленной водной нагрузки. По использованным для строительства материалам плотины можно разделить на три типа: земляные, каменные и бетонные. Наиболее распространены в силу их эффективности и простоты конструкции земляные плотины. Постоянное техническое обслуживание плотин имеет значение, поскольку возможная авария может привести к ущербу катастрофических масштабов. Так, за период с 2000 по 2009 гг. в мире произошло более 200 инцидентов с плотинами (Cannata et al., 2012), а по данным Стэнфордского университета в США в среднем случается до 24 инцидентов в год1. По результатам статистического анализа происшествий с плотинами, задокументированных начиная с 1900 г., недостаточный или некачественный контроль состояния тела плотины имели ключевое значение в причинах происшествий в более чем трети случаев (Moreno-Rodenas et al., 2025). Кроме того, те же исследователи отмечают потенциальную возможность возникновения до пары десятков серьезных инцидентов на крупных плотинах в ближайшее десятилетие. Электрическое сопротивление является одним из физических свойств горных пород, надежно определяемых геофизическими методами. Электроразведка очень эффективна для определения глубины зоны водонасыщения и схемы движения грунтовых вод2. Сопротивление грунтов зависит от насыщенности, пористости, проницаемости, ионного содержания поровых жидкостей и содержания глины. В случае просачивания воды через плотину это можно обнаружить как низкое сопротивление3 (Johansson et al., 1996). Несмотря на искажения данных о кажущемся сопротивлении, вызванные топографией и изменением электрических свойств, использование метода сопротивлений на плотинах является практичным и удобным инструментом для обнаружения зон инфильтрации. Ранее геофизические исследования продемонстрировали полезность использования методов электрического сопротивления для обнаружения и оценки условий инфильтрации, возникающей на плотинах (Panthulu et al., 2001). Обнаружение и оценка рыхлых участков грунтов, которые могут быть источником утечки воды через плотину, крайне необходимы для предотвращения разрушения конструкции плотины (Osazuwa et al., 2008). Цель работы состоит в том, чтобы обнаружить потенциальные места инфильтрации и оценить состояние тела Верхнеуральской плотины. Для этого предложено оценить распределение электрических сопротивлений и определить характер возникающего естественного электрического поля в массиве. Объект и методы исследований Верхнеуральская плотина, построенная в 60-е годы прошлого века на р. Урал, должна была создать резервное водохранилище и покрыть все возрастающие в связи с расширением производства нужды Магнитогорского металлургического комбината (г. Магнитогорск, Челябинская область, РФ). Существовавшее к тому времени Магнитогорское водохранилище, расположенное в г. Магнитогорске, уже не справлялось ни по количеству, ни по качеству требуемой воды. Плотина является грунтовой, намывной песчано-гравийной с суглинистым экраном, длина составила более 1,5 км, высота 27 м. Образованное ей Верхнеуральское водохранилище - одно из крупнейших в Челябинской области - 23 км в длину и 3 км в ширину, площадь водного зеркала составляет 76,5 км2, объем - 601 млн м3, глубина водохранилища более 10 м. Плотина расположена в южной части водоема (рис. 1). Несмотря на значительный срок эксплуатации, более 60 лет, и благодаря постоянному контролю ее состояния, плотина исправно выполняет свои функции. Для определения причин и путей существующих потоков воды через тело плотины возникла задача дополнительного изучения ее строения. Наиболее достоверным средством изучения принято считать бурение, однако в случае грунтовых плотин следует по возможности избегать каких-либо нарушений их целостности. В таком случае эффективным может оказаться применение геофизики, в частности комплекса электроразведочных методов, направленных на определение возможных мест инфильтрации воды в обход суглинистого экрана ( Ахметов и др., 2020; 1Dam Failures in the U.S. National Performance of Dams Program. 1st ed. [pdf]. Dept. of Civil & Environmental Engineering, Stanford University. Available at: https://npdp.stanford.edu/sites/default/files/reports/ npdp_dam_failure_ summary_compilation_v1_2018.pdf. [Accessed 20 Dec. 2025]. 2Loke, M. H. Tutorial: 2D and 3D Electrical Imaging Surveys. 2004 . www.geoelectrical.com ; Loke M. H. Electrical Imaging Surveys for Environment and Engineering Studies (A Practical Guide to 2D and 3D Surveys) // Earth Sciences, Vol. 6574525, No. 1999 . www.terraplus.com. 3Aal G. Z. A., Ismail A. M., Anderson N. L., Atekwana E. A. Geophysical Investigation of Seepage from an Earth Fill Dam, Washington County, MO. URL: https://www.researchgate.net/publication/242269748.