Плотина задержания
Задерживающая плотина — это плотина, построенная для улавливания поверхностного стока и потока речной воды с целью регулирования стока воды на участках ниже плотины. [ 1 ] Задерживающие плотины обычно используются для уменьшения ущерба, причиненного наводнением, или для регулирования скорости потока через канал. [ 2 ] Задерживающие дамбы также могут быть построены для пополнения грунтовых вод и улавливания отложений . [ 2 ] Задерживающие плотины представляют собой одну из трех классификаций плотин: водохранилища, отводные плотины и задерживающие плотины. [ 2 ] Водохранилища сохраняют воду в течение длительного времени для орошения , животноводства , городского водоснабжения, отдыха и производства гидроэлектроэнергии . Отводные плотины поднимают уровень воды и перенаправляют воду в определенное место. Отведенная вода обычно поступает в ирригационные системы или водохранилища . [ 2 ]
Цели
[ редактировать ]Люди строят задерживающие дамбы для следующих целей: борьба с наводнениями , ограничение скорости потока , восполнение подземных вод и улавливание наносов. [ 2 ] Задерживающие плотины часто используются в районах, подверженных наводнениям, для борьбы с наводнениями. Ограждающая дамба построена на высоте над зоной затопления. Паводковая вода собирается в бассейне над плотиной и выпускается со скоростью, которую может выдержать зона затопления и канал. Каналы могут включать дамбы, каналы, ручьи, дренажные трубы и реки. Бассейн над плотиной, задерживающей паводок, должен оставаться на самом низком уровне воды, чтобы предотвратить перелив. [ 2 ] Перелив – это когда уровень воды за плотиной превышает высоту гребня плотины. [ 3 ] Гребень плотины – это верхний край плотины. Перекрытие вызвано сильным наводнением или сильными волнами. Сильные волны могут быть результатом сильных ветров, оползней и землетрясений. [ 3 ] Проект задерживающей дамбы должен учитывать вероятность перелива и быть спроектирован соответствующим образом. Задерживающие плотины, построенные для ограничения скорости потока, регулируют количество воды, сбрасываемой в каналы. [ 2 ] Задерживающие плотины, используемые для пополнения подземных вод или грунтовых вод, удерживают поверхностный сток, позволяя земле поглощать воду. [ 2 ] Грунтовые воды – это вода, которая попала в водоносный горизонт под действием силы тяжести. Водоносный горизонт — это слои проницаемых почв и камней под поверхностью земли, которые позволяют воде накапливаться между камнями и почвой. [ 4 ] Плотины для мусора — это тип задерживающей дамбы, используемой для сбора наносов и предотвращения их попадания в районы, где большое скопление наносов может нанести ущерб. [ 2 ]
Дизайн
[ редактировать ]Задерживающие плотины имеют две основные конструкции. [ 5 ] Задерживающая плотина может быть изготовлена из бетона или каменной кладки, обычно с металлическим армирующим основанием. Плотина из бетона или каменной кладки обычно имеет форму поперечного сечения, подобную прямоугольному треугольнику, с наклонной гранью, направленной вниз по течению, и перпендикулярной гранью, направленной вверх по течению. Задерживающие плотины также можно соорудить из камня или земли, чтобы сформировать плотину в виде гравитационной насыпи. Форма поперечного сечения плотины типа гравитационной насыпи из земли и камня очень напоминает равный боковой треугольник с угловыми сторонами, обращенными вверх и вниз по течению. [ 5 ] Современные конструкции задерживающих плотин включают факторы безопасности, которые учитывают и компенсируют вероятность разрушения. [ 3 ]
Проект дамбы для задержания паводков
[ редактировать ]Плотины, задерживающие паводок, обычно используются как часть системы задержания паводковых или ливневых вод. [ 6 ] Системы задержания наводнений сочетают в себе водосборники, дамбы и каналы для эффективного сбора и регулирования стока. В следственных изоляторах не только регулируется количество сбрасываемой воды, но и контролируется качество сбрасываемой воды. Системы контролируют сток, чтобы предотвратить повреждение озер, рек и водно-болотных угодий загрязнениями и мусором. Плотины, задерживающие паводок, строятся методично. Инженеры анализируют топографические данные водораздела, гидрологические данные и геологическое строение территории, чтобы определить наиболее эффективные места для сдерживания наводнений. Проанализированные топографические данные водораздела, гидрологические данные и геологическая структура показывают потенциальную емкость водохранилища, воздействие на окружающую среду и физические ограничения территории. В результате создаются модели, моделирующие эффективность возможных мест расположения и конструкции дамб, задерживающих паводки. Общая конструкция плотины для задержания паводков имеет форму поперечного сечения трапеции, где более длинная из параллельных сторон является основанием плотины, а наклонные стороны обращены вверх и вниз по течению. Плотина, задерживающая паводок, имеет отверстие наверху для выпуска паводковой воды с контролируемой скоростью, которую могут выдержать каналы ниже. Модели дамб, задерживающих паводок, помогают определить необходимую высоту плотины и размер переливного отверстия, чтобы предотвратить перелив. [ 6 ]
Недостатки
[ редактировать ]Задерживающие плотины могут стать причиной травм и ущерба, если они построены и не обслуживаются должным образом. Плохо обслуживаемые и старые задерживающие плотины могут представлять угрозу надежности, поскольку они могут не соответствовать текущим требованиям структурной безопасности и гидравлическим требованиям. [ 3 ] Например, задерживающая плотина в населенном пункте, не соответствующая действующим требованиям конструктивной безопасности и гидравлики, имеет высокую вероятность разрушения. [ 7 ] Если произойдет сильное наводнение, несоответствующая задерживающая дамба может быть перекрыта и прорвана, что приведет к травмам и повреждению окружающей населенной территории ниже задерживающей дамбы. [ 7 ]
Примеры
[ редактировать ]Плотины для задержания отложений
[ редактировать ]Район Фифтинмайл-Крик, штат Вайоминг, был отмечен Департаментом внутренних дел США по землеустройству в 1960-х годах, поскольку этот район нуждался в агрессивной системе контроля наносов. [ 8 ] В течение 10 лет 2 миллиона долларов США было потрачено на строительство 34 дамб, задерживающих наносы, 110 водохранилищ и 21 распределительной дамбы для решения проблемы наносов. Система контроля наносов была предназначена для уменьшения количества взвешенных отложений в реке Бигхорн. Высокая концентрация отложений в реке Бигхорн во многом объясняется дренажем в результате эрозии Фифтинмайл-Крик. Система управления была предназначена для уменьшения количества осадка на 25%. Однако через 20 лет после установки система контроля была проанализирована и выяснилось, что задерживающие дамбы содержались ненадлежащим образом, что привело к сбою в задержании наносов. Помимо плохого обслуживания, срок службы задерживающих плотин сократился из-за местоположения и климата. В результате людям, живущим ниже по течению реки Бигхорн, приходится справляться с воздействием наносов. Большое количество отложений, выброшенных из-за вышедших из строя дамб и системы контроля, увеличило стоимость фильтрации муниципальной воды из-за взвешенных отложений в реке Бигхорн. Высокие отложения наносов также нанесли ущерб рыболовству и уменьшили количество воды, которая может храниться в водохранилище ниже по течению. [ 8 ]
Плотины, задерживающие паводок
[ редактировать ]В Сан-Антонио, штат Техас, водозадерживающая плотина Олмос-Крик была построена как дамба для защиты от наводнений. [ 9 ] Несмотря на то, что основной целью задерживающей плотины Олмос-Крик было сдерживание паводков, плотина также действует как плотина для задержания мусора или отложений, удерживая загрязняющие вещества от попадания в региональный водопровод. Плотина Олмос-Крик уникальна, поскольку она расположена в городской зоне с большой поймой, а территория вокруг плотины используется как зона отдыха и дикой природы. В результате плотина Олмос-Крик представляет собой многоцелевой объект, который может противостоять сильным наводнениям, улавливать загрязняющие вещества и обеспечивать зону отдыха и дикой природы для населения. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кливленд, Катлер Дж.; Моррис, Кристофер, ред. (2009). Энергетический словарь (Расширенное изд.). Оксфорд: Эльзевир. п. 133. ИСБН 978-0080964911 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Гоингс, Дэвид Б. (2004). К. Ли Лернер; Бренда Уилмот Лернер (ред.). Научная энциклопедия Гейла (Интернет) (3-е изд.). Детройт: Гейл. стр. 1149–1142. ISBN 978-0787675547 .
- ^ Jump up to: а б с д Гунинди, М. Энгин; Янмаз, А. Мелих (2008). «Оценка надежности перекрытия и преимуществ паводкозащитной плотины» . Канадский журнал гражданского строительства . 35 (10): 1177+. дои : 10.1139/L08-052 . Проверено 15 февраля 2013 г.
- ^ Бренда Уилмот Лернер; К. Ли Лернер, ред. (2009). Наука об окружающей среде: в контексте (Интернет) . Детройт: Гейл. стр. 396–400 . Проверено 21 февраля 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Уоллес, Джонатан (2005). Карл Митчем (ред.). Энциклопедия науки, технологий и этики . Детройт: Справочник Macmillan USA. стр. 463–465. ISBN 978-0028658315 .
- ^ Jump up to: а б Да, Чао-Сянь; Лабади, Джон В. (1997). «Многоцелевое планирование систем задержания ливневых вод на уровне водораздела». Журнал планирования и управления водными ресурсами . 123 (6): 336–343. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9496(1997)123:6(336) .
- ^ Jump up to: а б Сингх, Виджай П.; Джайн, Шарад К.; Тьяги, Адитья (2007). Анализ рисков и надежности. Справочник для инженеров-строителей и инженеров-экологов . Американское общество инженеров-строителей (ASCE). п. 672. ИСБН 978-0784408919 .
- ^ Jump up to: а б Марстон, Ричард А; Долан, Лоуренс С. (1 декабря 1999 г.). «Эффективность структур контроля наносов относительно пространственных закономерностей потери горной почвы в засушливом водоразделе, Вайоминг» (PDF) . Геоморфология . 31 (1–4): 313–323. дои : 10.1016/S0169-555X(99)00089-6 . ISSN 0169-555X . Проверено 15 февраля 2013 г.
- ^ Jump up to: а б Джонс-младший, Д. Эрл; Джонс, Джонатан Э. (1987). «Разграничение и управление паводковыми путями». Журнал планирования и управления водными ресурсами . 123 (7): 228–242. doi : 10.1061/(ASCE)0733-9496(1987)113:2(228) .