Плотины содержания является плотиной построена , чтобы поймать поверхностный сток и поток воды поток для регулирования потока воды в областях ниже плотины. [1] Удерживающие дамбы обычно используются для уменьшения ущерба, причиненного наводнением, или для управления скоростью потока через канал. [2] Защитные дамбы также могут быть построены для пополнения подземных вод и улавливания наносов . [2] Защитные дамбы - это одна из трех классификаций плотин: водохранилища, водозаборные плотины и задерживающие плотины. [2] Дамбы хранят воду в течение длительного времени для орошения и животноводства., городское водоснабжение, рекреация и производство гидроэлектроэнергии . Водозаборные дамбы поднимают уровень воды, чтобы перенаправить воду в указанное место. Отводимая вода обычно поступает в оросительные системы или водохранилища . [2]
Цели
Люди строят защитные дамбы для целей, которые включают: борьбу с наводнениями , ограничение скорости потока , пополнение подземных вод и улавливание наносов. [2] В зонах, подверженных наводнениям, часто используются защитные дамбы для борьбы с наводнениями. Защитная дамба построена на высоте над зоной, подверженной наводнениям. Паводковые воды собираются в бассейне над плотиной и выпускаются с расходом, который может выдержать зона затопления и канал. Каналы могут включать дамбы, каналы, ручьи, водосточные трубы и реки. Бассейн над плотиной, задерживающей наводнение, должен оставаться на самом низком уровне воды, чтобы предотвратить переполнение. [2] Превышение - это когда уровень воды за плотиной превышает высоту гребня плотины. [3] Гребень плотины - это верхний край плотины. Переполнение вызвано сильным наводнением или сильными волнами. Сильные волны могут быть результатом сильных ветров, оползней и землетрясений. [3] Конструкция задерживающей дамбы должна учитывать вероятность выхода за пределы водохранилища и проектироваться соответствующим образом. Задерживающие дамбы, построенные для ограничения скорости потока, регулируют количество воды, попадающей в каналы. [2] Задерживающие дамбы, используемые для пополнения подземных вод или грунтовых вод, удерживают поверхностный сток, чтобы земля могла поглощать воду. [2] Подземные воды - это вода, которая просочилась в водоносный горизонт под действием силы тяжести. Водоносный горизонт - это слои проницаемых почв и скал под поверхностью земли, которые позволяют воде накапливаться между скалами и почвами. [4] Плотины из обломков представляют собой тип задерживающей дамбы, используемой для сбора наносов, чтобы предотвратить их попадание в районы, где накопление крупных отложений может быть разрушительным. [2]
Дизайн
Дамбы для задержания имеют две основные конструкции. [5] Защитная дамба может быть сделана из бетона или кирпича, обычно с металлической армирующей опорной конструкцией. Бетонная или каменная плотина обычно имеет форму поперечного сечения, подобную прямоугольному треугольнику с наклонной поверхностью, направленной вниз по течению, и перпендикулярной поверхностью, направленной вверх по течению. Защитные дамбы также могут быть сделаны из камня или земли, чтобы образовать плотину в стиле гравитационной насыпи. Форма поперечного сечения плотины в стиле гравитационной насыпи из земли и камней очень похожа на равный поперечный треугольник с наклонными сторонами, обращенными вверх и вниз по течению. [5] Современные конструкции задерживающих плотин включают факторы безопасности, которые учитывают и компенсируют вероятность разрушения. [3]
Проект защитной дамбы от наводнения
Плотины, задерживающие паводки, обычно используются как часть системы задержания паводковых или ливневых вод. [6] Системы задержания паводков сочетают в себе отстойные бассейны, защитные дамбы и каналы для эффективного сбора и регулирования стока. Изоляторы не только регулируют количество сбрасываемой воды, но и контролируют качество сбрасываемой воды. Системы контролируют сток, чтобы предотвратить повреждение озер, рек и водно-болотных угодий загрязнителями и мусором. Плотины для защиты от наводнений строятся методично. Инженеры анализируют топографические данные водоразделов, гидрологические записи и геологическую структуру территории, чтобы определить наиболее эффективные местоположения плотин, задерживающих наводнения. Проанализированные топографические данные водосбора, гидрологические записи и геологическая структура отображают потенциальную емкость хранения, воздействие на окружающую среду и физические ограничения территории. Это создает модели, моделирующие эффективность возможных местоположений и конструкций плотин, задерживающих наводнения. Общая конструкция водозадерживающей дамбы имеет форму трапеции в поперечном сечении, где более длинная из параллельных сторон является основанием плотины, а наклонные стороны обращены вверх и вниз по течению. Дамба, задерживающая наводнение, имеет отверстие наверху для выпуска паводковой воды с контролируемой скоростью, которую могут принять каналы, расположенные ниже. Модели защитных дамб помогают определить необходимую высоту плотины и размер отверстия перелива, чтобы предотвратить переполнение. [6]
Недостатки
Удерживающие плотины могут привести к травмам и ущербу, если они не построены и не обслуживаются должным образом. Плохо обслуживаемые и старые защитные дамбы могут представлять угрозу надежности, поскольку они могут не соответствовать текущим требованиям структурной безопасности и гидравлическим требованиям. [3] Например, задерживающая плотина в населенном пункте, которая не соответствует текущим требованиям структурной безопасности и гидравлике, имеет высокую вероятность разрушения. [7] Если произойдет сильное наводнение, несоответствующая задерживающая плотина может быть переполнена и прорвана, что приведет к травмам и повреждению окружающих населенных пунктов ниже задерживающей плотины. [7]
Примеры
Дамбы задержания наносов
Район Пятнадцатимильного ручья, штат Вайоминг, был отмечен Министерством внутренних дел США по управлению земельными ресурсами в 1960-х годах, потому что этот район нуждался в агрессивной системе контроля наносов. [8] В течение 10 лет 2 миллиона долларов США было потрачено на строительство 34 дамб для задержания наносов, 110 водохранилищ и 21 распределительную дамбу для решения проблемы наносов. Система контроля наносов была предназначена для уменьшения количества взвешенных наносов в реке Бигхорн. Высокая концентрация наносов в реке Бигхорн в значительной степени объясняется стоком от эрозии Пятнадцатимильного ручья. Система контроля была предназначена для уменьшения количества осадка на 25%. Однако через 20 лет после установки система управления была проанализирована и обнаружила, что задерживающие дамбы содержались ненадлежащим образом, что привело к отказу от задержания наносов. Помимо плохого обслуживания, срок службы задерживающих дамб сократился из-за расположения и климата. В результате люди, живущие ниже по течению реки Бигхорн, вынуждены справляться с воздействием наносов. Большое количество наносов, выпущенных из разрушенных плотин задержания и системы контроля, увеличило стоимость фильтрации муниципальной воды из-за взвешенных наносов в реке Бигхорн. Высокие отложения наносов также нанесли ущерб рыболовству и уменьшили количество воды, которое может храниться в нижнем водохранилище. [8]
Плотины для защиты от наводнений
В Сан-Антонио, штат Техас, задерживающая плотина Олмос-Крик была построена как защитная дамба от наводнений. [9] Несмотря на то, что основной целью задерживающей дамбы Олмос-Крик была плотина, задерживающая наводнения, плотина также действует как задерживающая дамба для мусора или наносов, улавливая загрязняющие вещества, попадающие в региональное водоснабжение. Плотина задержания Olmos Creek уникальна, потому что она расположена в городской зоне с большой поймой, а территория вокруг плотины задержания используется в качестве зоны отдыха и дикой природы. В результате плотина задержания Олмос-Крик представляет собой многоцелевое сооружение, способное справляться с большими наводнениями, улавливать загрязняющие вещества и предоставлять населению зону отдыха и дикой природы. [9]
Рекомендации
- ^ Кливленд, Катлер Дж .; Моррис, Кристофер, ред. (2009). Словарь по энергетике (Расширенная ред.). Оксфорд: Эльзевир. п. 133. ISBN. 978-0080964911.
- ^ Б с д е е г ч I Гоингс, Дэвид Б. (2004). К. Ли Лернер; Бренда Уилмот Лернер (ред.). Энциклопедия науки Гейла (Интернет) (3-е изд.). Детройт: Гейл. С. 1149–1142. ISBN 978-0787675547.
- ^ а б в г Гунинди, М. Энгин; Янмаз, А. Мелих (2008). «Оценка надёжности перекрытия и преимуществ водозащитной дамбы» . Канадский журнал гражданского строительства . 35 (10): 1177+. DOI : 10.1139 / L08-052 . Проверено 15 февраля 2013 года .
- ^ Бренда Уилмот Лернер; К. Ли Лернер, ред. (2009). Наука об окружающей среде: в контексте (Интернет) . Детройт: Гейл. С. 396–400 . Проверено 21 февраля 2013 года .
- ^ а б Уоллес, Джонатан (2005). Карл Митчем (ред.). Энциклопедия науки, технологий и этики . Детройт: Справочник Macmillan USA. С. 463–465. ISBN 978-0028658315.
- ^ а б Да, Чао-Сянь; Лабади, Джон В. (1997). «Многоцелевое планирование водосборных систем задержания ливневых вод». Журнал планирования и управления водными ресурсами . 123 (6): 336–343. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9496 (1997) 123: 6 (336) .
- ^ а б Сингх, Виджай П .; Джайн, Шарад К .; Тяги, Адитья (2007). Анализ рисков и надежности - Справочник для инженеров-строителей и инженеров-экологов . Американское общество инженеров-строителей (ASCE). п. 672. ISBN. 978-0784408919.
- ^ а б Марстон, Ричард А; Долан, Лоуренс С (1 декабря 1999 г.). «Эффективность структур контроля наносов относительно пространственных моделей потери почвы на возвышенностях в засушливом водоразделе, Вайоминг» (PDF) . Геоморфология . 31 (1–4): 313–323. DOI : 10.1016 / S0169-555X (99) 00089-6 . ISSN 0169-555X . Проверено 15 февраля 2013 года .
- ^ а б Джонс-младший, Д. Эрл; Джонс, Джонатан Э. (1987). «Определение границ и управление наводнениями». Журнал планирования и управления водными ресурсами . 123 (7): 228–242. DOI : 10.1061 / (ASCE) 0733-9496 (1987) 113: 2 (228) .