Дамба задержания - Detention dam

А задерживающая дамба это плотина построен, чтобы поймать поверхностный сток и поток воды поток для регулирования потока воды в областях ниже плотины.[1] Удерживающие дамбы обычно используются для уменьшения ущерба, причиняемого наводнением, или для управления скоростью потока через канал.[2] Также могут быть построены защитные дамбы для пополнения запасов. грунтовые воды и ловушка осадок.[2] Задерживающие дамбы - одна из трех классификаций плотин: водохранилища, отводные дамбы и задерживающие дамбы.[2] Дамбы хранения хранят воду в течение длительного времени для орошение, домашний скот, городское водоснабжение, отдых и гидроэлектростанция поколение. Водозаборные дамбы поднимите уровень воды, чтобы перенаправить воду в указанное место. Отводимая вода обычно снабжает орошение системы или резервуары.[2]

Цели

Люди строят защитные дамбы для следующих целей: борьба с наводнениями, скорость потока ограничение, пополнение подземных вод и улавливание наносов.[2] В районах, подверженных наводнениям, часто используются задерживающие дамбы для защиты от наводнений. Защитная дамба строится на высоте над зоной, подверженной наводнениям. Паводковые воды собираются в бассейне над плотиной и сбрасываются через скорость потока зона затопления и канал могут вместить. Каналы могут включать дамбы, каналы, ручьи, водосточные трубы и реки. Бассейн над плотиной, задерживающей наводнение, должен оставаться на самом низком уровне воды, чтобы не допустить переполнения.[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] При проектировании водозаборной дамбы необходимо учитывать вероятность возникновения переполнения и проектировать ее 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 мусора - это тип задерживающей дамбы, используемой для сбора осадок чтобы предотвратить его попадание в участки, где скопление большого количества отложений может быть опасным.[2]

Дизайн

Задерживающие дамбы имеют две основные конструкции.[5] Плотина задержания может быть сделана из конкретный или каменная кладка, обычно с металлической арматурой. 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 сформировать 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] Конструкции современных защитных дамб включают факторы безопасности, которые учитывают и компенсируют вероятность разрушения.[3]

Проект удерживающей дамбы

Плотины задержания паводков обычно используются как часть системы задержания паводковых или ливневых вод.[6] Системы задержания паводков объединяют 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 геологическое строение 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, которые моделируют эффективность возможных местоположений и конструкций плотин, задерживающих наводнения. Общая конструкция защитной дамбы от наводнения 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 в верхней части 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 построены и обслуживаются неправильно. 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 гидравлическим требованиям, имеет высокую вероятность выхода из строя.[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

Пример плотины для 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 дамб для распределения наносов. Система контроля наносов была предназначена для уменьшения количества взвешенных наносов в реке Бигхорн. Высокая концентрация наносов в реке Бигхорн была в значительной степени связана с дренажом из 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 людям, живущим ниже по течению реки Бигхорн, приходится справляться с воздействием наносов. Большое количество наносов, выпущенных из разрушенных дамб 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]

Пример удерживающей дамбы от наводнения

В Сан-Антонио, штат Техас, защитная дамба Олмос-Крик была построена как защитная дамба от наводнений.[9] Несмотря на то, что основная цель задерживающей дамбы Олмос-Крик заключалась в защите от наводнений, плотина также действует как задерживающая дамба для мусора или наносов, задерживая загрязняющие вещества, попадающие в региональный водопровод. Плотина задержания Olmos Creek уникальна, потому что она расположена в городской зоне с большой поймой, а территория вокруг дамбы используется как зона 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 место для отдыха и дикой природы.[9]

Рекомендации

  1. ^ Кливленд, Катлер Дж .; Моррис, Кристофер, ред. (2009). Словарь Энергии (Расширенная ред.). Оксфорд: Эльзевир. п. 133. ISBN  978-0080964911.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я 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.
  3. ^ а б c d Гунинди, М. Энгин; Янмаз, А. Мелих (2008). «Оценка надёжности перекрытия и преимуществ водозащитной дамбы». Канадский журнал гражданского строительства. 35 (10): 1177+. Дои:10.1139 / L08-052. Получено 15 февраля 2013.
  4. ^ Бренда Уилмот Лернер; К. Ли Лернер, ред. (2009). Наука об окружающей среде: в контексте (Интернет). Детройт: Гейл. стр. 396–400. Получено 21 февраля 2013.
  5. ^ а б Уоллес, Джонатан (2005). Карл Митчем (ред.). Энциклопедия науки, технологий и этики. Детройт: Справочник Macmillan USA. С. 463–465. ISBN  978-0028658315.
  6. ^ а б Йе, Чао-Сянь; Лабади, Джон В. (1997). «Многоцелевое планирование водосборных систем задержания ливневых вод». Журнал планирования и управления водными ресурсами. 123 (6): 336–343. Дои:10.1061 / (ASCE) 0733-9496 (1997) 123: 6 (336).
  7. ^ 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.
  8. ^ а б Марстон, Ричард А; Долан, Лоуренс С (1 декабря 1999 г.). «Эффективность структур контроля наносов по отношению к пространственным моделям потери почвы на возвышенностях в засушливом водоразделе, Вайоминг» (PDF). Геоморфология. 31 (1–4): 313–323. Дои:10.1016 / S0169-555X (99) 00089-6. ISSN  0169-555X. Получено 15 февраля 2013.
  9. ^ 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. Дои:10.1061 / (ASCE) 0733-9496 (1987) 113: 2 (228).