Контрольная дамба — это небольшая, иногда временная, дамба , построенная через канаву , дренажную канаву или водный путь для противодействия эрозии за счет уменьшения скорости потока воды. [1] Сами по себе контрольные плотины не являются новой технологией; скорее, это древняя техника, датируемая вторым веком нашей эры. [2] Контрольные плотины обычно, хотя и не всегда, представляют собой систему из нескольких плотин, расположенных через равные промежутки времени на интересующей территории. [3]
Защитная дамба, установленная в канаве , канаве или канале, прерывает поток воды и выравнивает уклон канала, тем самым уменьшая скорость. В свою очередь, эта обструкция вызывает инфильтрацию и уменьшает эрозию . [1] Их можно использовать не только для снижения скорости потока, но и для распределения потоков по болотам, чтобы избежать предпочтительных путей и направить потоки в сторону растительности. [4] Хотя за плотиной может образоваться некоторое отложение осадков , контрольные дамбы в первую очередь не функционируют как устройства для улавливания осадков. [5]
Например, на реке Граливдо в Эфиопии увеличение гидравлического возмущения за счет защитных дамб и потерь при передаче воды в отложениях является причиной задержки стока в нижней части речных русел. Снижение пикового расхода стока было больше на участке реки с защитными плотинами и растительностью (минус 12%), чем на участке без очистки (минус 5,5%). Сокращение общего объема стока также было больше в реке с защитными плотинами, чем в неочищенной реке. Строительство защитных плотин в сочетании с растительностью снизило пиковый расход стока и общий объем стока, поскольку большая часть стока просачивалась в отложения, отложившиеся за защитными плотинами. Поскольку на обширных территориях северной Эфиопии возводятся защитные дамбы, это способствует пополнению запасов грунтовых вод и увеличению стока реки в реке. [6]
Контрольные дамбы традиционно возводились в двух условиях: по дну русла и на холмистых склонах. [7] Контрольные дамбы используются в первую очередь для контроля скорости воды, сохранения почвы и улучшения земель. [8] Они используются, когда другие методы контроля потока, такие как облицовка канала или создание биозагрязнений , непрактичны. [9] Соответственно, они обычно используются при деградации временных каналов, в которых постоянная стабилизация нецелесообразна и неосуществима с точки зрения распределения ресурсов и финансирования из-за короткого срока службы. Они также используются, когда задержки в строительстве и погодные условия не позволяют своевременно внедрить другие методы борьбы с эрозией. [10] Это обычно наблюдается в процессе строительства крупных постоянных плотин или борьбы с эрозией. Таким образом, контрольные дамбы служат временными механизмами контроля уровня вдоль водных путей до тех пор, пока не будет установлена результатная стабилизация, или вдоль постоянных канав, которые нуждаются в защите до установки неразрушимой облицовки. [11]
Многие контрольные плотины имеют тенденцию образовывать водоемы . В условиях маловодия вода либо просачивается в землю, испаряется , либо просачивается через плотину или под нее. В условиях сильного потока ( паводка ) вода течет через конструкцию или через нее. Крупные и среднезернистые осадки стоков имеют тенденцию откладываться за защитными дамбами, в то время как более мелкие зерна проходят сквозь них. Плавающий мусор также улавливается контрольными дамбами, что повышает их эффективность в качестве меры контроля качества воды.
В засушливых районах часто строят контрольные дамбы для увеличения пополнения подземных вод в рамках процесса, называемого управляемым пополнением водоносного горизонта. Таким образом, зимний сток может храниться в водоносных горизонтах, из которых воду можно забирать в засушливый сезон для орошения, поения скота и питьевого водоснабжения. Это особенно полезно для небольших поселений, расположенных вдали от крупного городского центра, поскольку для строительства защитных плотин требуется меньшая зависимость от техники, финансирования или передовых знаний по сравнению с крупномасштабным строительством плотин. [12] [2]
Обратные плотины могут использоваться в сочетании с лиманами для остановки и сбора поверхностных стоков .
В качестве стратегии стабилизации горных рек строительство защитных дамб имеет давнюю традицию во многих горных регионах Европы, восходящую к 19 веку. Крутые склоны затрудняют доступ тяжелой строительной техники к горным рекам, поэтому вместо более крупных плотин построены контрольные дамбы. Поскольку типичный высокий уклон приводит к высокой скорости потока, обычно необходима террасная система из нескольких близко расположенных защитных дамб для снижения скорости и тем самым противодействия эрозии. Такие укрепляющие сдерживающие плотины, построенные на террасах, пытаются предотвратить врезание русла русла как вперед, так и вниз, а также стабилизируют склоны прилегающих холмов. Они также используются для уменьшения опасности наводнений и селей. [13]
В Великобритании законы о планировании, заявки и ограничения задерживают работу по смягчению последствий наводнений. Этому можно противодействовать путем установки временных испытательных плотин на водотоках, которые затем можно будет контролировать и оценивать. Однако для этого требуется поддержка землевладельцев. TTD оказались отличным способом принятия быстрых мер после наводнения и способом вовлечения сообществ в защиту от будущих наводнений.
Прежде чем установить защитную дамбу, инженеры осматривают площадку. Стандартная практика требует, чтобы площадь дренажа составляла десять акров или меньше. [3] [9] Водный путь должен проходить под уклоном не более 50% и иметь минимальную глубину до коренной породы 2 фута (0,61 м). [14] Контрольные дамбы часто используются в естественных или построенных каналах или канавах. Их никогда не следует размещать в прямых трансляциях, если они не одобрены соответствующими местными, государственными и/или федеральными властями. [14]
Защитные дамбы изготавливаются из самых разных материалов. Поскольку они обычно используются в качестве временных конструкций, они часто изготавливаются из дешевых и доступных материалов, таких как камни, гравий, бревна, тюки сена и мешки с песком. [9] [15] Из них бревна и каменные контрольные дамбы обычно являются постоянными или полупостоянными, а контрольные дамбы из мешков с песком строятся в основном для временных целей. Также существуют контрольные дамбы, построенные из каменной наброски или деревянных досок. Эти плотины обычно сооружаются только в небольших открытых каналах, дренирующих площадь 10 акров (0,04 км 2 ) или меньше; и обычно не превышают 2 футов (0,61 м) в высоту. [16] Плетеную проволоку можно использовать для строительства защитных дамб, чтобы удерживать мелкий материал в овраге. Обычно он используется в условиях, когда овраг имеет умеренный уклон (менее 10%), небольшую площадь водосбора, а также в регионах, где паводковые потоки обычно не несут большие камни или валуны. [17] [15] Почти во всех случаях противоэрозионные покрытия, которые представляют собой биоразлагаемые одеяла с открытым переплетением, используются в сочетании с защитными плотинами. Эти одеяла способствуют росту растительности на склонах, береговой линии и дне канав.
Контрольные плотины обычно имеют высоту менее 2–3 футов (0,61–0,91 м). [18] , а центр плотины должен быть как минимум на 6 дюймов (0,15 м) ниже ее краев. [9] Этот критерий вызывает эффект плотины, приводящий к повышению уровня поверхности воды вверх по течению для некоторых, если не для всех, условий течения. [19]
Чтобы эффективно замедлить скорость воды, уменьшить эрозию и защитить канал между плотинами в более крупной системе, необходимо правильно спланировать расстояние. Запорные плотины следует располагать таким образом, чтобы основание запорной плотины, расположенной выше по течению, было равно высоте гребня заграждающей плотины, расположенной ниже по течению. [20] Это позволяет воде скапливаться между плотинами и существенно замедляет скорость потока. [5]
Обратные плотины являются высокоэффективным методом снижения скорости потока в каналах и водотоках. В отличие от больших плотин, контрольные дамбы строятся быстрее, экономически эффективны и имеют меньшие масштабы. По этой причине их реализация обычно не приводит к перемещению людей и сообществ и не уничтожает природные ресурсы, если они разработаны правильно. [21] Более того, плотины просты в строительстве и не требуют передовых технологий, что позволяет использовать их в сельских общинах с меньшим количеством ресурсов или доступа к техническим знаниям, как это уже некоторое время происходит в засушливых районах Индии. [21]
Контрольные плотины по-прежнему требуют технического обслуживания и методов удаления отложений. Их становится сложнее реализовать на крутых склонах, поскольку скорость выше и расстояние между плотинами необходимо сократить. [5] Контрольные дамбы, в зависимости от используемого материала, могут иметь ограниченный срок службы, но при правильном монтаже могут считаться постоянными. [5]
Контрольные плотины требуют регулярного обслуживания, поскольку, как правило, это временные конструкции, не рассчитанные на длительное использование. Плотины следует проверять каждую неделю и после сильных дождей. [5] Важно, чтобы щебень, мусор и листья были удалены со стороны плотины, расположенной выше по течению. [9] Обычно это делается, когда отложения достигают высоты половины первоначальной высоты плотины. [9]
Когда площадка окончательно стабилизирована и защитная дамба больше не нужна, ее полностью удаляют, включая компоненты, смываемые вниз по течению, и оголенные участки стабилизируются. [5]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )