Плотина -удерживающее сооружение — это плотина, построенная для улавливания поверхностного стока и потока воды для регулирования потока воды в районах ниже плотины. [1] Плотины-удерживающие сооружение обычно используются для уменьшения ущерба, вызванного наводнением, или для управления скоростью потока через канал. [2] Плотины-удерживающие сооружение также могут быть построены для пополнения грунтовых вод и улавливания осадка . [2] Плотины-удерживающие сооружение — это одна из трех классификаций плотин: водохранилища, водоотводы и водоудерживающие сооружение. [2] Водохранилища хранят воду в течение длительного времени для орошения , животноводства , муниципального водоснабжения, отдыха и выработки гидроэлектроэнергии . Водоотводы повышают уровень воды, чтобы перенаправить воду в указанное место. Отведенная вода обычно поступает в ирригационные системы или водохранилища . [2]
Люди строят задерживающие плотины для следующих целей: контроль за наводнениями , ограничение расхода воды , пополнение подземных вод и улавливание осадков. [2] Задерживающие плотины распространены в районах, подверженных наводнениям, для контроля за наводнениями. Задерживающая плотина строится на высоте над зоной, подверженной наводнениям. Паводковая вода собирается в бассейне над плотиной и сбрасывается со скоростью потока , которую может выдержать зона затопления и канал. Каналы могут включать дамбы, каналы, ручьи, дренажные трубы и реки. Бассейн над задерживающей плотиной 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. Перелив вызывается экстремальным наводнением или сильными волнами. Сильные волны могут быть результатом сильных ветров, оползней и землетрясений. [3] Конструкция задерживающей плотины должна учитывать вероятность перелива и быть спроектирована 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, чтобы позволить земле впитывать воду. [2] Грунтовые воды — это вода, которая просочилась в водоносный горизонт из-за силы тяжести. Водоносный горизонт — это слои проницаемых почв и горных пород под поверхностью земли, которые позволяют воде скапливаться между горными породами и почвами. [4] Мусорные плотины — это тип задерживающих плотин, используемых для сбора осадка , чтобы предотвратить его попадание в районы, где большие накопления осадка могут нанести ущерб. [2]
Плотины задержания имеют две основные конструкции. [5] Плотина задержания может быть сделана из бетона или каменной кладки, обычно с металлическим армирующим основанием. Плотина из бетона или каменной кладки обычно имеет форму поперечного сечения, похожую на прямоугольный треугольник с наклонной стороной, направленной вниз по течению, и перпендикулярной стороной, направленной вверх по течению. Плотины задержания также могут быть сделаны из камня или земли, чтобы сформировать плотину гравитационного типа. Форма поперечного сечения плотины гравитационного типа из земли и камня очень похожа на равносторонний треугольник с угловыми сторонами, обращенными вверх и вниз по течению. [5] Современные конструкции плотин задержания включают факторы безопасности, которые учитывают и компенсируют вероятность отказа. [3]
Плотины для задержания наводнений обычно используются как часть системы задержания паводковых или ливневых вод. [6] Системы задержания наводнений объединяют бассейны задержания, плотины задержания и каналы для эффективного сбора и регулирования стока. Сооружения задержания не только регулируют количество сбрасываемой воды, но и контролируют качество сбрасываемой воды. Системы контролируют сток, чтобы предотвратить загрязнение и мусор, повреждающие озера, реки и водно-болотные угодья. Плотины для задержания наводнений строятся методично. Инженеры анализируют топографические данные водораздела, гидрологические записи и геологическую структуру для области, чтобы определить наиболее эффективные места для плотин для задержания наводнений. Проанализированные топографические данные водораздела, гидрологические записи и геологическая структура отображают потенциальную емкость, воздействие на окружающую среду и физические ограничения области. Это создает модели, которые имитируют эффективность возможных мест и конструкций плотин для задержания наводнений. Общая конструкция плотины для задержания наводнений имеет форму поперечного сечения трапеции, где более длинная из параллельных сторон является основанием плотины, а наклонные стороны обращены вверх и вниз по течению. Плотина для задержания наводнений имеет отверстие в верхней части для выпуска воды с контролируемой скоростью, которую могут принять каналы ниже. Модели плотин для задержания наводнений помогают определить необходимую высоту плотины и размер отверстия для перелива, чтобы предотвратить перелив. [6]
Плотины задержания могут стать причиной травм и повреждений, если они построены и обслуживаются неправильно. Плохо обслуживаемые и старые плотины задержания могут представлять угрозу надежности, поскольку они могут не соответствовать текущим требованиям по безопасности конструкций и гидравлике. [3] Например, плотина задержания в населенном районе, которая не соответствует текущим требованиям по безопасности конструкций и гидравлике, имеет высокую вероятность выхода из строя. [7] Если произойдет сильное наводнение, несоответствующая плотина задержания может быть перекрыта и прорвана, что приведет к травмам и повреждению окружающей населенной местности ниже плотины задержания. [7]
Район Fifteenmile Creek, Вайоминг был отмечен Бюро по управлению земельными ресурсами Министерства внутренних дел США в 1960-х годах, поскольку этот район нуждался в агрессивной системе контроля за отложениями. [8] В течение 10 лет было потрачено 2 миллиона долларов США на строительство 34 дамб для задержания отложений, 110 водохранилищ и 21 разветвленной дамбы для управления проблемой отложений. Система контроля отложений была предназначена для уменьшения количества взвешенных отложений в реке Бигхорн. Высокая концентрация отложений в реке Бигхорн в значительной степени была связана со стоком от эрозии Fifteenmile Creek. Система контроля была предназначена для уменьшения количества отложений на 25%. Однако через 20 лет после установки система контроля была проанализирована и обнаружила, что задерживающие дамбы обслуживались ненадлежащим образом, что привело к отказу от задержания отложений. Помимо плохого обслуживания, функциональные сроки службы задерживающих дамб были сокращены из-за местоположения и климата. В результате люди, живущие ниже по течению реки Бигхорн, вынуждены справляться с последствиями отложений. Большое количество отложений, выброшенных из неисправных дамб и системы контроля, увеличило стоимость фильтрации муниципальной воды из-за взвешенных отложений в реке Бигхорн. Большое количество отложений также нанесло ущерб рыбному хозяйству и сократило количество воды, которое может храниться в водохранилище ниже по течению. [8]
В Сан-Антонио, штат Техас, была построена дамба-удерживающее сооружение Olmos Creek в качестве дамбы-удерживающей во время наводнений. [9] Несмотря на то, что основной целью дамбы-удерживающей во время наводнений было служить дамбой-удерживающей во время наводнений, она также действует как дамба-удерживающее во время отложений или мусора, чтобы не допустить попадания загрязняющих веществ в региональное водоснабжение. Дамба-удерживающее во время Olmos Creek уникальна, поскольку расположена в городской местности с большой поймой, а территория вокруг дамбы-удерживающей во время Olmos Creek используется как зона отдыха и дикой природы. В результате дамба-удерживающее во время Olmos Creek является многоцелевым сооружением, которое может справляться с большими наводнениями, улавливать загрязняющие вещества и предоставлять обществу зону отдыха и дикую природу. [9]