Капельная структура , также известная как контроль уровня , порог или плотина , представляет собой искусственное сооружение, как правило, небольшое и построенное на небольших ручьях или как часть водосброса плотины , чтобы пропускать воду на более низкую высоту, контролируя энергию и скорость воды при ее прохождении. В отличие от большинства плотин , капельные структуры обычно не строятся для накопления, отвода или повышения уровня воды. В основном построенные на водотоках с крутыми уклонами, они служат другим целям, таким как насыщение воды кислородом и предотвращение эрозии .
Структуры с перепадами можно разделить на три основных типа: вертикальный твердый бассейн, зацементированный наклонный валун и желоб с перегородками. Каждый тип строится в зависимости от потока воды, крутизны участка и местоположения. [1]
Вертикальная жесткая водосточная система, также называемая стеной рассеивания , является основным типом водосточной системы. Вертикальная жесткая водосточная система состоит из вертикальной отсечной стенки, обычно построенной из бетона, которая обычно укладывается перпендикулярно течению потока, и ударного бассейна, похожего на бассейн ручья , для сбора сбрасываемой воды. Цель вертикальной жесткой водосточной системы — заставить воду совершить гидравлический прыжок (небольшую стоячую волну). Хотя это самый простой тип водосточной системы, она требует самого высокого обслуживания и менее безопасна, при этом большинство проблем связано с ударным бассейном. Осадок часто откладывается в бассейне, требуя частого удаления, а эрозия часто усиливается ниже по течению от основания конструкции. [1] Понимание эстуарного турбулентного потока от плотин, каналов и труб, а также речного потока очень важно из-за возможности повреждения русла реки или канала и размывания таких конструкций, как опоры мостов, из-за огромного количества кинетической энергии, переносимой потоком. Одним из наиболее эффективных и в то же время простых способов рассеивания этой энергии является установка успокоительного бассейна в точке сброса, чтобы успокоить поток. [2]
Структура с зацементированным наклонным валунным падением является наиболее универсальной из структур с падением. Способные вмещать как широкие поймы, так и узкие каналы, они также могут выдерживать множество различных высот падения. Высота этих структур обычно варьируется от 1 фута (0,30 м) до 10 футов (3,0 м). Эти структуры строятся путем создания склона из каменной наброски , которая состоит из больших валунов или, реже, из блоков бетона. Затем они цементируются вместе («зацементированы»), чтобы сформировать структуру падения. Другой менее распространенный тип структуры падения, скульптурный наклонный валунный падение, получен из этого. Скульптурный наклонный валунный падение используется для создания более естественного вида структуры падения. Обе эти структуры также имеют тенденцию страдать от эрозии вниз по течению. [1]
Спускной желоб с перегородкой полностью сделан из бетона и эффективен при низких требованиях к обслуживанию. Обычно он состоит из бетонного желоба, облицованного зубцами «перегородки», чтобы замедлить воду, проходящую через конструкцию. Однако, несмотря на эти привлекательные стороны, он имеет очень «ограниченную структурную и эстетическую гибкость, что может сделать его нежелательным в большинстве городских условий». [1]
Капельные структуры, как было показано, либо полезны, либо вредны для среды обитания в потоке. Они создают сложность среды обитания, разбивая участок потока на ряд бассейнов. Поверхностная турбулентность, водовороты и пузырьки генерируются капельными структурами, которые обеспечивают укрытие и защиту для рыб и других водных организмов. Вода аэрируется, когда она проходит через капельные структуры. Осадок собирается и сортируется в промывочных бассейнах, которые обеспечивают рассеивание энергии.
С другой стороны, перепады также могут стать барьерами для рыб. Нисходящий канал может размываться и медленно и неожиданно увеличивать высоту конструкции до точки, где мигрирующие рыбы, такие как лосось , не могут пройти через конструкцию. Другие причины могут заключаться в том, что бассейн для ныряния засорен или поток воды слишком мелкий. Однако многие правильно функционирующие перепады сами по себе могут препятствовать миграции рыб вверх и вниз по течению.
Если конструкция не рассчитана на их поддержание, существующие нерестилища рыб будут затронуты или потеряны. [3]
Эрозия обычно уменьшается за счет структур с перепадами, а также уменьшаются естественные процессы в русле реки, такие как миграция русла, извилистость и создание речных бассейнов и перекатов. [3] Структуры с перепадами могут использоваться для управления потоком и стабилизации водных путей и предотвращения образования оврагов . Они также могут работать как входы и выходы для других природоохранных структур, таких как водопропускные трубы . [4]