Для чего нужны плотины на реках
Зачем в городах строят плотины?
Зачем в городах строят плотины? Плотины — это сооружения, удерживающие воду, и строили их с древних времен. Обычно они сделаны из земли, камня, кирпича или бетона либо из комбинации этих материалов.
Плотины возводят для того, чтобы управлять течением воды в реках, и это необходимо по многим причинам. Одна из них — предотвращение наводнений.
Проливные дожди в верховьях могут повысить уровень воды в реке. Ниже по течению река может выйти из берегов и затопить поселения.
Плотина способна предотвратить наводнение, останавливая или замедляя течение воды и позволяя пропускать ее с контролируемой скоростью.
Кроме того, плотины часто используют для хранения воды, а воду из таких водохранилищ используют для разнообразных целей, в том числе для сельского хозяйства.
Когда течение реки ограничено плотиной, вода скапливается за дамбой, образуя озеро или водохранилище в долине реки.
Эту воду можно использовать по мере необходимости, что предотвращает нехватку воды и гибель посевов во время долгой засухи.
В сегодняшнем мире многие плотины используют для выработки электричества.
Плотины для гидроэлектрических станций строят очень высокими, чтобы создать большой перепад уровней воды перед плотиной и за ней.
Воду, находящуюся перед плотиной, выпускают сквозь отверстия в плотине, которые называются шлюзами, и она падает вниз, в реку.
На пути потоков воды помещают огромные лопасти, которые называются турбинами; эти турбины приводят в действие генераторы электричества.
Одна из самых больших и самых производительных в мире плотин гидроэлектрической станции — плотина Гувера, построенная на реке Колорадо между штатами Невада и Аризона.
Построенная в 30-х годах XX века, она имеет высоту 221 м, а длину 379 м.
Ее водохранилище (озеро Мид) является самым большим в мире и снабжает водой несколько штатов, что позволяет орошать огромные сухие территории в Южной Калифорнии, Аризоне и Мексике.
Многие современные плотины используют трояко: для предотвращения наводнений, хранения воды и получения электроэнергии.
Перевязка будущего с помощью «умного» бинта
Шумеро-вавилонская и египетская цивилизации
Мнения философов о надежде
Описание игрового автомата «Lucky Haunter (Пробки)»
Почему у людей бывают веснушки?
РОЛЬ ПЛОТИН В ФОРМИРОВАНИИ РУСЕЛ МАЛЫХ РЕК
В сборнике статей МФ ГО СССР за 1988 г. «Малые реки Центра Русской равнины, их использование и охрана» помещены, в частности, следующие:
Ларионов Г.А., Чалов Р.С. «Эрозионно-аккумулятивные процессы на водосборах и в руслах малых рек, в которой интересны высказывания (цифрами обозначены данные высказывания; буквами—мои комментарии).
1. «В наиболее опасный для заиления рек период летнее-осенних дождей мельницы создавали в нижних бьефах плотин попусковый режим, благодаря которому осуществлялась промывка плесов».
а) Понятно, что летом осадки нередко выпадают в виде ливней, что вызывает сильную эрозию, поступление твердого материала со склонов в русла рек. Но вот осенние дожди как раз отличались слабой интенсивностью и, следовательно, никакой опасности в этом отношении не несут. (Здесь нужно дать уточнение. В 30-50-е годы ХХ столетия летом преобладали осадки конвективного типа — из водяного пара местного происхождения—в виде интенсивных ливней. В зимнее время накапливались большие снегозапасы, которые в период весеннего снеготаяния также давали обильный жидкий и твердый сток. В последующие же десятилетия –60-80-е — схема циркуляции атмосферы изменилась. Летом стали преобладать осадки циклонического типа—затяжные дожди слабой интенсивности, которые давали гораздо меньшие объемы жидкого и твердого стока. Зимой, в свою очередь, заметно сократилось количество выпадающего снега, причем снегозапасы уменьшались еще из-за частых оттепелей; также уменьшилась глубина промерзания почво-грунтов, что увеличило инфильтрацию талых вод весной. Все это привело к существенному уменьшению жидкого и твердого стока с водосбора.
б) Непонятно и о каком попусковом режиме стока, создаваемым мельницами, говорится в статье. Что это, время помола зерна нового урожая? Но такие мельницы работали в режиме пропуска естественных расходов воды.
2. «…мельницы создавали определенный режим формирования русел, препятствующий их обмелению. Ликвидация мельниц нарушила сложившееся веками равновесие, что привело к аккумуляции наносов».
а) Ну зачем уважаемым авторам «лить воду на мельницы» обывательских рассуждений, которые нередко подогреваются и СМИ. Как бы не были симпатичны нам мельницы в эстетическом отношении, повышению водности рек (расходов) они не способствуют. Наоборот, часть воды в этих случаях расходуется на инфильтрацию, на подъем уровня подземных вод на пойме и на испарение с зеркала водохранилища.
б) Непонятно, каким образом ликвидация мельниц привела к аккумуляции наносов в русле, поскольку именно чаша водохранилища зоной активной аккумуляции.
А.В. Чернов в статье «Современное развитие малых рек центральных районов ЕТС» говорит. 1. «…плотины поддерживали круглогодичный сток в режиме, близком к естественному среднегодовому, так как регулировали его только в межень. Объемы половодья и крупных паводков пропускались по рекам без задержек».
а) Как все-таки плотины регулировали сток в межень, сглаживали дождевые паводки? Вот если бы такие водохранилища могли аккумулировать объемы половодья и крупных паводков, а затем постепенно сбрасывать эти объемы, тогда можно было бы говорить о водорегулирующей роли плотин
2. «…стали возводить глухие плотины, полностью прекращающие сток. На части рек такие плотины в половодье размываются, поставляя твердый материал в перегруженное наносами русло. Это приводит к прекращению сквозного стока по малым рекам в большую часть года и к их отмиранию и зарастанию».
а) Автор статьи, по-видимому, имеет в виду грунтовые плотины, которые разрушаясь будут поставлять в русла наносы. Но каковы объемы тела этих плотин и каковы объемы твердого материала, поступающего с водосбора.? Можно ли всерьез говорить, что материал разрушенной грунтовой плотины «перегрузит наносами русло, что приведет к прекращению сквозного стока., к их отмиранию и зарастанию».
Матвеев Н.П. в статье «Состояние пойм малых рек Московской области, их использование и охрана».
«Располагались они (пруды—П.А.) по оврагам…».
По оврагам пруды не строят, их строят по балкам. (А.С. Козменко)
Опять же непонятно, как это водоемы (водохранилища) увеличивали сток рек в летнюю межень: из-за потерь воды на инфильтрацию и испарение?
Совершенно неприемлемо сравнивать пойму, представленную песчано-глинистыми отложениями со скальным массивом.
Теперь предлагаю рассмотреть мои представления о роли плотин в формировании русел малых рек, которая проявляется через ледяной покров.
В естественном состоянии малые реки, понятно, маловодны с небольшими глубинами, тем более на перекатах, где, кроме того, увеличивается скорость течения. Все это не способствует образованию более или менее мощного ледяного покрова. Совсем иное дело, если на реке построена плотина: резко увеличивается глубина и ширина русла при одновременном снижении до минимума скорости течения воды. Поэтому условия для нарастания толщины льда, его объемов весьма улучшаются. Кроме того, во время зимних оттепелей талые воды скапливаются на поверхности речного льда, в первую очередь, у берегов, и при последующем похолодании насыщенный водой снег также превращается в лед. Тем самым наращивается общая толщина ледяного покрова и его сцепление с берегами. Таким образом, водохранилище по сравнению с естественным руслом является поставщиком гораздо больших объемов льда.
Наступает весна. Еще до начала половодья плотину обычно разбирают, водохранилище спускают, лед садится на осушившееся дно. И с начала интенсивного снеготаяния талые воды, попадая в реку, вынуждены пользоваться узким тоннелем, образованным дном меженного русла и осевшим ледяным покровом. Поток движется под давлением, в местах трещин и прорубей фонтанирует; скорость течения увеличивается, увеличивается и эрозионная деятельность.
Далее, на реке с естественным руслом достаточно незначительного подъема уровня воды для осуществления ледохода. Ледоход происходит раньше достижения потоком максимальных уровней и протекает в общем свободно. Совсем иная картина наблюдается на реке со спущенным водохранилищем. Для того, чтобы начался ледоход, уровень воды в реке должен превысить отметки существующего зимой водохранилища. Поэтому здесь требуется максимальное поступлении в реку талых вод. И наибольшие переформирования русла происходят именно во время ледохода, который протекает тяжело, при дефиците уровней. На реке часто возникают заторы, являющимися своеобразными временными плотинами; вода и отдельные льдины устремляются под заторы. Таким образом размывающая деятельность воды усиливается и выпахивающей работой льда. Также хорошо известно воздействие движущегося льда на берега реки, особенно на вогнутые.
Т. о., на участках рек, где имеются водохранилища, переформирование русел идет значительно активнее за счет воздействия гораздо больших масс льда во время ледохода. Также и в безледовый период идет существенная переработка русел в результате абразии берегов, вызванной волнами. В то время как в руслах с естественным состоянием основную роль в переработке играет динамика потока.
Плотина
Плоти́на — гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоём для подъёма уровня воды. Также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.
Содержание
Назначение
Обычно плотины входят в комплекс гидротехнических сооружений (гидроузел), сооружаемый в конкретном месте для использования водных ресурсов в различных целях: мелиорации, гидроэнергетики, обводнения пастбищ и прочего. Чаще плотины входят в группу речных гидротехнических сооружений (чем в группу внутрисистемных, расположенных на каналах). Если при этом комплекс сооружений связан с забором воды из реки, то его называют водозаборным гидроузлом.
В общем случае состав гидроузла, где располагают плотины, следующий:
По назначению плотины бывают водохранилищные, водоопускающие и водоподъёмные. Подпор уровня воды у водоподъёмных плотин невысок, целью устройства таких плотин является улучшение условий водозабора из реки, использования водной энергии и пр. Водохранилищные плотины отличаются заметно большей высотой, как следствие, большим объёмом создаваемого водохранилища. Отличительной особенностью больших водохранилищных плотин является способность регулировать сток, малые плотины, с помощью которых создают, например, пруды, сток не регулируют. Чаще всего подобное функциональное разделение плотин на водохранилищные и водоподъёмные является условным, в силу трудности определения более важной функции. Вместо этого может использоваться деление плотин по высоте подъёма воды: низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м), средненапорные (15-50 м), высоконапорные (более 50 м).
Поперек рек и речек плотины устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад, которым пользуются как механическою силою или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки.
Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются плотинами для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (реки Мста, Верхняя Волга и другие).
Плотины вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озёр и морей — для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод внутрь страны.
Как устроена плотина и как она возводится
Одной из самых важных составляющих любой промышленной экономики являются электростанции, с помощью таких станций экономика обеспечивается электроэнергией. Во многих странах большое распространение получили гидроэлектростанции, или ГЭС, это те страны, которые имеют большой водный ресурс, в частности — реки. Обычно такие станции называются плотинами, состоят из специальных бетонированных дамб и целого комплекса сооружений, в которых размещается оборудование, с помощью которого «извлекается» электроэнергия из водяного потока, проходящего через дамбы. Следует хотя бы в общих чертах рассмотреть работу таких ГЭС и понять, по каким принципам они строятся.
Как работают плотины
Итак, плотины, или, что точнее, гидроэлектростанции — это гидротехнические сооружения, с помощью которых вырабатывается электрическая энергия в больших количествах. При этом используется энергия масс падающей воды, предварительно накопленной в сопутствующих плотинам водохранилищах. Преобразователем энергии кинетической в механическую является турбина, от которой физические усилия передаются на электрический генератор, который уже, в свою очередь, преобразует эту энергию в электричество.
Однако классификация ГЭС весьма обширна. Существуют не только гигантские станции, каждая из которых способна обеспечить электроэнергией миллионы людей и даже целые промышленные районы. Достаточно широко распространены совсем небольшие плотины, так называемые «микро-гидроэлектростанции», которые используются в основном для питания электроэнергией каких-нибудь небольших предприятий, или же всего нескольких жилых домов.
С точки зрения гражданского строительства, типичная плотина представляет собой стену, выполненную из твердого материала, перегораживающую реку так, чтобы блокировать ее поток и накопить массу воды. Основной целью большинства плотин является создание постоянного резервуара воды для последующего ее использования. Плотина должна быть водонепроницаемой, чтобы вода не вытекала через плотину без всякой пользы, нарушая гидрологический режим расположенной ниже по течению части реки и не являлась причиной затопления территорий. Поэтому существенной частью плотины является специальная «непроницаемая мембрана», то есть водонепроницаемая часть плотины, которая предотвращает утечку воды.
Однако плотина должна быть не только водонепроницаемой, но и устойчивой. Естественный земляной вал или каменный утес, с опорой на которые запруда построена (так называемые учредительство запруды) должны также быть водонепроницаемыми. Также должна хорошо держать массы запруженной воды и долина реки выше по течению, в которой резервуар хранения формируется. Если эти природные зоны не являются водонепроницаемыми, то вода может вытекать из резервуара, даже если сама плотина водонепроницаема. Утечка воды может происходить через естественные полости земли (пещеры, разломы скал), поэтому перед устройством плотины вся местность хорошо исследуется с применением самых современных средств геологической диагностики.
Устойчивость самой плотины достигается с помощью максимального упрочнения ее стен. Плотина должна противостоять не только давлению воды, собранной в озере выше по течению, но и собственному весу, особенно если, по крайней мере, часть стены плотины насыщена водой. Чем выше плотина, тем больше глубина водохранилища за плотиной, и тем больше давление воды на подводную часть стены дамбы. Также плотина должна противостоять другим силам, которым она может время от времени подвергаться, например, тряске от землетрясений. Угроза, которую землетрясения представляют для плотин, широко варьируется в зависимости от региона мира, в котором находится плотина. Поэтому при проектировании любых плотин в обязательном порядке к изысканиям подключаются и опытные специалисты-сейсмологи.
Для того чтобы вода из водохранилища не перетекала через верхний край дамбы в случае ее переизбытка, плотина должна иметь некоторый путь для выпуска «лишней» воды в контролируемом количестве по мере необходимости. В зависимости от назначения плотины вода может быть выпущена в трубопровод для снабжения города водой, или на ГЭС для получения электроэнергии, или просто производится выпуск излишка воды в русло реки без всякого использования, только лишь с целью снижения избыточного давления.
Если во время весеннего наводнения река, на которой построена плотина, переполнится, в водохранилище будет поступать очень большой объем паводковой воды. Обычно это намного больше воды, чем можно выпустить через клапан выхода. Поэтому плотина должна иметь некоторые средства, с помощью которых эти большие объемы паводковой воды могут течь вокруг плотины, не нанося ущерба самой плотине; а также территориям, расположенным ниже по течению. Для этого используется специальный водосброс, который в большинстве случаев представляет собой открытый прорезной канал, достаточно большой, чтобы направлять паводковые воды вокруг плотины. Если плотина построена из бетона, водосброс может быть частью самой стены плотины. Однако если плотина земляная, или ее тело состоит из каменной засыпки (грунт и разрушенная порода), водосброс должен быть отдельным сооружением. Дело в том, что паводковые воды не могут течь поверх насыпной плотины, не разрушая ее, так как неконтролируемый водный поток имеет очень большую мощность, а земля или каменная засыпка не могут ей противостоять в должной мере.
Строительство плотины
Для того чтобы построить плотину, инженеры должны сперва осушить часть реки, на которой они хотят разместить дамбу. Обычно это достигается путем отвода реки через тоннель, то есть нужно изменить русло реки, чтобы построить в намеченном месте прочное основание дамбы. Тоннель строится через одну сторону реки вокруг планируемой строительной площадки. Сначала бурится ряд отверстий в скале, взрывчатые вещества помещаются в буровые скважины, разрушенная порода удаляется. Эта процедура повторяется столько раз, сколько необходимо для завершения постройки тоннеля. Готовые водоотводные туннели часто облицовываются бетоном. Если же река равнинная, то просто роется обводной канал, который впоследствии легко перекрыть.
Обычно работы по отводу реки начинаются летом, когда уровень воды в ней самый низкий. Землеройное оборудование используется для того, чтобы построить малую запруду (коффердам) перед площадкой основной конструкции. Это действует как барьер для реки и заставляет ее течь в проделанный туннель. Другой коффердам строится ниже по течению от основной конструкции, он необходим для того, чтобы предотвратить обратный поток воды в район строительства. Вся вода, которая все же просачивается через коффердамы, активно откачивается специальными водяными насосами.
Водоотводные туннели не всегда необходимы при строительстве бетонных плотин. Иногда река просто направляется через большую трубу и плотину, построенную вокруг нее.
Методы строительства, используемые при строительстве плотины, зависят от типа строящейся плотины. Первый этап строительства включает удаление всех оставшихся после отвода реки скальных образований. Скалы взрываются, их остатки в виде щебня впоследствии можно использовать для строительных работ.
Строительство водохранилища – это один из самых ответственных этапов строительства всей ГЭС. Дно этой гигантской запруды должно быть хорошо проверено на наличие природных трещин, через которые могла бы уходить вода. Если трещины имеются, они расширяются бурением и в них под высоким давлением закачивается специальный водостойкий цементный раствор. В ряде случаев, особенно если плотина строится на равнинной реке, дно хорошо бетонируется, причем перед армированием основного массива покрытия производится подбетонка природной поверхности. Чтобы вода не просачивалась в породу по краям плотины, необходимо устраивать специальные бетонные плинтуса.
При строительстве плотины также возводятся и сопутствующие сооружения, главным из которых является здание самой электростанции, где размещаются генераторы. Сами турбины находятся в теле плотины. После полного завершения всего строительства водозаборный тоннель закрывается, и озеро начинает заполняться водой. Закрытие водоотводного туннеля осуществляется в два этапа. Во время низкой подачи большой многоразовый стальной строб опускается через вход. Обходной тоннель после этого преграждается бетонной пробкой. В некоторых дамбах водоотводные выходы устроены по типу штепсельных вилок, чтобы в случае экстренной ситуации воду можно было быстро выпустить.
Видео как работает плотина
Заключение
Любая плотина, даже небольшая, требует не только выполнения очень большого объема земляных и взрывных работ, но и привлечения самых высококвалифицированных специалистов. Также необходима специальная техника в большом количестве, но самое главное – требуются проверенные временем технологии сооружения таких станций, которые имеются только в экономически развитых странах.
Плотина
Плоти́на — гидротехническое сооружение, перегораживающее водоток или водоём для подъёма уровня воды. Также служит для сосредоточения напора в месте расположения сооружения и создания водохранилища.
Содержание
Назначение
Обычно плотины входят в комплекс гидротехнических сооружений (гидроузел), сооружаемый в конкретном месте для использования водных ресурсов в различных целях: мелиорации, гидроэнергетики, обводнения пастбищ и прочего. Чаще плотины входят в группу речных гидротехнических сооружений (чем в группу внутрисистемных, расположенных на каналах). Если при этом комплекс сооружений связан с забором воды из реки, то его называют водозаборным гидроузлом.
В общем случае состав гидроузла, где располагают плотины, следующий:
По назначению плотины бывают водохранилищные, водоопускающие и водоподъёмные. Подпор уровня воды у водоподъёмных плотин невысок, целью устройства таких плотин является улучшение условий водозабора из реки, использования водной энергии и пр. Водохранилищные плотины отличаются заметно большей высотой, как следствие, большим объёмом создаваемого водохранилища. Отличительной особенностью больших водохранилищных плотин является способность регулировать сток, малые плотины, с помощью которых создают, например, пруды, сток не регулируют. Чаще всего подобное функциональное разделение плотин на водохранилищные и водоподъёмные является условным, в силу трудности определения более важной функции. Вместо этого может использоваться деление плотин по высоте подъёма воды: низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м), средненапорные (15-50 м), высоконапорные (более 50 м).
Поперек рек и речек плотины устраиваются с целью поднять уровень воды и образовать искусственный водопад, которым пользуются как механическою силою или же чтобы сделать мелкие реки судоходными и распространить судоходство и сплав далее вверх по течению реки.
Ручьи, балки, овраги и ложбины заграждаются плотинами для задержания в них дождевых и снеговых вод, образующих пруды и резервуары, запасами которых пользуются в сухое время года для орошения полей, для водопоя и других потребностей в домашнем хозяйстве или же для водоснабжения населенных мест, для питания судоходных каналов, а также для пропусков воды в реки при недостаточной глубине их для судоходства (реки Мста, Верхняя Волга и другие).
Плотины вдоль рек возводятся для направления течения соответственно потребностям судоходства, а по берегам рек, озёр и морей — для предохранения от наводнений и для предупреждения вторжения морских вод внутрь страны.