En dæmning er en hydraulisk struktur , der blokerer et vandløb for at hæve vandstanden , tjener også til at koncentrere trykket ved strukturens placering og skabe et reservoir [1] .
Dæmninger på små vandløb [2] , såvel som midlertidige [3] , kaldes også dæmninger .
Normalt er dæmninger en del af et kompleks af hydrauliske strukturer ( vandkraftkompleks ), bygget på et bestemt sted til brug af vandressourcer til forskellige formål: landvinding , vandkraft , græsningsvanding og andre. Oftere er dæmninger inkluderet i gruppen af flodhydrauliske strukturer (i stedet for i gruppen af intra-system, placeret på kanaler). Hvis komplekset af strukturer på samme tid er forbundet med indtaget af vand fra floden, kaldes det et vandindtagsvandkraftkompleks.
I det generelle tilfælde er sammensætningen af det hydroelektriske kompleks, hvor dæmningerne er placeret, som følger:
Efter formålet med dæmningen er der reservoir, vandudlejning og vandløftning. Bagvandsstanden i vandløftende dæmninger er lav, formålet med sådanne dæmninger er at forbedre betingelserne for vandindtag fra åen, brugen af vandenergi osv. Reservoirdæmninger er mærkbart højere i højden, som følge heraf de store volumen af det skabte reservoir. Et karakteristisk træk ved store reservoirdæmninger er evnen til at regulere gennemstrømningen, små dæmninger, som skaber for eksempel damme, regulerer ikke flowet. Oftest er en sådan funktionel opdeling af dæmninger i reservoir- og løftedæmninger betinget, på grund af vanskeligheden ved at bestemme en vigtigere funktion. I stedet kan opdelingen af dæmninger efter vandstigningens højde bruges: lavtryk (vanddybde foran dæmningen op til 15 m), mellemtryk (15-50 m), højtryk (mere end 50 m).
Dæmninger bygges på tværs af floder og vandløb for at hæve vandstanden og danne et kunstigt vandfald , der bruges som en mekanisk kraft eller til at gøre lavvandede floder sejlbare og sprede navigation og rafting længere opstrøms.
Vandløb, kløfter, kløfter og fordybninger er blokeret af dæmninger for at tilbageholde regn- og snevand i dem, og danner damme og reservoirer, hvis reserver bruges i den tørre sæson til kunstvanding af marker, til vanding og andre husholdningsbehov eller til vandforsyning til befolkede områder, til forsyning af skibskanaler, samt til at lede vand ind i floder med utilstrækkelig dybde til navigation (floderne Msta , Øvre Volga og andre).
Dæmninger bygges langs floder for at lede strømmen i overensstemmelse med navigationsbehovene og langs bredden af floder, søer og have - for at beskytte mod oversvømmelser og for at forhindre indtrængen af havvand i landet.
En dæmnings type og konstruktion bestemmes af dens størrelse, formål samt naturlige forhold og typen af hovedbyggemateriale. Dæmninger adskiller sig i den type grundmateriale, som de er bygget af, i henhold til deres formål og i henhold til betingelserne for at passere vand.
I henhold til typen af hovedmaterialet skelnes dæmninger:
Kunsten at bygge dæmninger har været kendt siden oldtiden. Herodot nævner vandløftende dæmninger . Abu-l-Fida rapporterer om en dæmning bygget af perserne for at aflede vand fra byen Tostara . Abbas I den Store byggede en stendæmning 36 meter lang, 16 meter høj og 10 meter tyk nær Kashan , udstyret med en kanal ved foden til vandpassage. Endelig blev der i oldtiden også bygget meget store dæmninger for at beskytte områder mod oversvømmelser, for eksempel af araberne i det 2. århundrede e.Kr. e. Lignende arbejde, ifølge historien om Abu-l-Fida, blev udført af Alexander den Store for at forhindre oversvømmelsen af Cadiz-søen nær den syriske by Emesa .
Den ældste kendte dæmning går tilbage til 3000 f.Kr. Det lå hundrede kilometer fra Amman ; det var en stenmur 4,5 meter høj og 1 meter tyk [4] [5] . I 2800 [6] / 2600 [7] f.Kr. blev der bygget en dæmning på 102 meter 25 kilometer fra Kairo; det blev hurtigt ødelagt af et regnskyl [6] [7] . I midten af det 3. århundrede blev der bygget et helt system nær den indiske by Dholavira [8] . Romerne byggede en lang række dæmninger, primært for at give reservoirer til tørre perioder [9] ; den højeste romerske dæmning nåede 50 meters højde og blev først ødelagt i 1305 [10] .
Siden 1998, i snesevis af lande rundt om i verden, hvert år den 14. marts, på initiativ af organisationen "International River Network" fejres " International Day of Action mod Dams " (ellers: " Day of Action to Protect Rivers, Water og livet ") [11] . Anti-dæmningsaktivister har allerede opnået reelle resultater: I USA er to tres meter høje dæmninger blevet demonteret, og i Sverige er der vedtaget en lov, der forbyder opførelse af mere end femten meter høje dæmninger [12] .
Tyngdekraftdæmninger opfatter trykket fra vandmasserne med deres masse. Forskydningsmodstand opstår på grund af friktionskræfterne eller vedhæftningen af dæmningens bund på basen. Som et resultat har sådanne dæmninger en massiv karakter, ofte tæt på et trapezformet tværsnit.
Buede dæmninger overfører tryk fra vandmasser til kløftens bredder (mindre ofte til kunstige landfæster). På grund af dette bygges sådanne dæmninger ofte i bjergrige områder, hvor bankerne er sammensat af stærke klipper. Buestrukturen overfører en del af belastningerne til basen. Desuden, jo bredere buen er, jo større er trykket på basen. Dette kræver en forøgelse af dæmningens bredde i den nederste del og fører til fremkomsten af buegravitationsdæmninger. Hvælvede dæmninger med støtteben i den nederste del af buen kaldes buede støtteben. I dem er funktionen af buen begrænset til den øvre del, hvilket tillader brugen af buedæmninger på en bredere vifte af steder.
Buegravitationsdæmninger kombinerer egenskaberne ved bue- og gravitationsdæmninger.
Ligesom buedæmninger kan de reducere massen af dæmningslegemet, dets dimensioner på grund af et mere effektivt designskema. Muren i støttedæmningen er tyndere end i gravitationsdæmningen på grund af dens forstærkning fra nedstrømssiden med støttekonstruktioner (mure).
En jord- eller jorddæmning er bygget af jordmaterialer, herunder sandet, lerholdigt, ler, som regel, uden at vand løber gennem den. Normalt nærmer tværsnitsformen sig trapezformet [13] . Jorddæmninger er enkle i design og kan bygges under en meget bred vifte af geologiske forhold. I betragtning af dette, såvel som brugen af lokale byggematerialer under opførelsen af dæmningen, den næsten fuldstændige mekanisering af arbejdskraft og reduktionen i arbejdsomkostninger, kan jorddæmninger betragtes som den mest almindelige type vandholdende struktur. Jorddæmninger er klassificeret som gravitationsdæmninger .
Jorddæmninger var blandt de tidligste dæmninger i menneskehedens historie. I lang tid er sådanne dæmninger blevet bygget i Rusland. Zmeinogorsk - dæmningen fra det 18. århundrede, bygget af den fremragende russiske ingeniør Kozma Frolov , er berømt .
Moderne jorddæmninger når meget store størrelser, for eksempel når Nurek-dæmningen en højde på tre hundrede meter, og Tarbela-dæmningen har et volumen på 130 millioner kubikmeter. Dæmningernes geografi er ekstremt bred: Vilyui- , Ust-Khantai- , Kolyma - dæmningerne blev bygget under permafrostforhold, verdens højeste Rogun- dæmning bygges i Centralasien, der er dæmninger i Kaukasus - Sarsangskaya , Mingachevirskaya , dæmninger er kendte i Fjernøsten, Karpaterne, Krim.
Jorddæmninger klassificeres efter dæmningslegemets materiale, i henhold til design, arbejdsmetode, højde, type uigennemtrængelige enheder i fundamentet.
Dæmninger op til 25 meter høje betragtes som lave, medium i intervallet 25-75 meter, over 75 meter - høje dæmninger. Særligt høje dæmninger (mere end 150 m) omtales som "superhøje".
| Materiale | Type af dæmningskonstruktion | |||
|---|---|---|---|---|
| Homogen | med central kerne | med skærm | med diafragma | |
| jordnære | ||||
| Byggemetode: jorddumpning med lag-for-lag komprimering; alluvium; eksplosion omrids |
Konstruktionsmetode: alluvium; dumping |
Konstruktionsmetode: alluvium; dumping |
Konstruktionsmetode: alluvium; dumping | |
| Sten og jord | ||||
| Byggemetode: opfyldning; skitse; alluvium |
Byggemetode: opfyldning; skitse |
|||
| Sten | ||||
| Erektionsmetode: skitse ved eksplosion; dumping |
Byggemetode: opfyldning; skitse; eksplosion omrids |
Byggemetode: opfyldning; skitse; eksplosion omrids | ||
Ved design af moderne jorddæmninger udføres beregninger under hensyntagen til spændings-belastningstilstanden under statiske og dynamiske påvirkninger. Ved beregninger anvendes computere , og designingeniøren kræver kendskab til teorien om elasticitet og plasticitet , krybning og numeriske metoder . Jordens arbejde modelleres under hensyntagen til dens vigtigste egenskaber, og brugen af kontinuummekaniske metoder gør det muligt at opnå beregningsresultater, der er meget tæt på virkeligheden. Moderne design af jorddæmninger tager nogle gange højde for jordbundens rheologi .
Ved design af dæmninger bør der udføres flere grupper af beregninger, herunder:
Filtreringsberegninger i dæmningens krop er nødvendige for andre beregninger, såsom hældningsstabilitet. Nedsivningsstrøm gennem dæmningen påvirker driften af dæmningen som helhed. Filtreringsflowparametre bestemmer designet af både dæmningen og tilhørende faciliteter. I løbet af filtreringsberegningen bestemmes hastighederne af bevægende grundvand, filtreringsstrømningshastigheder gennem dæmningslegemet, et hydrodynamisk gitter af filtreringsstrømningsbevægelse og en fordybningsflade (øvre grænse for filtreringsstrømmen i dæmningslegemet) bygges.
Ved beregning af basen bestemmes basens sætninger, jordens bæreevne, komprimeringen (konsolidering) af basen forudsiges.
Beregninger af dæmningslegemet bestemmer dens sætninger, styrken af jordmaterialer kontrolleres, og der gives en vurdering af revnedannelse.
Dæmningens design er i høj grad bestemt af egenskaberne af lokale jorder, der er tilgængelige nær linjeføringen. Byggepladsens tekniske og geologiske situation, flodens og afstrømningens hydrologiske karakteristika, klimatiske forhold, områdets seismicitet og tilgængeligheden af en flåde af nødvendige entreprenørmaskiner påvirker også designet.
Under projekteringen løses følgende opgaver:
Skaderne fra et dæmningsbrud kan være ekstremt store. Dette skyldes, at ødelæggelsen af selve dæmningsstrukturen ofte kun er en lille del af den samlede skade, som inkluderer tab ved ødelæggelse af relaterede strukturer (da dæmningen næsten altid kun er en del af det vandkraftige kompleks ). tab af virksomheder, hvis produktion kan blive lammet som følge af indtægter fra vandkraftværker, tab fra ødelæggelse forårsaget af et katastrofalt udslip i nedstrøms for dæmningen.
Liste over nogle større dæmningskatastrofer [14] .
| datoen | Dæmning | Placere | Dødstal | Et billede | |
|---|---|---|---|---|---|
| 12. marts 1928 | St. Francis Dam | San Francisquito Canyon , Coast Ranges , USA | omkring 600 mennesker | Dæmningen før katastrofen. | Et stykke beton fra en struktur i en afstand af en halv mil fra den ødelagte dæmning (højden af stykket er ca. 3 meter). Selve dæmningen er synlig i det fjerne. |
| 18. august 1941, efterår 1943 |
Dneproges | Zaporozhye , USSR | Fra 20 til 100 tusinde mennesker. Den tyske kommando anslog sine tab i mandskab til 1.500 mennesker. [15] [16] . Disse tal understøttes ikke af nogen dokumenter. | Dneproges i sommeren 1942. | Ødelæggelse efter eksplosionen af et vandkraftværk i 1943. |
| 2. december 1959 | Malpasse Dam | Côte d'Azur , Frankrig | 423 mennesker | Rester af dæmningen. | |
| 9. oktober 1963 | Vayont Dam | Monte Tok , Belluno , Italien | 2500 mennesker | Damkonstruktion. | Byen Longarone efter passagen af en katastrofal bølge. |
| 7. august 1975 | Bainqiao-dæmningen | Zhumadian , Kina | 171 tusind mennesker | Dæmning efter ødelæggelse Arkiveret 30. april 2012. (Ark. kilde. Arkiveret 30. april 2012. 30-04-2012) | |
I Den Russiske Føderation er sikkerheden af hydrauliske strukturer reguleret af den føderale lov "Om sikkerheden af hydrauliske strukturer", vedtaget af statsdumaen den 23. juni 1997. Dæmninger skal designes i overensstemmelse med gældende regler: bygningsreglementer og regler ( SNiPs ), Statsstandarder ( GOSTs ), afdelingsforskrifter (RD).
Sikkerhedsforanstaltninger skal tages fra projekteringsstadiet. Under opførelsen af dæmningen bør der foretages en kontrol af arbejdets overensstemmelse, fundamenternes og byggematerialernes egenskaber med designdataene. Under driften af strukturen er det nødvendigt at udføre feltobservationer - overvågning af dæmningen ved hjælp af kontrol- og måleudstyr. Installationen af udstyr i konstruktionen skal sørges for på konstruktionsstadiet og sørge for, afhængigt af konstruktionens klasse, overvågning af nedbør, vandrette forskydninger, filtreringsflowparametre i dæmningslegemet, temperatur, spændings-belastningstilstand, og så videre.
Ud over hardwareovervågning bør der udføres visuelle og geodætiske feltobservationer på alle dæmninger . Sådanne observationer gør det muligt at fastslå strukturens faktiske tilstand og bestemme dens overholdelse af projektprognoser og forhindre negative processer rettidigt.
Der er to tilfælde af manglende overholdelse af dæmninger med design- og lovkrav:
En potentielt farlig tilstand forårsager ikke en øjeblikkelig ødelæggelse af strukturen, men det kræver, at der træffes øjeblikkelige foranstaltninger for at eliminere årsagerne til tilstanden. Præ-nødtilstanden betyder, at ødelæggelsen af dæmningen kan ske i løbet af få timer, evakuering af befolkningen og gennemførelse af nødredningsaktioner er påkrævet.
At udføre målinger, have en handlingsplan i nødsituationer og beredskabet af vandkraftkompleksets personale til nødsituationer kan forhindre ulykker og undgå tragiske konsekvenser. I 1993 steg nedsivningsstrømmen gennem dæmningen kraftigt ved Kurey-dæmningen . Udvaskning af finkornet jord skete, en fejl dukkede op og begyndte at vokse på skråningerne, hvilket truede med et katastrofalt gennembrud af vand i løbet af få timer. Ledelsen af det hydroelektriske kompleks var i stand til at forhindre en katastrofe ved kraftigt at sænke vandstanden i den øvre pool, organisere den øjeblikkelige opfyldning af den dannede tragt og tilstopning af revnen fra opstrømssiden med lerjord.