En damm är en hydraulisk struktur som blockerar ett vattendrag för att höja vattennivån , tjänar också till att koncentrera trycket på platsen för strukturen och skapa en reservoar [1] .
Dammar på små bäckar [2] , såväl som tillfälliga [3] , kallas också dammar .
Vanligtvis är dammar en del av ett komplex av hydrauliska strukturer ( vattenkraftskomplex ), byggda på en specifik plats för användning av vattenresurser för olika ändamål: landåtervinning , vattenkraft , betesbevattning och andra. Oftare ingår dammar i gruppen av flodhydrauliska strukturer (snarare än i gruppen av intrasystem, belägna på kanaler). Om samtidigt komplexet av strukturer är kopplat till intaget av vatten från floden, kallas det ett vattenintagsvattenelektriskt komplex.
I det allmänna fallet är sammansättningen av det hydroelektriska komplexet, där dammarna är belägna, som följer:
Enligt syftet med dammen finns reservoar, vattenuthyrning och vattenlyft. Bakvattennivån i vattenlyftdammar är låg, syftet med sådana dammar är att förbättra förutsättningarna för vattenintag från floden, användningen av vattenenergi etc. Reservoardammar är märkbart högre på höjden, som ett resultat av den stora volymen av den skapade reservoaren. Ett utmärkande drag för stora magasinsdammar är förmågan att reglera flödet, små dammar, som skapar till exempel dammar, reglerar inte flödet. Oftast är en sådan funktionell uppdelning av dammar i reservoar- och lyftdammar villkorad, på grund av svårigheten att bestämma en viktigare funktion. Istället kan uppdelningen av dammar efter vattenstigningens höjd användas: lågtryck (vattendjup framför dammen upp till 15 m), medeltryck (15-50 m), högtryck (mera) än 50 m).
Dammar byggs över floder och bäckar för att höja vattennivån och bilda ett konstgjort vattenfall , som används som en mekanisk kraft eller för att göra grunda floder farbara och sprida navigering och forsränning längre uppströms.
Bäckar, raviner, raviner och urholkar blockeras av dammar för att hålla kvar regn- och snövatten i dem, och bildar dammar och reservoarer, vars reserver används under torrperioden för bevattning av åkrar, för bevattning och andra hushållsbehov, eller för vattenförsörjning. till befolkade områden, för försörjning av sjöfartskanaler, samt för att passera vatten i floder med otillräckligt djup för navigering (floderna Msta , Övre Volga och andra).
Dammar byggs längs floder för att styra flödet i enlighet med navigeringsbehoven och längs stränderna av floder, sjöar och hav - för att skydda mot översvämningar och för att förhindra inträngning av havsvatten i landet.
Typen och konstruktionen av en damm bestäms av dess storlek, syfte, samt naturliga förhållanden och typen av huvudbyggnadsmaterial. Dammar skiljer sig åt i vilken typ av grundmaterial de är byggda av, beroende på deras syfte och beroende på villkoren för att passera vatten.
Beroende på typen av huvudmaterialet särskiljs dammar:
Konsten att bygga dammar har varit känd sedan urminnes tider. Herodotus nämner vattenlyftande dammar . Abu-l-Fida rapporterar om en damm byggd av perserna för att avleda vatten från staden Tostara . Abbas I den store byggde en stendamm 36 meter lång, 16 meter hög och 10 meter tjock nära Kashan , utrustad med en kanal vid foten för vattenpassage. Slutligen, i antiken, byggdes också mycket stora dammar för att skydda områden från översvämningar, till exempel av araberna på 200-talet e.Kr. e. Liknande arbete, enligt historien om Abu-l-Fida, utfördes av Alexander den store för att förhindra översvämningen av sjön Cadiz nära den syriska staden Emesa .
Den äldsta kända dammen går tillbaka till 3000 f.Kr. Den låg hundra kilometer från Amman ; det var en stenmur 4,5 meter hög och 1 meter tjock [4] [5] . År 2800 [6] / 2600 [7] f.Kr. byggdes en 102 meter lång damm 25 kilometer från Kairo; det förstördes snart av ett skyfall [6] [7] . I mitten av 300-talet byggdes ett helt system nära den indiska staden Dholavira [8] . Romarna byggde en mängd olika dammar, främst för att ge reservoarer för torra perioder [9] ; den högsta romerska dammen nådde 50 meter i höjd och förstördes först 1305 [10] .
Sedan 1998, i dussintals länder runt om i världen, varje år den 14 mars, på initiativ av organisationen "International River Network" firas " International Day of Action against Dams " (annars: " Day of Action to Protect Rivers, Water och livet ") [11] . Antidammaktivister har redan uppnått verkliga resultat: i USA har två sextiometersdammar rivits och i Sverige har en lag antagits som förbjuder byggandet av mer än femton meter höga dammar [12] .
Gravitationsdammar uppfattar trycket från vattenmassorna med sin massa. Skjuvmotstånd uppstår på grund av friktionskrafterna eller vidhäftningen av dammens bas på basen. Som ett resultat har sådana dammar en massiv karaktär, ofta nära ett trapetsformigt tvärsnitt.
Valvda dammar överför tryck från vattenmassor till ravinens stränder (mindre ofta, till konstgjorda distanser). På grund av detta byggs sådana dammar ofta i bergsområden, där bankerna består av starka stenar. Bågstrukturen överför en del av lasterna till basen. Dessutom, ju bredare bågen är, desto större är trycket på basen. Detta kräver en ökning av dammens bredd i den nedre delen, och leder till uppkomsten av båggravitationsdammar. Valvda dammar med strävpelare i nedre delen av bågen kallas välvda strävpelare. I dem är bågens funktion begränsad till den övre delen, vilket tillåter användning av bågdammar på ett bredare spektrum av platser.
Båggravitationsdammar kombinerar egenskaperna hos båg- och gravitationsdammar.
Liksom bågdammar kan de minska damkroppens massa, dess dimensioner på grund av ett mer effektivt designschema. Muren i strävdammen är tunnare än i gravitationsdammen på grund av dess förstärkning från nedströmssidan med stödkonstruktioner (murar).
En jord- eller jorddamm är byggd av jordmaterial, inklusive sandig, lerhaltig, lera, som regel, utan att vatten rinner över genom den. Vanligtvis närmar sig tvärsnittsformen trapetsformad [13] . Jorddammar är enkla i design och kan byggas under ett mycket brett spektrum av geologiska förhållanden. Med tanke på detta, liksom användningen av lokala byggmaterial under byggandet av dammen, den nästan fullständiga mekaniseringen av arbetskraften och minskningen av arbetskostnaderna, kan jorddammar anses vara den vanligaste typen av vattenhållande struktur. Jorddammar klassificeras som gravitationsdammar .
Jorddammar var bland de tidigaste dammarna i mänsklighetens historia. Under lång tid har sådana dammar byggts i Ryssland. Zmeinogorskdammen från 1700-talet, byggd av den enastående ryske ingenjören Kozma Frolov , är känd .
Moderna jorddammar når mycket stora storlekar, till exempel når Nurekdammen en höjd av trehundra meter, och Tarbeladammen har en volym på 130 miljoner kubikmeter. Dammarnas geografi är extremt bred: Vilyui- , Ust-Khantai- , Kolyma - dammarna byggdes under permafrostförhållanden, världens högsta Rogun- damm byggs i Centralasien, det finns dammar i Kaukasus - Sarsangskaya , Mingachevirskaya , dammar är kända i Fjärran Östern, Karpaterna, Krim.
Jorddammar klassificeras enligt dammkroppens material, enligt design, arbetssätt, höjd, typ av ogenomträngliga anordningar i grunden.
Dammar upp till 25 meter höga anses vara låga, medium i intervallet 25-75 meter, över 75 meter - höga dammar. Särskilt höga dammar (mer än 150 m) kallas "superhöga".
| Material | Typ av dammkonstruktion | |||
|---|---|---|---|---|
| Homogen | med central kärna | med skärm | med diafragma | |
| jordnära | ||||
| Byggmetod: jorddumpning med lager-för-lager packning; alluvium; explosionskontur |
Konstruktionsmetod: alluvium; dumpning |
Konstruktionsmetod: alluvium; dumpning |
Konstruktionsmetod: alluvium; dumpning | |
| Sten och jord | ||||
| Byggmetod: återfyllning; skiss; alluvium |
Byggmetod: återfyllning; skiss |
|||
| Sten | ||||
| Erektionsmetod: skiss genom explosion; dumpning |
Byggmetod: återfyllning; skiss; explosionskontur |
Byggmetod: återfyllning; skiss; explosionskontur | ||
Vid design av moderna jorddammar utförs beräkningar med hänsyn till spännings-töjningstillståndet under statiska och dynamiska effekter. Vid beräkningar används datorer och konstruktören kräver kunskap om teorin om elasticitet och plasticitet , krypning och numeriska metoder . Jordens arbete modelleras med hänsyn till dess viktigaste egenskaper, och användningen av kontinuummekanikens metoder gör det möjligt att få beräkningsresultat som ligger mycket nära verkligheten. Modern design av jorddammar tar ibland hänsyn till jordarnas reologi .
Vid design av dammar bör flera grupper av beräkningar utföras, inklusive:
Filtreringsberäkningar i dammens kropp är nödvändiga för andra beräkningar, såsom sluttningsstabilitet. Släckningsflöde genom dammen påverkar dammens drift som helhet. Filtreringsflödesparametrar bestämmer utformningen av både dammen och tillhörande anläggningar. Under loppet av filtreringsberäkningen bestäms hastigheterna för rörligt grundvatten, filtreringsflöden genom dammkroppen, ett hydrodynamiskt rutnät för filtreringsflödesrörelse och en fördjupningsyta (övre gränsen för filtreringsflödet i dammkroppen).
Vid beräkning av basen bestäms basens sättningar, jordens bärförmåga, komprimeringen (konsolideringen) av basen förutsägs.
Beräkningar av dammkroppen bestämmer dess sättningar, jordmaterialens hållfasthet kontrolleras och en bedömning av sprickbildning ges.
Dammens utformning bestäms till stor del av egenskaperna hos lokala jordar som är tillgängliga nära linjen. Byggarbetsplatsens tekniska och geologiska läge, flodens och avrinningens hydrologiska egenskaper, klimatförhållanden, områdets seismicitet och tillgången på en flotta av nödvändiga anläggningsmaskiner påverkar också designen.
Under konstruktionen löses följande uppgifter:
Skadorna från ett dammhaveri kan vara extremt stora. Detta beror på det faktum att förstörelsen av själva dammstrukturen ofta bara är en liten del av den totala skadan, vilket inkluderar förluster från förstörelse av relaterade strukturer (eftersom dammen nästan alltid bara är en del av vattenkraftskomplexet ). förlust av företag, vars produktion kan förlamas till följd av intäkter från vattenkraftverk, förluster från förstörelse orsakade av ett katastrofalt utsläpp i nedströms dammen.
Lista över några större dammkatastrofer [14] .
| datumet | Damm | Plats | Dödssiffran | Ett foto | |
|---|---|---|---|---|---|
| 12 mars 1928 | St Francis Dam | San Francisquito Canyon , Coast Ranges , USA | ca 600 personer | Dammen före katastrofen. | En bit betong från en struktur på ett avstånd av en halv mil från den trasiga dammen (höjden på biten är cirka 3 meter). Själva dammen syns på avstånd. |
| 18 augusti 1941, hösten 1943 |
Dneproges | Zaporozhye , Sovjetunionen | Från 20 till 100 tusen människor. Det tyska kommandot uppskattade sina förluster i arbetskraft till 1 500 personer. [15] [16] . Dessa nummer stöds inte av några dokument. | Dneproges sommaren 1942. | Förstörelse efter explosionen av ett vattenkraftverk 1943. |
| 2 december 1959 | Malpassedammen | Côte d'Azur , Frankrike | 423 personer | Rester av dammen. | |
| 9 oktober 1963 | Vayont Dam | Monte Tok , Belluno , Italien | 2500 personer | Dammkonstruktion. | Staden Longarone efter passagen av en katastrofal våg. |
| 7 augusti 1975 | Bainqiao-dammen | Zhumadian , Kina | 171 tusen människor | Damm efter förstörelse Arkiverad 30 april 2012. (Ark. källa. Arkiverad 30 april 2012. 2012-04-30) | |
I Ryska federationen regleras säkerheten för hydrauliska strukturer av den federala lagen "Om säkerheten för hydrauliska strukturer", antagen av statsduman den 23 juni 1997. Dammar måste utformas i enlighet med tillämpliga föreskrifter: byggregler och föreskrifter ( SNiPs ), statliga standarder ( GOSTs ), avdelningsföreskrifter (RD).
Säkerhetsåtgärder måste vidtas från projekteringsstadiet. Under byggandet av dammen bör en kontroll göras för att arbetet, fundamentens egenskaper och byggmaterial överensstämmer med konstruktionsdata. Under driften av strukturen är det nödvändigt att utföra fältobservationer - övervakning av dammen med hjälp av kontroll- och mätutrustning. Installationen av utrustning i strukturen bör tillhandahållas vid konstruktionsstadiet och ge, beroende på strukturens klass, övervakning av nederbörd, horisontella förskjutningar, filtreringsflödesparametrar i dammkroppen, temperatur, spännings-töjningstillstånd, och så vidare.
Förutom hårdvaruövervakning bör visuella och geodetiska fältobservationer utföras på alla dammar . Sådana observationer gör det möjligt att fastställa strukturens faktiska tillstånd och bestämma dess överensstämmelse med projektprognoser och förhindra negativa processer i tid.
Det finns två fall av bristande överensstämmelse för dammar med design- och lagkrav:
Ett potentiellt farligt tillstånd orsakar inte en omedelbar förstörelse av strukturen, men det kräver att omedelbara åtgärder vidtas för att eliminera orsakerna till tillståndet. Tillståndet före nödläge innebär att förstörelsen av dammen kan ske inom några timmar, evakuering av befolkningen och genomförande av akuta räddningsinsatser krävs.
Att utföra mätningar, ha en handlingsplan i nödsituationer och beredskapen hos vattenkraftsanläggningens personal för nödsituationer kan förhindra olyckor och undvika tragiska konsekvenser. 1993 ökade läckageflödet genom banvallen kraftigt vid Kurey Dam . Uttvättning av finkornig jord inträffade, ett misslyckande uppstod och började växa på sluttningarna, vilket hotade ett katastrofalt genombrott av vatten på några timmar. Förvaltningen av det vattenkraftiga komplexet kunde förhindra en katastrof genom att kraftigt sänka vattennivån i den övre poolen, organisera den omedelbara återfyllningen av den bildade tratten och igensättningen av sprickan från uppströmssidan med lerjord.