介绍
人们从一开始就有文字记载的历史跨越了障碍河流和其他河道存储或者调水。这些大坝的最早被用来为农业和供水饮用。古埃及人建造地球水坝,提高了水位和转移水在河上方的进水渠灌溉农田。几个社会在中东和亚洲大坝2000多年前建造的。
大坝建设最大的技术进步是在20世纪。今天,一些强大的结构由人类是大坝。例如,大古力水坝在华盛顿州的哥伦比亚河,在1942年完成,后来修改,塔高550英尺(168米),5223英尺(1592米)长。三大金字塔的埃及可以容纳。大坝包含足够的混凝土建造一条高速公路横跨美国。
但即使这奇迹工程不是世界上最大的大坝。大坝最高超过1000英尺(300米)高,而最长延长超过150000英尺(46000米)。一些大坝包含超过100000立方码(75000立方米)的建筑材料,和一些可以存储超过40万亿加仑(150万亿升)的水。但是现代大坝范围大大大小,取决于他们的特定功能。
基本特征
大坝阻止了水流在河流或小溪,必须通过,通过,或者周围的障碍。在上游端,水备份成一个人工湖,或水库,用于存储。水可能越过大坝附近的大坝的波峰本身或在降落伞,隧道,或轴。水闸是一种通过大坝,通常用于降低水库的水位。大坝也可能水闸养鱼的下水道淤泥或通过。在一些水坝、管道称为水门携带水动力涡轮机使用水力发电。洪水超过大坝的能力,从大雨或滑坡,流或通过溢洪道。阀门和控制盖茨调节水流从大坝的摄入量塔通过水闸、消防栓、溢洪道。
人们为什么建造水坝
大坝建成提供灌溉、防洪、供水、改善导航和电力。大多数现代多用途水坝。
灌溉
许多大坝的主要功能是提供农业用水。一些大坝将河流运河许多英里之外或管道灌溉土地。大坝也使用当河流低海拔比土地灌溉。
一些河流的季节性变化的流,洪水期间的一部分,放缓近涓涓细流在其他时间。等河流蓄水灌溉水坝建造为作物全年均衡供应。之前尼罗河被堵塞,例如,银行每年夏天它溢出。洪水使埃及农民种植作物每年一季的狭长土地河的两边。的阿斯旺水坝(1970)现在收集尼罗河的洪水在水库纳赛尔湖和释放源源不断的全年农业用水。三峡大坝也允许农民培养几十万英亩的原土地贫瘠的沙漠。
防洪
除了帮助农民,大坝可以帮助防止造成生命和财产的巨大损失洪水。防洪大坝静洪水然后释放控制大坝下面的河流或商店或转移其他用途。例如,几个世纪以来,人们已经建立了结构来帮助控制中国的特大洪水黄他。大坝建在河在1950年代在锚地峡谷在河南省西部也有助于防止洪水和发电。
水的供应
一些大坝收集水喝的人或行业。这样的大坝为城市和towns-Los洛杉矶,加利福尼亚州。尼日利亚阿布贾;珀斯,澳大利亚;例如——没有合适的湖泊或河流附近。(另请参阅渡槽;水。)
导航
大坝可以允许船舶在不可通航的河流。例如,大坝可以维持一个最低全年水深河流,否则过于低的船舶的一部分。在某些情况下,运输可能被瀑布或急流。大坝阻塞锁可以“淹没”。这样的大坝在肯塔基州路易斯维尔市。,允许通过在俄亥俄河的瀑布。
水力发电
现代大坝的最重要功能之一是利用水力用于发电。从大坝的水库,水是直接在管道压力涡轮机与弯曲的叶片,车轮辐条。下降水涡轮机的叶片旋转,这是连接到发电机。
电力大坝将产生足够的电力来偿还建设的成本。输出取决于,首先,头上的水,或存储水涡轮机的高度。水越高越熊在涡轮叶片重量和压力。另一个因素是水的体积。公司权力的最小流量修正量的客户可以依靠定期接收。
大规模水电站可以产生大量的电能。例如,伊泰普大坝(1982),在巴西和巴拉圭巴拉那河接壤,有18个巨大的涡轮机,在一起可以产生超过12500兆瓦的电力。在美国,公共电力公司是最大的田纳西流域管理局(TVA)运营的一系列大坝建在田纳西河,其中29日供应水电。
其他好处
这些都是大坝的主要目的,但还有其他的好处。水库可以提供娱乐,比如钓鱼和游泳。他们也可能成为鱼类和鸟类的避难所。一些大坝节约土壤,防止侵蚀。通过减慢流的流动,大坝可以防止水从土壤带走。
问题
大坝失败,或休息,会导致毁灭性的洪水下游可能夺取很多人的生命。但大坝工作也可能有各种各样的对环境的负面影响或在该地区的人类和动物。水库为例,可以覆盖城镇或历史和风景优美的地方。在1960年代的工程师和考古学家搬迁一个古埃及庙宇,将已经被淹没水位上升引起的阿斯旺大坝。超过一百万人被要求为了使移动的三峡大坝项目开始在20世纪末长江在中国。
大坝可能损害钓鱼,虽然结构可以帮助解决这个问题。例如,在博纳维尔大坝(1937)在俄勒冈州、哥伦比亚河鱼道帮助大坝周围的鲑鱼游上游产卵。鱼梯子使他们能够从一个提升池跳到另一个。锁解除鱼像锁解除船只。
大坝的另一个问题是淤塞。有些河流接粘土和沙子和存款大坝,从而减少它的实用性。这个过程也可以抢土壤的自然肥力,减少鱼的数量取决于淤泥的营养素。
主要类型的大坝
大坝分为类型取决于他们的材料、设计、施工的方法。现代大坝混凝土的两种基本类型,或砌体,地球或填石路堤。大坝的目的功能,网站的地质,附近可用的材料,和许多其他因素影响其设计。成本是另一个需要考虑的因素。混凝土,传统上一直使用成本高于土壤或岩石,通常是选择通过狭窄的峡谷大坝流。尽管这些水坝可能需要高,他们需要更少的建筑材料。路堤水坝通常被用于广泛的流,需要一个非常大的障碍。
混凝土大坝
大石块曾经用来构建砌体水坝,但今天这些水坝平原或钢筋混凝土建造的。混凝土大坝进行分类的形式:固体重力,中空的重力,或拱门。
坚实的重力大坝是由坚实的混凝土。他们承受的压力,或推动,水的重量。在横截面,他们就像一个三角形,广泛的底部和狭窄的波峰。它们建立在这个形状,因为水压力变得更大深度的水。大坝是否支持水很长或很短的距离并不重要。压力不是取决于多少水是支持在大坝上游但在其深度。坚实的重力大坝的例子包括大Dixence大坝(1961),在瑞士Dixence河;Bhakra大坝(1962),在印度的萨特累季河河;和大古力水坝。
中空的重力大坝混凝土是由低于固体重力大坝。他们更多地依赖于结构比体重抵抗水的力量。他们有一个薄面临一系列的支持在一个倾斜三角形拱,或码头。中空的重力大坝可能的三种类型。多个拱坝包括许多拱拱的支持,而平板大坝是靠直墙拱上。在这些类型的最大丹尼尔·约翰逊大坝(1968),多个拱坝Manicouagan河在魁北克,加拿大;和平板伊泰普大坝坝。类似于多个拱坝是多个大坝穹顶,穹顶拱的相反。柯立芝大坝(1928),在希拉河在亚利桑那州,是多个圆顶类型的一个杰出范例。
拱坝的拱的平面曲线和使用原则对水压强度。他们是弯曲的上游。水的力量传递到峡谷墙壁。著名的拱坝包括Inguri大坝(1980),在格鲁吉亚共和国,世界上最高的水坝之一;和卡里巴水库大坝(1959),在赞比亚和津巴布韦接壤的赞比西河。
路堤大坝
坚实的重力大坝、路堤等大坝抗水压力由他们的体重和横截面形状像一个三角形。材料与混凝土大坝、路堤水坝建造挖出地面,通常在或接近坝址。有两种主要类型,地球和填石,尽管一些大坝使用两种材料的混合物。
地球水坝等障碍,主要由压实层地球土壤、碎石、砂、粘土。为了防止泄漏,通常一个核心,或内壁,塑性粘土或其他防水材料使用。面临的碎石也可能提供防止渗漏。rolled-fill大坝,地球卡车拖到指定位置并重型机械卷紧。水力充填水坝,水在管道或蓄水携带地球。地球是水排水时沉积。地球将是如此的精细控制,防水材料形成的核心。semihydraulic-fill大坝,卡车把地球水的大坝和飞机分发的材料。在世界上主要的地球大坝Nurek大坝(1980),在塔吉克斯坦Vakhsh河;奥罗维尔水坝(1968),羽毛河在加州; and Lower Usuma Dam (1990), on the Usuma River in Nigeria.
种大坝是由压实主要的岩石和岩石碎片。像地球一样水坝、种水坝通常有一个核心的防水材料,如混凝土。岩石已经被过河后,岩石墙铺设在上游侧,这是建立了一个防水面对钢筋混凝土,木材,或钢。种大坝的例子有Chicoasen大坝(1980),在墨西哥的瓦河水;和云母大坝(1974),加拿大英属哥伦比亚的哥伦比亚河。水坝利用地球和填石包括德尔贝拉大坝(1976),在印度河巴基斯坦;和埃及的阿斯旺大坝。
如何建造大坝
基础,传统的评估方法可能说明了胡佛水坝建设,建立在1930年和1936年之间(最初命名为顽石坝)。结构是一个厚混凝土拱坝60-story一样高的摩天大楼。其波峰是45英尺(14米)厚及其基础,660英尺(201米)。大坝静科罗拉多河边境亚利桑那州和内华达州之间。水库,米德湖,商店的体积等于河水的整个流了两年。
初步工作必须完成。工程师做了大量的地质和地形调查选择的网站。他们让70个地点的地图,无聊的漏洞测试岩石坚实的基础,并研究了河流的速度,高水位、泥沙淤积。
一旦选择位置,设计师让他们的计划。然后他们让模型来测试他们的设计。(今天,工程师会使用数字计算机模型来分析大坝的应力和应变的分布)。
工程师建造巨石城的房子大约5000工人。建设帮派建设铁路和公路运输大量的设备和材料。工人串电缆峡谷对面的双塔楼,形成轨道称为索道在两端的网站。施工队还建立了一个伟大的碎石筛分装置和两个巨大的混凝土搅拌厂。
河的两边,两个隧道,每50英尺(15米),直径从峡谷的岩石钻孔和爆破墙。这些隧道周围的河流被用来转移站点施工期间。临时地球的壁垒和岩石称为围堰建成上游和下游拦河大坝网站。建筑完工时,隧道作为溢洪道网点和电厂的水渠。
接下来,称为高标量剥夺工人吨松散和预测岩石峡谷墙壁。表土或松散的岩石和淤泥,挖出暴露的基石。灌浆,薄水泥灰浆和水,是下一个被迫的基础来填补缝隙和孔洞。
三峡大坝建成的巨大的混凝土块。首先,形式、模具。混凝土涌入形式从桶旅游索道。每一块混凝土干,灌浆泵之间的块,使大坝到一个固体块。
让如此巨大的一个结构自然冷却就花了一个世纪,因为凝水泥释放出的热量。此外,混凝土收缩和裂缝。冷水循环通过528英里(850公里)的管道中嵌入混凝土进行了热量。
花了大约六年完成胡佛水坝。20世纪后期,他开发了一种新方法,允许工程师构建混凝土重力大坝在不到一年的时间。在这种技术,称为碾压混凝土(RCC)、三峡大坝是建立在使用干燥的混凝土混合层。建立一个层,混凝土混合倾倒到坝址,由推土机和传播的地方然后由辊压实。