Дамба (/ˈlɛvi/ или /ˈlɛveɪ/), дамба (американский английский), дамба (английский Содружества), набережная, отмель или стоп-банк - это сооружение, используемое для предотвращения изменения течения рек и для защиты от затопления территории, прилегающей к реке или побережью. Обычно она земляная и часто проходит параллельно течению реки в ее пойме или вдоль низменных береговых линий.
Дамбы могут представлять собой естественные гребневые сооружения, которые образуются рядом с берегом реки, или быть искусственно сооруженной насыпью или стеной, которая регулирует уровень воды. Однако дамбы могут наносить вред окружающей среде. Ограждения от наводнений являются более ограниченной альтернативой.
Древние цивилизации в долине Инда, Древнем Египте, Месопотамии и Китае построили дамбы. Сегодня дамбы можно найти по всему миру, и выход из строя дамб из-за эрозии или по другим причинам может привести к крупным стихийным бедствиям, таким, как катастрофические провалы дамб в 2005 году в Большом Новом Орлеане, которые произошли в результате урагана Катрина.
Этимология
Носители американского английского используют слово levee, от французского слова levée (от причастия прошедшего времени женского рода от французского глагола lever, "поднимать"). Он возник в Новом Орлеане через несколько лет после основания города в 1718 году и позже был принят носителями английского языка. Название происходит от того, что гребни дамбы подняты выше как канала, так и окружающих пойм.
Современное слово дамба или dyke, скорее всего, происходит от голландского слова dijk, причем строительство дамб хорошо засвидетельствовано еще в 11 веке. 126-километровая (78 миль) Вестфриз-Омрингдайк, построенная к 1250 году, была образована путем соединения существующих старых дамб. Римский хронист Тацит упоминает, что мятежные батави прорвали дамбы, чтобы затопить свои земли и защитить свое отступление (70 н. э.). Слово дейк первоначально обозначало как траншею, так и берег. Оно близко соответствует английскому глаголу копать.
В англосаксонском языке слово dic уже существовало и произносилось как дик в северной Англии и как ров на юге. Как и в случае с голландским, английское происхождение слова заключается в рытье траншеи и насыпании грунта в насыпь рядом с ней. Эта практика привела к тому, что название может быть присвоено либо раскопу, либо берегу. Таким образом, дамба Оффы представляет собой комбинированное сооружение, а автомобильная дамба представляет собой траншею, хотя когда–то у нее тоже были приподнятые берега. В английских Мидлендс и Восточной Англии, а также в Соединенных Штатах дамба - это то, чем является канава на юге Англии, обозначающий границу собственности или дренажный канал. Там, где по ней протекает ручей, ее можно назвать проточной дамбой, как в проточной дамбе Риппингейла, которая отводит воду из водосборной канализации, автомобильной дамбы, к южному сорокафутовому стоку в Линкольншире (TF1427). Плотина плотины - это дамба для замачивания воды в Борн-Норт-Фен, недалеко от Твентли и рядом с Ривер-Глен, Линкольншир. В Норфолке и Суффолке Бродс дамба может быть дренажной канавой или узким искусственным каналом от реки или широким для доступа или швартовки, некоторые более длинные дамбы называются, например, Кэндл-Дайк.
В некоторых частях Великобритании, особенно в Шотландии и Северной Англии, дамба может представлять собой полевую стену, обычно сооруженную из сухого камня.
Усиленная насыпь
Основная цель искусственных дамб - предотвратить затопление прилегающей сельской местности и замедлить естественные изменения русла водного пути, чтобы со временем обеспечить надежные судоходные пути для морской торговли; они также ограничивают течение реки, что приводит к увеличению и ускорению стока воды. Дамбы в основном можно найти вдоль моря, где дюны недостаточно прочные, вдоль рек для защиты от сильных наводнений, вдоль озер или вдоль польдеров. Кроме того, дамбы были построены с целью затопления или в качестве границы зоны затопления. Последнее может быть контролируемым затоплением военными или мерой по предотвращению затопления большей территории, окруженной дамбами. Дамбы также строились как границы полей и как военные укрепления. Подробнее об этом типе дамбы можно прочитать в статье о стенах из сухого камня.
Дамбы могут быть постоянными земляными сооружениями или аварийными сооружениями (часто из мешков с песком), построенными наспех в случае чрезвычайного наводнения.
Некоторые из самых ранних дамб были построены цивилизацией долины Инда (в Пакистане и Северной Индии с ок. 2600 г. до н.э.), от которых зависела аграрная жизнь народов Хараппы. Дамбы также были построены более 3000 лет назад в Древнем Египте, где система дамб была построена вдоль левого берега реки Нил на протяжении более 1000 километров (600 миль), протянувшись от современного Асуана до дельты Нила на берегах Средиземного моря. В месопотамских цивилизациях и Древнем Китае также были построены большие системы дамб. Поскольку дамба настолько прочна, насколько ее самое слабое место, высота и стандарты строительства должны быть одинаковыми по всей ее длине. Некоторые авторитетные источники утверждали, что для руководства работой требуется сильный руководящий орган, и, возможно, это послужило катализатором развития систем управления в ранних цивилизациях. Однако другие указывают на свидетельства крупномасштабных земляных работ по борьбе с водой, таких как каналы и / или дамбы, построенных еще до Царя Скорпиона в додинастическом Египте, когда управление было гораздо менее централизованным.
Еще один пример исторической дамбы, которая защищала растущий город-государство Мехико-Теночтитлан и соседний город Тлателолко, был построен в начале 1400-х годов под руководством тлахтоани из альтепетля Тескоко, Несауалькойотля. Ее функция заключалась в отделении солоноватых вод озера Тескоко (идеально подходящих для сельскохозяйственной техники китайцев) от пресной питьевой воды, подаваемой в населенные пункты. Однако после того, как европейцы разрушили Теночтитлан, дамба также была разрушена, и наводнение стало серьезной проблемой, в результате чего большая часть озера была осушена в 17 веке.
Дамбы обычно возводятся путем насыпания земли на расчищенную ровную поверхность. Широкие у основания, они сужаются к ровной вершине, где можно разместить временные насыпи или мешки с песком. Поскольку интенсивность паводкового стока увеличивается в дамбах на обоих берегах реки, а также потому, что отложения ила повышают уровень русел, планирование и вспомогательные меры имеют жизненно важное значение. Участки часто отходят от реки, образуя более широкое русло, а бассейны пойменных долин разделены несколькими дамбами, чтобы предотвратить затопление большой территории одним прорывом. Дамба, сделанная из камней, уложенных горизонтальными рядами с подстилкой из тонкого дерна между каждым из них, известна как спетчель.
Искусственные дамбы требуют серьезной инженерной разработки. Их поверхность должна быть защищена от эрозии, поэтому их засаживают растительностью, такой как бермудская трава, чтобы связать землю воедино. Со стороны суши у высоких дамб в качестве еще одной меры по борьбе с эрозией обычно добавляется низкая земляная терраса, известная как банкетка. На берегу реки эрозия от сильных волн или течений представляет еще большую угрозу целостности дамбы. Последствиям эрозии противодействуют путем посадки подходящей растительности или установки камней, валунов, утяжеленных циновок или бетонных облицовок. Отдельные канавы или дренажные плитки сооружаются для того, чтобы фундамент не заболачивался.
Предотвращение разлива рек
Известные системы дамб были построены вдоль реки Миссисипи и реки Сакраменто в Соединенных Штатах, а также вдоль По, Рейна, реки Маас, Роны, Луары, Вислы, дельты, образованной Рейном, Маасом / Маасом и Шельд в Нидерландах и Дуная в Европе. В период Воюющих царств в Китае ирригационная система Дуцзянъянь была построена Цинь в качестве проекта сохранения водных ресурсов и борьбы с наводнениями. Инфраструктура системы расположена на реке Мин, которая является самым длинным притоком реки Янцзы, в провинции Сычуань, Китай.
Система дамб Миссисипи представляет собой одну из крупнейших подобных систем, встречающихся где-либо в мире. Она включает в себя более 5600 км (3500 миль) дамб протяженностью около 1000 км (620 миль) вдоль Миссисипи, простирающихся от мыса Жирардо, Миссури, до дельты Миссисипи. Они были начаты французскими поселенцами в Луизиане в 18 веке для защиты города Новый Орлеан. Первые дамбы Луизианы были высотой около 90 см (3 фута) и тянулись на расстояние около 80 км (50 миль) вдоль реки. Инженерный корпус армии США совместно с Комиссией по реке Миссисипи расширил систему дамб, начиная с 1882 года, чтобы покрыть берега реки от Каира, штат Иллинойс, до устья дельты Миссисипи в Луизиане. К середине 1980-х годов они достигли своей нынешней протяженности и составляли в среднем 7,3 м (24 фута) в высоту; высота некоторых дамб Миссисипи достигает 15 м (50 футов). Дамбы Миссисипи также включают в себя одни из самых длинных непрерывных отдельных дамб в мире. Одна из таких дамб простирается к югу от Пайн Блафф, Арканзас, на расстояние около 610 км (380 миль). Размах дамб Миссисипи часто сравнивали с Великой Китайской стеной.
Инженерный корпус армии США (USACE) рекомендует и поддерживает технологию сотового удержания (geocells) в качестве наилучшей практики управления. Особое внимание уделяется проблеме поверхностной эрозии, предотвращению затопления и защите гребня дамбы и склона ниже по течению. Армирование георешетками придает грунту растягивающее усилие, чтобы лучше противостоять нестабильности.
Искусственные дамбы могут со временем привести к поднятию естественного русла реки; произойдет это или нет и насколько быстро, зависит от различных факторов, одним из которых является величина и тип нагрузки на русло реки. Аллювиальные реки с интенсивным скоплением наносов склонны к такому поведению. Примеры рек, где искусственные дамбы привели к возвышению русла реки даже до такой степени, что русло реки находится выше прилегающей поверхности земли за дамбами, приведены для реки Хуанхэ в Китае и Миссисипи в Соединенных Штатах.
Предотвращение прибрежных наводнений
Дамбы очень распространены на заболоченных территориях, граничащих с заливом Фанди в Нью-Брансуике и Новой Шотландии, Канада. Акадийцам, заселившим этот район, можно приписать первоначальное строительство многих дамб в этом районе, созданных с целью возделывания плодородных приливных болот. Эти дамбы называются дамбами. Они построены с откидными шлюзовыми воротами, которые открываются при отливе для отвода пресной воды из сельскохозяйственных болот и закрываются при приливе, чтобы предотвратить попадание морской воды за дамбу. Эти шлюзовые ворота называются "aboiteaux". В Нижней материковой части вокруг города Ванкувер, Британская Колумбия, есть дамбы (местные называют дамбами, а также называют "морской вал") для защиты низменных земель в дельте реки Фрейзер, особенно города Ричмонд на острове Лулу. Существуют также дамбы для защиты других мест, которые были затоплены в прошлом, таких как польдер Питта, земли, прилегающие к реке Питт, и другие притоки рек.
Прибрежные дамбы для предотвращения наводнений также распространены вдоль внутреннего побережья за Ватным морем, районом, опустошенным многими историческими наводнениями. Таким образом, народы и правительства возводили все более крупные и сложные системы дамб для защиты от наводнений, чтобы остановить море даже во время штормовых наводнений. Крупнейшими из них являются огромные дамбы в Нидерландах, которые вышли за рамки простой защиты от наводнений, поскольку они агрессивно отвоевали земли, находящиеся ниже среднего уровня моря.
Отроговые дамбы или желоба
Эти, как правило, рукотворные гидротехнические сооружения расположены для защиты от эрозии. Обычно их размещают в аллювиальных реках перпендикулярно или под углом к берегу канала или облицовке, и широко используются вдоль береговой линии. Существует два распространенных типа ответвлений дамбы, проницаемых и непроницаемых, в зависимости от материалов, использованных для их возведения.
Естественные примеры
Естественные дамбы обычно образуются вокруг равнинных рек и ручьев без вмешательства человека. Они представляют собой вытянутые гряды грязи и / или ила, которые образуются в поймах рек, непосредственно примыкающих к срезанным берегам. Подобно искусственным дамбам, они снижают вероятность затопления поймы.
Отложение дамб является естественным следствием разлива извилистых рек, которые несут большое количество взвешенных наносов в виде мелкого песка, ила и грязи. Поскольку пропускная способность реки частично зависит от ее глубины, отложения в воде, которая находится над затопленными берегами канала, больше не способны удерживать во взвешенном состоянии такое же количество мелких отложений, как в основном тальвеге. Таким образом, особо мелкие отложения быстро оседают на участках поймы, ближайших к каналу. При значительном количестве наводнений это в конечном итоге приведет к образованию гребней в этих местах и снижению вероятности дальнейших наводнений и эпизодов строительства дамбы.
Если в главном канале продолжится повышение уровня грунта, это снова повысит вероятность перекрытия дамбы, и дамбы могут продолжать нарастать. В некоторых случаях это может привести к тому, что русло канала в конечном итоге поднимется над окружающими поймами, ограниченное только окружающими его дамбами; примером является река Хуанхэ в Китае недалеко от моря, где океанские корабли, кажется, плывут высоко над равниной по поднятой реке.
Дамбы распространены в любой реке с высокой долей взвешенных наносов и, таким образом, тесно связаны с извилистыми каналами, которые также с большей вероятностью возникают там, где река несет большие доли взвешенных наносов. По аналогичным причинам они также распространены в приливных заводях, куда приливы приносят большое количество прибрежного ила и грязи. Высокие весенние приливы вызовут наводнения и приведут к возведению дамб.
Сбои и бреши
Как естественные, так и искусственные дамбы могут разрушаться по разным причинам. Факторы, вызывающие разрушение дамбы, включают перекрытие, эрозию, разрушения конструкций и насыщение дамбы. Наиболее частым (и опасным) является нарушение дамбы. Здесь часть дамбы фактически разрушается или подвергается эрозии, оставляя большое отверстие для затопления водой земель, в противном случае защищенных дамбой. Прорыв может быть внезапным или постепенным разрушением, вызванным либо поверхностной эрозией, либо подземной слабостью дамбы. Прорыв может оставить веерообразное отложение наносов, расходящееся от прорыва, описываемое как расщелина. В естественных дамбах после образования бреши зазор в дамбе будет оставаться до тех пор, пока он снова не будет заполнен в ходе строительства дамбы. Это увеличивает вероятность возникновения брешей в том же месте в будущем. Прорывы могут быть местом перекрытия меандра, если направление течения реки постоянно отклоняется через разрыв.
Иногда говорят, что дамбы разрушаются, когда вода перехлестывает через гребень дамбы. Это вызовет затопление пойм, но поскольку это не повреждает дамбу, это имеет меньшие последствия для будущих наводнений.
Среди различных механизмов разрушения, вызывающих прорывы дамб, эрозия почвы является одним из наиболее важных факторов. Прогнозирование эрозии почвы и образования размыва при затоплении важно для проектирования стабильной дамбы и дамбовых ограждений. Были проведены многочисленные исследования по изучению эродируемости почв. Брио и др. (2008) использовали тест Erosion Function Apparatus (EFA) для измерения эродируемости грунтов, а затем с помощью программного обеспечения Chen 3D на дамбе было выполнено численное моделирование, чтобы определить векторы скорости в переливающейся воде и образовавшийся размыв, когда переливающаяся вода сталкивается с дамбой. Путем анализа результатов теста EVA была разработана диаграмма эрозии для классификации подверженности эрозии почв. Хьюз и Надаль в 2009 году изучали влияние сочетания перекрытия волн и штормового нагона на эрозию и образование размывов в дамбах. При анализе развития размыва исследование включало гидравлические параметры и характеристики потока, такие как толщина потока, интервалы волн, уровень нагона над верхушкой дамбы. Согласно лабораторным тестам, для анализа устойчивости дамбы к эрозии были получены эмпирические корреляции, связанные со средним перекрывающим стоком. Эти уравнения могут соответствовать только ситуации, аналогичной экспериментальным испытаниям, в то время как они могут дать разумную оценку, если применить их к другим условиям.
Осули и др. (2014) и Каримпур и др. (2015) провели физическое моделирование дамб в лабораторном масштабе для оценки характеристик различных дамб из-за перекрытия дамбы.
Другой подход, применяемый для предотвращения разрушений дамбы, - это томография электрического сопротивления (ERT). Этот неразрушающий геофизический метод позволяет заранее обнаружить критические зоны насыщения в насыпях. Таким образом, ERT может использоваться для мониторинга явлений просачивания в земляных сооружениях и действовать как система раннего предупреждения, например, в критических частях дамб или насыпей.
Источник: wikipedia.org
