Водохранилища Путешествие в Калифорнию

Водохранилище, как правило, представляет собой увеличенное естественное или искусственное озеро, пруд или водохранилище, созданное с помощью плотины или шлюза для хранения воды. Резервуары могут быть созданы несколькими способами, включая управление водотоком, дренирующим существующий водоем, прерывание водотока с образованием в нем заливов, раскопки или строительство любого количества подпорных стен или дамб. Резервуары, определяемые как пространство для хранения жидкостей, могут содержать воду или газы, включая углеводороды. Резервуары резервуаров хранят их в наземных, приподнятых или заглубленных резервуарах. Резервуары-резервуары для воды еще называют цистернами. Большинство подземных резервуаров используются для хранения жидкостей, в основном воды или нефти, под землей.

В штате Калифорния большое количество водоемов. Многие из них, хотя и не все, общедоступны в парках и зонах отдыха, и эти озера вносят значительный вклад в красоту штата, поскольку многие из них расположены в хребте Диабло и Сьерра-Невада.

Понять
Климат Калифорнии — средиземноморский, большая часть дождя и снега выпадает зимой на большей части штата; и во многих густонаселенных регионах, таких как Сакраменто и Район залива, летние осадки почти не наблюдаются, в то время как зимние осадки обильны. Поэтому водохранилища необходимы для поддержания большого и быстро растущего населения Калифорнии в течение всего года.

Зимние осадки, которые выпадают в виде снега в Сьерра-Неваде и в виде дождя в хребте Диабло, накапливаются в реках и ручьях в каньонах и долинах. Реки, текущие из Сьерра-Невады, в конечном итоге ведут в долину Сан-Хоакин, а оттуда в дельту Сакраменто, а реки из хребта Диабло впадают в залив Сан-Франциско через ручьи Аламеда и Койот. Городские власти, такие как в Сан-Франциско и Лос-Анджелесе, осознали потребность в воде и, несмотря на экологические проблемы, построили на этих реках и ручьях плотины (тем самым сформировав водохранилища) с целью хранения воды. Сложные подземные каналы, такие как акведук Хетч-Хетчи, а также каналы в Центральной долине доставляли воду из новых сельских водоемов в крупные города. Одна из самых красивых долин США, долина Йосемити ‘

Усиленная урбанизация южной и западной частей штата, наряду с разрастанием пригородов, окружающих столицу штата, вызвала продолжение строительства и расширения существующих водохранилищ, и есть несколько признаков того, что эта тенденция закончится, поскольку население штата продолжает быстро расти. . К сожалению, многие каньоны и долины больше не встречаются, но во многих местах это было компенсировано созданием зон отдыха, окружающих водохранилища, а такие виды деятельности, как катание на лодках и рыбалка, стали возможны в ранее высохших руслах рек и временных ручьях. (В случае водохранилища Лос-Вакерос, например, вода поступает не из близлежащих сухих каньонов, а вместо этого из дельты Сакраменто, которая имеет разный уровень содержания соли. Само озеро / водохранилище по иронии судьбы находится в полупустыне. .)

Поскольку глубина каньонов и горных долин делает эти места идеальным местом для водохранилищ, водоемы Калифорнии находятся в горных хребтах или в их предгорьях. Обилие отдаленных каньонов в пределах хребта Диабло, наряду с большой глубиной каньонов Сьерры, долин, наряду с большим количеством каньонов в предгорьях, сконцентрировали резервуары в этих областях. Перечислить все водоемы Калифорнии (а их так много) было бы непосильной задачей, но некоторые из самых крупных и особенно красивых из них включены сюда.

Некоторые из них имеют дополнительное значение для исторического и / или метеорологического контекста, например, озеро Оровилль, которое превзошло свою максимальную емкость из-за большого количества осадков в сезон дождей, в то время как другие во время засухи 2010-х годов почти полностью высохли. Несмотря на то, что засухи и наводнения, должно быть, вызывали головную боль у инженеров и правительственных чиновников на протяжении многих стихийных бедствий в истории штата, многие из последствий этих событий и истории таких событий были в значительной степени забыты (за исключением озера Оровиль инцидент), а инциденты, которые должны были стать более известными, теперь могут быть отмечены ничем иным, как неприметной табличкой рядом с затопленным зданием.

Типы

Запруденные долины
Плотина, построенная в долине, опирается на естественный рельеф, обеспечивающий большую часть бассейна водохранилища. Плотины обычно располагаются в узкой части долины ниже естественного бассейна. Боковые стороны долины действуют как естественные стены, а плотина расположена в самом узком месте, что обеспечивает прочность и минимальную стоимость строительства. Во многих проектах строительства водохранилищ необходимо перемещать и переселять людей, перемещать исторические артефакты или перемещать редкие среды обитания. Примеры включают храмы Абу-Симбела (которые были перемещены до строительства Асуанской плотины для создания озера Насер из Нила в Египте), перемещение деревни Капел-Селин во время строительства Ллин-Селин. и переезд Borgo San Pietro в Petrella Salto во время строительства озера Salto.

Строительство водохранилища в долине обычно требует отвода реки во время части строительства, часто через временный туннель или обходной канал.

В холмистых регионах водохранилища часто строят путем расширения существующих озер. Иногда в таких водохранилищах новый верхний уровень воды превышает высоту водораздела на одном или нескольких притоках, например, в Ллин-Кливедог в Среднем Уэльсе. В таких случаях требуются дополнительные боковые дамбы для сдерживания резервуара.

Там, где топография плохо подходит для одного большого водохранилища, несколько более мелких водохранилищ могут быть построены в виде цепочки, как в долине реки Тафф, где водохранилища Ллвин-он, Кантреф и Биконс образуют цепь вверх по долине.

Прибрежный
Прибрежные водохранилища — это водохранилища пресной воды, расположенные на берегу моря недалеко от устья реки, для хранения паводковой воды реки. Поскольку строительство водохранилища на суше чревато значительным затоплением суши, прибрежный резервуар является предпочтительным с экономической и технической точки зрения, поскольку он не использует ограниченную площадь суши. Многие прибрежные водохранилища были построены в Азии и Европе. Saemanguem в Южной Корее, Marina Barrage в Сингапуре, Qingcaosha в Китае, Plover Cove в Гонконге и т. Д. — это несколько существующих прибрежных водохранилищ.

На стороне банка
Если вода перекачивается или откачивается из реки различного качества или размера, на берегу могут быть построены резервуары для хранения воды. Такие резервуары обычно образуются частично в результате раскопок, а частично путем строительства полного окружающего вала или насыпи, длина окружности которых может превышать 6 км (4 мили). Как дно резервуара, так и насыпь должны иметь непроницаемую облицовку или ядро: первоначально они часто были сделаны из луженой глины, но, как правило, это было заменено современным использованием прокатной глины.

Вода, хранящаяся в таких резервуарах, может оставаться там в течение нескольких месяцев, в течение которых нормальные биологические процессы могут существенно уменьшить количество загрязняющих веществ и практически устранить любую мутность. Использование прибрежных водохранилищ также позволяет на некоторое время прекратить забор воды, когда река неприемлемо загрязнена или когда условия стока очень низкие из-за засухи. Система водоснабжения Лондона является одним из примеров использования береговых хранилищ: вода берется из Темзы и Ли; Несколько больших водохранилищ на берегу Темзы, таких как водохранилище Королевы Марии, можно увидеть вдоль подхода к лондонскому аэропорту Хитроу.

обслуживание
В резервуарах для обслуживания хранится полностью очищенная питьевая вода вблизи точки раздачи. Многие водохранилища построены как водонапорные башни, часто как возвышенные конструкции на бетонных столбах, где ландшафт относительно плоский. Другие водохранилища могут быть почти полностью подземными, особенно в более холмистой или гористой местности. В Соединенном Королевстве у Темзы Уотер есть много подземных резервуаров, иногда также называемых цистернами, построенных в 1800-х годах, большинство из которых облицованы кирпичом. Хорошим примером является водохранилище Хонор-Оук в Лондоне, построенное между 1901 и 1909 годами. Когда оно было завершено, его считали самым большим подземным резервуаром в мире, построенным из кирпича, и он до сих пор остается одним из крупнейших в Европе. Этот резервуар сейчас является частью южного продолжения Главного водного кольца Темзы.

Резервуары для обслуживания выполняют несколько функций, включая обеспечение достаточного напора воды в системе распределения воды и обеспечение емкости по воде для выравнивания пикового спроса со стороны потребителей, позволяя очистным сооружениям работать с оптимальной эффективностью. Также можно управлять большими резервуарами для обслуживания для снижения затрат на перекачивание, наполняя резервуар в то время дня, когда затраты на энергию низкие.

Водохранилища
Озеро Фолсом Озеро Фолсом находится недалеко — как следует из названия — от города Фолсом, который, в свою очередь, находится к северо-востоку от Сакраменто, столицы штата; плотину видно с одной из местных дорог.
Хетч-Хетчи Хетч-Хетчи находится к северу от долины Йосемити, в национальном парке Йосемити. Когда-то долина не так уж сильно отличалась от своего южного соседа, теперь здесь находится длинный, довольно узкий водоем, рядом с которым проложена пешеходная тропа. Акведук Хетч-Хетчи проходит под землей в сторону залива Сан-Франциско.
Озеро Клементина Озеро Клементина недалеко от Оберна представляет собой резервуар среднего размера в глубоких узких каньонах этого региона. Выше по течению от очень высокого моста к водохранилищу ведет тропа и дорога, тропа идет прямо под мостом, хотя плотина (изображенная на баннере) впечатляет сама по себе.
Озеро Дель Валле Озеро Дель Валле окружено региональным парком Дель Валле, в котором преобладают холмы на севере, с которых открывается вид на скалы, поля для гольфа, виноградники и, конечно же, озеро, и горы, покрытые сосновыми лесами на юге. В парк есть два входа: один с севера, от которого вы должны подняться на вершину хребта, чтобы увидеть озеро, и другой с юга, который ведет прямо к южной оконечности озера. С этого конца в озеро впадает Арройо-дель-Валле, хотя уровень воды в ручье непостоянен. В южной части парка есть несколько кемпингов.
Озеро МакКлюр и 6 водохранилищ Дона Педро Водохранилище Дона Педро находятся в предгорьях Сьерра-Невады.
Озеро Насимиенто Озеро Насимиенто находится недалеко от своего соседа, озера Сан-Антонио, озера Сан-Антонио, не путать с другим водохранилищем Сан-Антонио, также являющимся водохранилищем, в Восточном заливе. Озеро Насимиенто большое и красивое, но находится в довольно удаленном месте, недалеко от Пасо Роблес. Помимо соседнего близнеца, который почти полностью высох во время засухи 2010-х годов, в этом районе есть несколько важных достопримечательностей; это действительно одна из «скрытых жемчужин» Калифорнии. Форма озера, если смотреть на карту, напоминает форму дракона.
Озеро Оровилль Озеро Оровилль известно тем, что оно превысило максимальную мощность во время наводнения 2010-х годов из-за особенно влажного сезона дождей. Был использован аварийный водосброс, и тысячи жителей близлежащего Оровилля были эвакуированы. Само озеро является одним из самых крупных водоемов в предгорьях Сьерры.
Водохранилище Лос-Вакерос Водохранилище Лос-Вакерос вошло в «высшую лигу» водохранилищ в начале 2010-х годов, когда его плотина была поднята для размещения более крупного водохранилища, а пристань для яхт и некоторые тропы были перемещены ради этих изменений, которые были внедрены на практике. принести больше воды в округ Контра-Коста. Западная сторона озера и область к северу от него являются частью заповедника, и здесь много миль для пеших прогулок, хотя некоторые тропы вдали от озера довольно далеки. На юге находится гигантская ветряная электростанция Altamont Pass, а к востоку от озера — пещеры Васко, которые, вопреки своему названию, состоят скорее из скалистой местности, чем из настоящих пещер.
Водохранилище Сан-Луис Водохранилище Сан-Луис в восточных предгорьях хребта Диабло — это большое озеро, окруженное золотыми холмами на западном краю Центральной долины, к юго-востоку от района залива и к востоку от Гилроя.
Озеро Шаста Озеро Шаста находится недалеко от горы Шаста, одной из самых высоких гор штата, в северной части Центральной долины, где прибрежные хребты встречаются с каскадом.

Использует

Прямая подача воды
Многие речные водохранилища с плотинами и большинство прибрежных водохранилищ используются для подачи сырой воды на водоочистные сооружения, которые поставляют питьевую воду по водопроводу. Резервуар не просто удерживает воду до тех пор, пока она не понадобится: он также может быть первой частью процесса очистки воды. Время выдержки воды до ее выпуска известно как время удерживания. Это конструктивная особенность, позволяющая осаждаться частицам и илам, а также время для естественной биологической обработки с использованием водорослей, бактерий и зоопланктона, которые естественным образом обитают в воде. Однако естественные лимнологические процессы в озерах с умеренным климатом вызывают температурную стратификацию воды, которая имеет тенденцию разделять некоторые элементы, такие как марганец и фосфор, на глубокую холодную бескислородную воду в летние месяцы. Осенью и зимой озеро снова полностью перемешивается. В условиях засухи иногда необходимо откачивать холодную придонную воду, и, в частности, повышенный уровень марганца может вызвать проблемы на водоочистных сооружениях.

Гидроэлектричество
В 2005 году около 25% из 33 105 крупных плотин в мире (более 15 метров в высоту) использовались для производства гидроэлектроэнергии. США производят 3% своей электроэнергии из 80 000 плотин всех размеров. Осуществляется инициатива по модернизации большего числа плотин в качестве эффективного использования существующей инфраструктуры для обеспечения многих небольших сообществ надежным источником энергии. Резервуар, вырабатывающий гидроэлектроэнергию, включает турбины, соединенные с удерживаемым водным объектом трубами большого диаметра. Эти генераторные установки могут быть у основания плотины или на некотором расстоянии. В равнинной речной долине водохранилище должно быть достаточно глубоким, чтобы создать напор воды на турбинах; а если бывают периоды засухи, водохранилище должно удерживать достаточно воды, чтобы в среднем за год (-ы) выдерживать речной сток. Русловая гидроэлектростанция в крутой долине с постоянным потоком не требует водохранилища.

Некоторые водохранилища, вырабатывающие гидроэлектроэнергию, используют перекачиваемую подпитку: водохранилище высокого уровня наполняется водой с помощью высокопроизводительных электрических насосов в периоды, когда спрос на электроэнергию низкий, а затем использует эту накопленную воду для выработки электроэнергии, выпуская накопленную воду в нижний уровень резервуар, когда потребность в электроэнергии высока. Такие системы называются насосно-накопительными схемами.

Контроль за водными ресурсами
Резервуары можно использовать разными способами для контроля за тем, как вода течет по нижним водным путям:

Подача воды ниже по течению — вода может быть выпущена из водохранилища, расположенного на возвышенности, чтобы ее можно было забрать для питьевой воды ниже по системе, иногда на сотни миль ниже по течению.
Орошение — вода из ирригационного водохранилища может сбрасываться в сети каналов для использования на сельскохозяйственных угодьях или в системах вторичного водоснабжения. Орошение также может поддерживаться водохранилищами, которые поддерживают речной сток, позволяя забирать воду для орошения ниже по течению.
Борьба с наводнениями — также известная как «затухание» или «уравновешивание» резервуаров, резервуары для борьбы с наводнениями собирают воду во время очень сильных дождей, а затем медленно выпускают ее в течение следующих недель или месяцев. Некоторые из этих водохранилищ построены по другую сторону реки, при этом поступающий поток регулируется диафрагмой. Когда речной поток превышает пропускную способность диафрагмы, за плотиной накапливается вода; но как только расход уменьшается, вода за плотиной медленно сбрасывается, пока водохранилище снова не опустеет. В некоторых случаях такие водохранилища функционируют лишь несколько раз в десятилетие, и земля за водохранилищем может быть использована в качестве общинных или рекреационных земель. Разрабатываются противовесы нового поколения для борьбы с возможными последствиями изменения климата. Они называются »
Каналы — там, где вода из естественного водотока не может быть отведена в канал, может быть построен резервуар, чтобы гарантировать уровень воды в канале: например, когда канал поднимается через шлюзы, чтобы пересечь ряд холмов.
Отдых — вода может быть выпущена из водохранилища для создания или дополнения условий белой воды для каякинга и других видов спорта на белой воде. На лососевых реках делаются специальные попуски (в Британии они называются пресноводными), чтобы стимулировать естественное миграционное поведение рыб и предоставить рыболовам разнообразные условия для рыбной ловли.

Балансировка потока
Резервуары могут использоваться для уравновешивания потока в системах с высоким уровнем управления, забирая воду во время высокого потока и выпуская ее снова во время низкого потока. Для того, чтобы это работало без перекачки, требуется тщательный контроль уровня воды с помощью водосбросов. Когда приближается сильный шторм, операторы плотины рассчитывают объем воды, который шторм добавит в резервуар. Если прогнозируемая ливневая вода будет переполнять резервуар, вода будет медленно спускаться из резервуара до и во время шторма. Если сделать это с достаточным временем заблаговременности, сильный шторм не заполнит водохранилище, и районы ниже по течению не испытают разрушительных потоков. Точные прогнозы погоды необходимы для того, чтобы операторы плотин могли правильно планировать просадки до сильного дождя. Операторы плотин обвинили неправильный прогноз погоды в наводнении в Квинсленде в 2010–2011 годах. Примерами хорошо управляемых водохранилищ являются плотина Буррендонг в Австралии и озеро Бала (Ллин Тегид) в Северном Уэльсе. Озеро Бала — это естественное озеро, уровень которого был поднят невысокой плотиной и в которое река Ди впадает или разливается в зависимости от условий течения, как часть регулирующей системы реки Ди. Этот режим работы представляет собой разновидность гидравлической емкости в речной системе.

Отдых
Многие водоемы часто позволяют использовать их для отдыха, например, рыбалку и катание на лодках. Могут применяться особые правила для обеспечения безопасности населения и защиты качества воды и экологии прилегающих территорий. Многие водохранилища теперь поддерживают и поощряют менее формальный и менее структурированный отдых, такой как естествознание, наблюдение за птицами, пейзажная живопись, прогулки и походы, и часто предоставляют информационные доски и материалы для толкования, чтобы поощрять ответственное использование.

Операция
Вода, выпадающая в виде дождя перед водохранилищем, вместе с любыми подземными водами, появляющимися в виде источников, хранится в резервуаре. Излишки воды можно вылить через специально спроектированный водослив. Накопленная вода может быть перемещена самотеком для использования в качестве питьевой воды, для выработки гидроэлектроэнергии или для поддержания речного стока для поддержки использования в нижнем течении. Иногда можно управлять водохранилищами, чтобы удерживать воду во время сильных дождей, чтобы предотвратить или уменьшить затопление вниз по течению. Некоторые резервуары поддерживают несколько видов использования, и правила эксплуатации могут быть сложными.

Большинство современных водохранилищ имеют специально разработанную водозаборную башню, которая может сбрасывать воду из водохранилища на разных уровнях, как для доступа к воде, когда уровень воды падает, так и для того, чтобы вода определенного качества могла сливаться в реку вниз по течению в качестве «компенсации». вода »: операторы многих водохранилищ, расположенных на возвышенности или в реке, обязаны сбрасывать воду в реку, расположенную ниже по течению, для поддержания качества реки, поддержки рыболовства, для поддержания промышленных и рекреационных целей в нижнем течении реки или для ряда других целей. Такие выбросы известны как компенсационная вода.

Терминология
Единицы, используемые для измерения площадей и объемов водохранилищ, варьируются от страны к стране. В большинстве стран мира площади водохранилищ выражаются в квадратных километрах; в Соединенных Штатах обычно используются акры. Для объема широко используются кубические метры или кубические километры, а в США — акро-футы.

Емкость, объем или вместимость резервуара обычно делятся на различимые области. Мертвое или бездействующее хранилище относится к воде в резервуаре, который не может быть отведен под действием силы тяжести через водосброс плотины, водосброс или водозабор электростанции и может быть только откачан. Мертвое хранилище позволяет отложениям оседать, что улучшает качество воды, а также создает зону для рыбы при низких уровнях. Активное или живое хранилище — это часть водохранилища, которая может использоваться для борьбы с наводнениями, производства электроэнергии, навигации и попусков ниже по течению. Кроме того, «способность водохранилища контролировать наводнение» — это количество воды, которое он может регулировать во время затопления. «Дополнительная емкость» — это емкость резервуара над гребнем водосброса, которую нельзя регулировать.

В Соединенных Штатах вода ниже нормального максимального уровня водохранилища называется «консервационным бассейном».

В Соединенном Королевстве «верхний уровень воды» описывает полное состояние резервуара, а «полностью опущенный» описывает минимальный остаточный объем.

Моделирование управления резервуаром
Существует широкий спектр программного обеспечения для моделирования резервуаров, от специализированных инструментов управления программами безопасности плотин (DSPMT) до относительно простого WAFLEX, до интегрированных моделей, таких как система оценки и планирования водных ресурсов (WEAP), которые помещают операции на резервуаре в контекст системы. -широкие потребности и поставки.

Безопасность
Во многих странах большие водохранилища строго регулируются, чтобы попытаться предотвратить или минимизировать нарушения герметичности.

Хотя большая часть усилий направлена ​​на плотину и связанные с ней конструкции как на самую слабую часть общей конструкции, целью таких мер является предотвращение неконтролируемого выброса воды из водохранилища. Авария водохранилища может привести к значительному увеличению стока в речной долине, что может привести к размыванию городов и деревень и значительным человеческим жертвам, таким как разрушения после нарушения условий содержания в Ллин-Эйгиау, в результате которого погибли 17 человек (см. Также Список). разрушения плотин)

Известный случай использования водохранилищ в качестве орудия войны связан с рейдом дамбастеров британских ВВС на Германию во время Второй мировой войны (под кодовым названием «Операция« Возмездие »»), в ходе которого были выбраны три немецкие плотины водохранилищ, которые должны были быть прорваны, чтобы нанести ущерб Германии инфраструктура, производственные мощности и энергетические возможности рек Рур и Эдер. Экономические и социальные последствия были вызваны огромными объемами ранее накопленной воды, которая стекала по долинам, вызывая разрушения. Этот рейд впоследствии стал основой для нескольких фильмов.