Valg af reservoirsted: 3 faktorer

Denne artikel sætter lys på de tre faktorer, der skal overvejes for valget af reservoirsted. Faktorerne er: - 1. Catchmentområdets geologi 2. Geologi i reservoirområdet (dvs. det område, der skal oversvømmes). 3. Geologi på damningsstedet.

Faktor # 1. Geologi af fangstområdet:

Dette påvirker andelen af ​​afløb og perkolering. Tilstrækkelig information kan erhverves fra de eksisterende kort sammen med yderligere oplysninger indsamlet af bemærkninger fra første hånd.

Faktor nr. 2. Geologi af reservoirområdet (dvs. det område, der skal oversvømmes):

Det vigtige krav her er, at der ikke bør være frygt for lækage, når jorden er under pres med fuld vanddamp i reservoiret. Geologisk kortlægning i stor skala (f.eks. 10 cm til 9 km) kan laves for at indsamle og samle de nødvendige data. Placeringen af ​​vandbordet kan også undersøges om nødvendigt og eventuel opsplitning af stedet tages i betragtning.

Generelt findes der overfladiske forekomster på mange steder, der er egnet til opfangning af reservoirer, såsom tørv, alluvium og endog glacial drift, og disse er alt for solide klipper. Torv bør undgås, og da dens tykkelse ofte kan være svært at estimere bortset fra mange huller. Hvis en betydelig mængde tørv er til stede, er dens fjernelse nødvendig.

De organiske syrer og farvestoffer af tørv vil have negativ indflydelse på renheden af ​​vand. På nogle steder, hvor der var 8 til 10 m tykke tørvaflejringer, blev de behandlet ved at dække det med et lag rent sand 0, 5 m til 1 m tykt. Alluvium må ikke indebære en sådan vanskelighed, men hvis skyttegraver skal skære, kan det være nødvendigt med træning. I nogle tilfælde kan vandindholdet i alluvium udgøre vanskeligheder under konstruktionen.

Glaciale aflejringer (som kælder ler) er uigennemtrængelige og kan være fordelagtige. Tværtimod kan disse porøse materialer føre til alvorlig lækage, hvis forekomsterne indeholder sand og graveler (fx morainer). Under sådanne forhold er det værd at grøfte gennem de permeable aflejringer til opførelse af et afskåret eller anvende anden behandling.

Permeable and Soluble Rocks:

Stenene under et dække af overfladiske aflejringer kan nogle gange frembyde nogle vanskeligheder. Disse skyldes tilstedeværelsen af ​​højpermeable sten, der kan påvirke reservoirets vandtæthed. Kalksten og sådanne opløselige klipper skaber problemerne i denne henseende, da de sandsynligvis vil udvikle løsninger, der kan bære store mængder vand.

I sådanne situationer kan de store hulrum i kalkstenformationen i stedet blive fyldt i et dyrt foderprogram ved injektion af varm flydende asfalt gennem en række huller boret i klippen.

Gips senge er endnu mere opløselige end kalksten. Der er forekomster af vand, der kommer ud gennem et gipslag, der kan udvides ved opløsning. Der er også forekomster af underjordisk vandstrøm gennem et bånd af porøst grus, der medfører alvorlig lækage. Lækage kan også finde sted selvom sprøjter.

Klipper, der næppe vil tillade passage af vand, omfatter skiffer og skifer, skifer, gneisser og krystallinske støbte sten som granit (undtagen i forhold, hvor veludviklede fælles systemer er til stede i dem).

Perkolering af vand er mulig gennem dekomponerede sten (dolerit og laterit), og derfor bør de undgås. Fra ovenstående drøftelser konkluderer vi, at den største geologiske overvejelse på alle dæmningssteder er stabiliteten af ​​klippen i fundamenter.

De vigtigste geologiske overvejelser ved udvælgelsen af ​​steder til dæmninger er:

(a) De underliggende sten skal have tilstrækkelig styrke til at modstå dæmningen og den resulterende trykkraft.

(b) Klipperne skal være uigennemtrængelige for at forhindre lækage af vand under dæmningen.

(c) Klipperne må ikke indeholde sprækker, led og fejl for at forhindre lækage af vand.

Et ideelt sted for en dæmning er derfor et uigennemtrængeligt bånd af hårde stærke massive klipper, der er fri for led i hele dæmningen. Som nævnt ovenfor gør granitter, gneisser, skister mm gode resultater
grundlag for en dæmning.

Dæmninger af stor højde kan ikke effektivt opbygges på løse, ikke-konsoliderede lag som sand og loam, da der vil være betydeligt tab ved percolation eller lækage. Lavtryksdamme kan dog bygges på sådanne områder, hvis de er forsynet med brede fundamenter uden sprækker eller åbninger. Dæmninger bør ikke konstrueres på tværs af et fejlplan. Små sprækker og ledd kan dog forsegles med betonmateriale. Men i et fejlplan, hvis tætningen er færdig, kan den igen udvides under jordskælv.

Overvejelser i sengetøj eller folierede klipper:

Enkle geologiske strukturer og uigennemtrængelige klipper giver lige vilkår for konstruktion af dæmninger, hvor lagene ikke er meget foldede. Sådanne forhold i virkeligheden er sjældne, fordi topografiske og andre overvejelser delvis styrer valget. Antiklinier og synkliner er normalt forekommende træk.

Figur 18.7 viser en erosionsdale i en antiklinisk bøjning. I dette tilfælde vil en dæmning grundet i denne dal være effektiv op til den uigennemtrængelige klippes højde, da den er vandtæt. Over dette niveau vil lækage forekomme gennem de permeable sandstener på begge sider.

Figur 18.8 viser en anden erosionsdale i bjergrige lande med klippestrata i antiklinisk bøjning.

En dæmning over denne dal er uegnet. Den permeable sandsten bed er udsat for strømmen i dette tilfælde.

I tilfælde af stratificerede klipper med uigennemtrængelige senge, der er indbyrdes bundet med porøse lag, skal dæmningen bygges således, at dens længde er parallel med strejken af ​​senge, og fundamentet skal placeres således, at det har et forklæde af uigennemtrængelige lag under opstrøms side af dæmningen. I tilfælde af skrå lag er det godt at placere grunden til dæmningen på senge med opstrøms dips i stedet for stejle skrånende senge med nedstrøms dips.

Når dæmninger placeres på foldede klipper, er det fordelagtigt at placere dem nøjagtigt eller lidt på opstrømsiden af ​​aksen af ​​kammen af ​​antiklinisk fold (figur 18.11). Men i tilfælde af synklinisk fold er det bedre at placere dæmningen lidt på den nedstrøms side af foldens akse.

Fejl og jordskred:

Fejl kan udgøre et alvorligt problem, hvis det er åbent for passage af vand. De bliver potentielle afsætningsmuligheder for udledning af opbevaret vand fra reservoiret. De kan behandles ved fugning eller alternativt ved at træk langs broklinjen og fylde grøften med lerpyt eller beton.

Jordskred er tegn på ustabil tilstand. Sådanne grunde, der vides at have været udsat for jordskred, bør undgås. Vand, som lækker gennem en porøs seng, kan føre til jordskred på skråninger væk fra reservoiret nogen tid efter, at reservoiret er fyldt.

Position af vandtabellen:

Det er naturligt, at når naturlige ligevægtsforhold ændres som følge af akkumulering af en stor krop af skyllet vand, skal virkningerne af udslip, afvigelse eller forstyrrelse af grundvandsstrømmen overvejes. Nogle vand i reservoiret synker ned i jorden, og vandets bevægelse afhænger af vandbordets placering og naturens klipper.

På de fleste steder ligger vandbordet tæt under overfladen i dalen, der stiger på hver side. Når vandstanden i reservoiret ikke overskrider vandbordets niveau under nogen tilstødende jord (som et lokalt vandområde), ville der ikke være noget alvorligt tab ved nedsivning. Men når reservoirets vandstand er højere på et tidspunkt som i figur 18.13.

Der vil være lækage, og mængden af ​​sådan lækage vil afhænge af de fremherskende stenes permeabilitet. Når disse er fint kornede sedimenter, er lækagen sandsynligvis ikke stor, men når der er åbne teksturerede eller sammenføjede klipper er til stede, vil udspredningstabene være betydelige. (Der skal sørges for, at der ikke tages fejl i vandet i vandet).

Siltning af reservoir:

Når reservoiret er færdigt, vil strømme, der strømmer ind i reservoiret, deponere deres sediment der. Når mængden af ​​sådanne slamaflejringer er betydelige, kan det føre til siltning af den kunstige sø i løbet af få år. Tiden for sådan siltning vil afhænge af afvandingsområdet. Hvis der er et godt træk på træer, hjælper det med at reducere siltning.

Hvis siltning skrider frem, reduceres vandlagerkapaciteten, hvilket nedsætter effektiviteten af ​​reservoiret. Under sådanne omstændigheder skal der være en vis bestemmelse for at vaske sildet gennem nogle passager i dæmningen eller på en anden måde.

En masse sediment er bragt i tider med oversvømmelse. På nogle steder kan det være muligt at give et bypass for oversvømmelsesvand omkring reservoiret. Alternativt kan siltfælder tilvejebringes på de strømme, der fodrer reservoiret.

Faktor nr. 3. Geologi af Dam-webstedet:

En dæmning skal have et sikkert fundament. For at undgå at tage betingelser for givet, kan undergrundsgeologiens karakter på stedet undersøges ved forsøgsboringer, og der kan udarbejdes et stort kort (f.eks. 40 cm til en km).

I de fleste tilfælde vil en dæmning involvere udgravninger af en gravgrave, om dæmningsstrukturen er af beton, murværk eller jord vil være en kernevæg, og de geologiske forhold i grøften skal være kendt fuldt ud. En ideel dæmning, for hele længden af ​​dens fundament ville have brug for en sund og vandtæt sten (helst i en slags rock).

Sådanne forhold i virkeligheden er ikke realiseret. Mulighed for percolation under dæmningsstedet, når reservoiret er fyldt, og placeringen af ​​det skulpterede vandlegeme i forhold til vandbordet er faktorer, der er værdige at overveje. Alternative steder skal undersøges i deres egen fortjeneste.

Prøveboringer:

Sikkerhed og økonomi er de generelle overvejelser ved valget af et sted for en dæmning. Et stort geologisk kort over det område, hvor dæmningen skal placeres, kan laves, der viser de vigtigste strukturer, herunder fejl i klipperne. Yderligere oplysninger kan fås fra boringer. En roterende kedelig kan give en kerne, der tjener som en rekord af de klipper, der passerer igennem.

Prøveboringer laves for at undersøge undergrundsbetingelserne. Kritiske områdesaksler kan sænkes for at få detaljer. Der laves undertiden store boringer med en diameter på 1, 2 m, hvilket muliggør en direkte inspektion af klipperne og udforskning af kalkstenhule på nogle steder. Borehulafstand skal planlægges korrekt for at give rigelig information om områdets geologiske strukturer.

Dette program af omfattende kedeligt bør helst være ansvarlig for en ingeniør med kendskab til geologi. Dette kan uden tvivl efterfølges af en geologs regelmæssige inspektion. Under boringen skal der optages et pludseligt vandforløb i boret, da det kan pege på tilstedeværelsen af ​​nogle åbne fissurer.

Overfladiske indskud:

De klipper over hvilke en dæmning skal bygges, dækkes generelt af nogle overfladiske forekomster som alluvium eller drift. Sådanne materialer sammen med eventuelle brudte sten skal fjernes over fundamentet, så dammen kan grundes sikkert på lydklipper.

Overfladens dækning, der skal skæres igennem, styrer den metode, der skal vedtages ved udgravningen, og derfor bør det undersøges, at der lægges særlig vægt på porøsitet og vandindhold.

I situationer, hvor dæmningsgraven er ret dyb, er det vigtigt at skønne opførelsen af ​​de overfladiske aflejringer under konstruktionen, de understøtninger, der er nødvendige for udgravningens sider og pumpens volumen, hvis materialet er vandbærende. Kørsel af sand og silt, hvis det opstår i en del af skåret grøft, kan være nødvendigt at bruge trykluft i udgravningen og specielle støbejerns cylindriske foringer i den del af grøften.

Konturerne af Rock Overflade:

Profilen af ​​den faste stenoverflade på damningsstedet kan bestemmes ved prøveboringer. Til dette formål bør der være tilstrækkeligt antal boringer, som skal være passende fordelt. (Figur 18.14)

Baseret på borehullens data kan der laves et konturkort af den nedgravede overflade. I et dækdækket område er glaciale aflejringer så uregelmæssige, at der kan være mange store topografiske huler, og gamle dale kan også være til stede i underdriften.

Hvis disse er opfyldt under uventet konstruktion, vil der være stor vanskelighed, og yderligere udgifter vil blive involveret, da udgravningen skal strække sig ned gennem drift helt op til solid rock. Fyldningen i de nedgravede dale, der er nævnt ovenfor, kan være glacialsand eller graveller, der bærer vand eller kælderlære.

Aflejringstypen kan også variere på kort afstand. Nogle gange, mens prøven udføres gennem stenbjælke, er der meget store stenblokke til stede, der skaber problemer, og der er chancer for at fejle dem som solid rock bed. Bor bør fortsættes i 6 m eller derover i sådanne situationer for at sikre, at stengefladen virkelig er nået.

Grundbetingelser:

På denne overskrift falder der overvejelser om problemer som natur og betingelser (friske eller forfaldne) af de klipper, som dæmningen skal grundes på. De forskellige overvejelser er styrken af ​​klippen, som skal være tilstrækkelig til at bære belastningen af ​​dæmningen uden at blive knust eller skåret, strukturelle træk som dykning af lag, afstand af strømplaner, tilstedeværelse af folder, fejl, led og knuste zoner sten og permeabiliteten af ​​klipper og typen af ​​vandcirkulation gennem den.

Små dæmninger kan med succes bygges på senge af svage materialer som ler, men for store og tunge dæmninger er hårde klipper som granit, sandsten og gnejs generelt valgt. Sådanne formationer, hvor hårdt såvel som blødt rocklag skiftevis er, foretrækkes ikke, da vandets indtrængning kan svække de blødere stenlag, som fører til bevægelse langs dem.

Formationer af alternative lag af sandsten og skifer kan også føre til glidning under udgravninger til grøfter. Forskellige klipper har forskellig lejestyrke, og selv to sten med samme navn kan have helt forskellige styrkeniveauer. Hvor der opstår tvivl om materialets kapacitet til at understøtte belastningerne, er det nødvendigt at teste det for knusningsstyrken.

For de bedste forhold skal en dæmning bygges på en ensartet formation. Hvis der findes forskellige slags sten i formationen, kan deres forskellige bærestyrker føre til ulige afvikling af strukturen.

Stenens styrke, dets struktur og permeabilitet er de vigtige egenskaber, der styrer deres egnethed i fundament. Ud fra deres egnethedssynspunkt kan klipperne opdeles i fem hovedgrupper, nemlig de stærke massive klipper, hulhuller, tynde siddende sedimenter, svage klipper og de ukonsoliderede klipper.

Stærke massive klipper: Damsteder, der er underlag med frisk igennemtræk på indtræk, granit, syenit, gabbro og andre sorter, er stærke nok til at understøtte de belastninger, der pålægges dem. Problemet er at bestemme de mulige veje for overdreven perkolering.

Stenene kan indeholde splitter eller skærezoner. De strukturelt svage zoner er markeret af dekomponerede dele. De fælles systemer på steder kan være tilstrækkeligt åbne i overfladen og kræve fugning. De friske overflader af disse sten knytter sig godt til beton og behøver ingen særlig behandling.

Denne gruppe af grundmateriale omfatter også tykke massive lavastrømme. De fleste lavastrømme viser komplekse ledd. Det kan derfor være nødvendigt at udgrave og grout en del, der tillader for klar cirkulation. Nogle lavastrømme er scoriaceous eller vesiculated. Hvis disse versikuler er forbundet med mineralstof, bliver klippen tilfredsstillende.

Denne kategori af stærke klipper omfatter også gneisser, skister, phyllites, skifer og kvartitter i en frisk tilstand. Disse sten har stor styrke til at understøtte store belastninger, men det er nødvendigt at afgøre, hvorvidt strukturzoner eksisterer, hvorigennem overdreven perkolering forekommer.

Fejl og forskydningszoner kan eksistere, og brudspaltning ofte lokaliseret i tynde zoner kan have brug for særlig opmærksomhed. De friske overflader af disse klipper binder også godt med beton uden at skulle have nogen særlig behandling undtagen rengøring.

Conglomerater, breccier og sandstener kan også indgå i denne kategori underlagt cementeringens grad og karakter. I disse klipper er de almindelige cementeringsmidler kalcit, silica, jernoxid og fine klastik. Hvis stenene er cementeret grundigt af kvarts, calcit eller anden mineralcement eller ved grundigt indurated clasticcement, vil de have god lejekapacitet mod store belastninger.

Når klipperne er cementeret med fint clastic sediment, skal ler, mudder, være ekstremt omhyggelig for at fastslå, om de kan blive blødere ved langvarig kontakt med vand under tryk.

Hvis disse sten kun er delvis cementeret med kalcit på siliciumoxid, kan de have tilstrækkelig lejestyrke, men kan ikke være egnede, da de kan være uhensigtsmæssigt permeable. Shaly eller argillaceous lag eller sømme i disse revner bør gives god opmærksomhed, da slips sandsynligvis vil forekomme langs dem.

Cavernous Rocks:

To typer af sten er yderst permeable på grund af tilstedeværelsen af ​​hulhuller. Disse er carbonat klipper og vesikulær eller scoriaceous lavas. Kalksten, dolomitter og deres metamorfe ækvivalenter er marmorerne de eneste almindelige klipper, der er for meget opløst af underjordisk vand. Cavernøse strukturer og opløsningskanaler, der tillader let cirkulation af vand, er til stede i disse carbonat klipper. Forsinkelse af sådanne åbninger i klipperne kan føre til meget dyre skader.

Scoriaceous lavas er også inkluderet med hulskråninger, selvom de hulhullede åbninger ikke er store, men stenene er ofte meget permeable. Det er nødvendigt at kontrollere både top- og bundkontakter i lavastrømmene, da der i tillæg til vesikulationshulrummene (som ofte er lokaliseret i de øverste dele af strømmen) sandsynligvis vil være uregelmæssige hulrum ved kontakter af to strømme ved basal kontakt af lava til stede.

Thin Bedded Sediments:

På de fleste steder præsenterer de sedimentære senge variationer i lodrette sektioner. Skifer, sandsten og kalksten findes ofte i en række tynde senge. De fleste individuelle senge kan have tykkelse fra mindre end 25 mm til nogle få millimeter mere. Der skal udvises forsigtighed for at bestemme sengens egenskaber, især ved langvarig gennemblødning.

De grove teksturerede lag og kalksten tillader vand at gennemblødes. Selvom der kan være tilstrækkelig bærestyrke, er der en frygt for mulig glidning langs strømplanerne eller ved leddene forårsaget af dæmpningen af ​​dæmningen. De mulige glideflader er de svage shaly eller clayey lag.

De svage klipper:

Vulkaniske tuffer og lersten er klassificeret i denne gruppe. Sådanne argillaceous klipper med tæt adskilt skilleplan parallelt med strøelse kaldes skaler. Disse er af to typer, der dannes konsolideret ved komprimering under belastning uden cementering og de cementerede typer, der udover sammenpakning også er blevet cementeret.

I tør tilstand har klipperne konsolideret ved kompaktering god styrke. Men efter blødning mister mange af disse deres styrke. De cementerede skifer har en højere bærestyrke end kompakteringsskalerne. Mange er relativt elastiske, men er svage i forskydningsmodstand.

Der skal træffes forsigtighed, når der placeres beton på kompakteringsskaler for at forhindre udtørring af den forberedte overflade. Så lidt tid som muligt bør loves at forløbe fra øjeblikket til forberedelse til øjeblikket med at hælde betonen.

Hvis dette ikke er gjort, kan det delvist tørrede overfladelag slæbe i mudder i bunden af ​​betonen. Hvad angår cementskalaer, behøver overfladerne ikke noget særligt præparat undtagen fjernelse af forvitret eller dekomponeret materiale.

Unconsolidated Rock:

Damme er ofte bygget på ukonsolideret materiale. Grus og groft sand har god bærende styrke, selvom de er permeable. De fleste oversvømmelsesflader har siltaflejringer, som er løst pakkede, og derfor kan der være tilstrækkelig mulighed for at dræne for at forhindre plastisk deformation. De fleste skaler er kompakte.

Hvis vandet ikke må undslippe hurtigt ved ilægning og komprimering, skal det bære en del af stresset og i en sådan handling kan det påvirke fundamentets stabilitet. Silter og fine sande af flodaflejring indebærer vanskelige problemer i fundamenter. Ler er meget plastisk, der udgør farlige fundamenter.

I situationer, hvor det underliggende materiale er meget gennemtrængeligt, kan der derefter tilvejebringes lakering eller andre anordninger sammen med et uigennemtrængeligt forklæde tilvejebragt opstrøms. Disse anordninger har til formål at øge den afstand vandet skal passere gennem det permeable materiale under dæmningen med dens reducerede hastighed.

Percolation under dæmningen:

Perkolering under en dæmning er både en kilde til lækage fra reservoiret og også en mulig årsag til opadgående tryk på fundamentet af strukturen. Mængden af ​​perkolation under en dæmning styres af fundamentets sten permeable eller uigennemtrængelige.

Hvor fundamentets sten er permeabel, kan det være muligt at reducere perkolationen i stor udstrækning ved at øge længden af ​​perkoleringsvandet så meget som muligt og derved minimere den hydrauliske gradient mellem dæmningen opstrøms og nedstrøms. Dette kan opnås ved at opbygge langs af fundamentet en afskåret grøft, fyldt med uigennemtrængeligt materiale til en konstrueret dybde og beliggende tæt ved dæmningen opstrøms.

Ved dette arrangement afbøjes perkoleringsbanen nedad og forøges i længden på grund af uigennemtrængelig barriere. Forholdet mellem dybden af ​​vand i reservoiret (ved dæmningen opstrøms) til længden af ​​perkolængden er taget til en værdi mellem 1: 5 og 1:20 afhængigt af naturen af ​​klipperne på stedet, en højere værdi anvendes til fine kornede sedimenter end for grove.

En anden metode er at tilvejebringe en afskæringsplade eller en vertikal zone af fordybet sten. Sidstnævnte metode er nyttig i tilfælde af sammenføjede sten som granit. Flydende cement pumpes ind under tryk i huller boret i fundamentet.

I situationer, hvor en dæmning skal bygges på porøse sedimenter, kan et vandret betonforklæde konstrueres, der strækker sig for en vis afstand opstrøms og nedstrøms for dæmningen. Denne anordning har også den virkning at forøge stien længden af ​​perkolation under strukturen.

Hvis klipperne nedenfor har led og strømplan med åbninger, vil vandet, der kommer ind i dem, udøve et opadgående tryk på fundamentet af strukturen. Et sådant tryk kan lindres ved at bygge ind i bunden af ​​dæmningsafløbet, som overfører noget vand op og ud gennem nedstrømsfladen. Afløbene er sædvanligvis placeret tæt på vandoverfladen, og inspektionspassager, der løber langs dæmningen, kan være tilvejebragt. Test har vist, at hævningstrykket er stærkt reduceret ved denne metode.

Spild og forebyggelse af skur:

Det er vigtigt, at der skal sørges for korrekt udledning af oversvømmelsesvand ved at sørge for udslip. Manglen på en sådan bestemmelse kan resultere i dammefejl. Oversvømmelsen af ​​oversvømmelsesvand, der passerer over dæmpningen af ​​en dæmning, bør overvejes ved at levere et betongforklæde ved tåen. Dette gøres for at forhindre fjernelse af sten fra væggene og gulvene i nedstrøms dalen på grund af tung udledning.