savak - Weir

Toronto, Ontario, Kanada'daki Raymore Park yakınlarındaki Humber Nehri üzerinde bir savak
Yass Nehri üzerinde bir savak , Yeni Güney Galler , Avustralya , paylaşılan bir yaya-bisiklet nehri geçidinden doğrudan memba
Caldicot ve Wentloog Düzeylerine kurulan yeni bir devrilme bentinin hızlandırılmış videosu

Bir savak / w ɪər / veya düşük kafa barajı , bir nehrin genişliği boyunca suyun akış özelliklerini değiştiren ve genellikle nehir seviyesinin yüksekliğinde bir değişikliğe neden olan bir bariyerdir. Ayrıca göllerin, göletlerin ve rezervuarların çıkışlarındaki su akışını kontrol etmek için kullanılırlar. Birçok bent tasarımı vardır, ancak su genellikle daha düşük bir seviyeye inmeden önce bent tepesinin üstünden serbestçe akar.

etimoloji

Bir savak oluşturur ve bir İngilizce sözlük basitçe küçük bir savak tanımlar ne olduğu tek bir tanımı yoktur baraj , Orta İngilizceden muhtemel kaynak vardı , Eski İngilizce wer , kök türev , werian anlamına gelen "baraj savunmak için".

İşlev

Thorp, Washington , ABD'deki Thorp grist değirmeninde bir geniş tepe bendi

Genellikle, su baskınlarını önlemek , su deşarjını ölçmek ve nehirleri tekneyle daha kolay gezilebilir hale getirmeye yardımcı olmak için savaklar kullanılır . Bazı yerlerde baraj ve savak terimleri eş anlamlıdır, ancak normalde yapılar arasında net bir ayrım yapılır. Genellikle, bir baraj, özellikle bir duvarın arkasında su tutmak için tasarlanırken, bir bent, nehir akış özelliklerini değiştirmek için tasarlanmıştır.

Barajlar ve bentler arasındaki ortak bir ayrım, suyun en azından uzunluğunun bir kısmı boyunca bir bendin üstünden (tepesinden) veya altından akmasıdır. Buna göre, büyük bir baraj üzerindeki taşma dolusavak tepesi bu nedenle savak olarak adlandırılabilir. Savakların boyutları hem yatay hem de dikey olarak değişebilir, en küçüğü sadece birkaç inç yüksekliğinde iken en büyüğü birkaç metre boyunda ve yüzlerce metre uzunluğunda olabilir. Bazı yaygın savak amaçları aşağıda özetlenmiştir.

Akış ölçümü

Savaklar, hidrologlara ve mühendislere , küçük ila orta ölçekli akarsularda/nehirlerde veya endüstriyel deşarj konumlarında hacimsel akış hızını ölçmek için basit bir yöntem sağlar . Savağın tepesinin geometrisi bilindiğinden ve tüm su bent üzerinden aktığından, savak arkasındaki suyun derinliği bir akış hızına dönüştürülebilir. Bununla birlikte, bu yalnızca tüm suyun savak tepesinin üzerinden aktığı yerlerde (yanların etrafından veya kanallar veya bentlerden farklı olarak) ve tepenin üzerinden akan suyun yapıdan uzağa taşındığı yerlerde başarılabilir. . Bu koşullar karşılanmazsa akış ölçümünü karmaşık, yanlış ve hatta imkansız hale getirebilir.

Deşarj hesaplaması şu şekilde özetlenebilir:

Nereye:

Ancak bu hesaplama genel bir ilişkidir ve birçok farklı savak türü için özel hesaplamalar mevcuttur. Doğru kalmaları için akış ölçüm savakları iyi korunmalıdır.

V-çentikli bir savak üzerinden akış

Bir V-çentikli savak üzerindeki akış (ft 3 /s cinsinden) Kindsvater-Shen denklemi ile verilir.

Nereye:

  • Q , ft 3 /s cinsinden sıvının hacimsel akış hızıdır
  • g , ft/s 2 cinsinden yerçekimi ivmesidir
  • C e , Shen 1981 , s'de verilen akış düzeltme faktörüdür . B29, Şekil 12
  • θ V-çentik savak açısıdır
  • h , V-çentiğin tabanının üzerindeki sıvının yüksekliğidir
  • k , Shen 1981 , s'de verilen baş düzeltme faktörüdür . B20, Şekil 4

İstilacı türlerin kontrolü

Savaklar fiziksel bir engel olduğundan, balıkların ve diğer hayvanların nehir boyunca yukarı ve aşağı boylamasına hareketini engelleyebilirler. Bu, üreme döngüsünün bir parçası olarak göç eden balık türleri (örneğin, somonlar ) üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir , ancak istilacı türlerin akıntıya karşı hareket etmesini önlemenin bir yöntemi olarak da faydalı olabilir . Örneğin, Büyük Göller bölgesindeki savaklar, istilacı deniz fenerinin akıntının daha yukarısında kolonileşmesini önlemeye yardımcı oldu .

su değirmenleri

Değirmen havuzları , daha sonra yapının üzerinden akan suyu tutan bir bent tarafından oluşturulur. Suyun yüksekliğindeki değişimin yarattığı enerji daha sonra su çarklarını ve hızar değirmenlerini, taşlama çarklarını ve diğer ekipmanları çalıştırmak için kullanılabilir.

Taşkın kontrolü ve değişen nehir koşulları

Thames Nehri üzerindeki Bray Lock'ta , arka planda mansaba bakan savak kapısı tabanlı bir savak , daha küçük ikincil 'taşma' savağıdır. 2018 kış soğuk dalgasından gelen erimiş suyun bir sonucu olarak özellikle yüksek bir deşarj sırasında yıkanmış olan iki küçük tekne de taşkın savağına karşı tutuluyor .

Savaklar, yüksek deşarj dönemlerinde nehirlerin akış hızlarını kontrol etmek için yaygın olarak kullanılır. Savak kapıları (veya bazı durumlarda savak tepesinin yüksekliği), akış aşağı akan suyun hacmini artırmak veya azaltmak için değiştirilebilir. Bu amaca yönelik savaklar genellikle kasaba ve köylerin akış yukarısında bulunur ve otomatik veya manuel olarak çalıştırılabilir. Suyun aşağı yönde hareket etme hızını biraz da olsa yavaşlatarak, taşma olasılığı üzerinde orantısız bir etki elde edilebilir. Daha büyük nehirlerde, bir savak, su yolunun akış özelliklerini, gemilerin aşırı akımlar veya girdaplar nedeniyle daha önce erişilemeyen alanlarda seyredebileceği noktaya kadar değiştirebilir . Birçok büyük savak, teknelerin ve nehir kullanıcılarının nehirden çıkmak zorunda kalmadan akıntıyı yukarı veya aşağı geçerek "suyu çekmesine" ve gezinmesine olanak tanıyan inşaat özelliklerine sahip olacaktır. Bu amaçla inşa edilen bentler özellikle Thames Nehri'nde yaygındır ve çoğu nehrin 45 kıyısının her birinin yakınında yer alır .

Sorunlar

Nehir akışının yüksek olduğu dönemlerde, Alpler'deki bir dere üzerindeki bu on dokuzuncu yüzyıla ait somaki taş bendi, üzerinden önemli ölçüde daha fazla su akardı.

Ekoloji

Bir savak, arkasında su tuttuğu ve nehrin akış rejimini değiştirdiği için, yerel ekoloji üzerinde bir etkisi olabilir . Tipik olarak, yukarı akıştaki azalan nehir hızı , su oksijen içeriğini azaltan ve omurgasız habitatını ve balık yumurtlama alanlarını boğan siltasyonun artmasına ( nehir tabanında ince silt ve kil parçacıklarının birikmesi) yol açabilir . Artan nehir hızı nehir yatağını aşındırarak erozyona ve habitat kaybına neden olmasına rağmen, su bent tepesinden geçtikten sonra oksijen içeriği tipik olarak normale döner (her ne kadar aşırı oksijenli olabilse de).

Balık göçü

Bentlerin balık göçü üzerinde önemli bir etkisi olabilir . Bir türün sıçrayabileceği maksimum yüksekliği aşan veya atlanamayan akış koşulları yaratan (örneğin, aşırı su hızı nedeniyle) herhangi bir savak, balığın yukarı yönde göç edebileceği maksimum noktayı etkin bir şekilde sınırlar. Bazı durumlarda bu, çok sayıda üreme habitatının kaybolması anlamına gelebilir ve zamanla bunun balık popülasyonları üzerinde önemli bir etkisi olabilir.

Birçok ülkede, balıkların engelleri aşabilmesini ve memba habitatlarına erişebilmesini sağlayan bir savak tasarımına balık merdivenleri inşa etmek artık yasal bir gerekliliktir . Barajlardan farklı olarak, bentler genellikle balıkların mansap göçünü engellemez (su üstten akar ve balıkların bu sudaki yapıyı atlamasına izin verir), ancak yavru balıklara zarar veren akış koşulları yaratabilirler. Son çalışmalar, navigasyon kilitlerinin , zayıf yüzücüler de dahil olmak üzere bir dizi biyota için daha fazla erişim sağlama potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir .

Emniyet

Savakların etrafındaki su genellikle nispeten sakin görünse de, akıntı yönündeki sirkülasyon düzenleri - tipik olarak hidrolik sıçrama olarak adlandırılan - bir kişiyi süresiz olarak suya sokabileceğinden , tekneyle yüzmek, yüzmek veya suda yürümek için son derece tehlikeli yerler olabilir . Bu fenomen, kanocular, kanocular ve nehirlerde zaman harcayan diğer kişiler tarafından o kadar iyi bilinir ki, bentler için hüzünlü bir adları bile vardır: "boğulma makineleri". Ohio DNR, kurbanın "çenesini aşağı çekmesini, dizlerini kollarını etrafına sararak göğsüne çekmesini" tavsiye ediyor. Umalım ki, koşullar öyle olacaktır ki, akıntı kurbanı nehir yatağından öteye geçene kadar nehir yatağı boyunca itecektir. kaynama hattı ve hidrolik tarafından serbest bırakılır." Pennsylvania Eyalet Polisi ayrıca mağdurlara "kıvrılın, dibe dalın ve akıntıya karşı yüzün veya sürünerek" tavsiyede bulunuyor. Hidrolik sıçrama havayı sürüklediği için, baraj ve kaynama hattı arasındaki suyun kaldırma kuvveti %30'a kadar azalacaktır ve eğer bir kazazede yüzemiyorsa, barajın tabanından kaçmak hayatta kalmak için tek seçenek olabilir. .

Ortak türler

Stour Nehri üzerindeki Sturminster Newton'daki köprü ve savak mekanizması , Dorset , İngiltere
Birleşik Krallık , Durham'da River Wear üzerinde iki bent: alt bent, somon gibi balıkların bentte gezinmesine izin vermek için balık merdivenleri olan bir bileşik benttir.
Fransa , Meuse Nehri üzerindeki Revin yakınlarında elle çalıştırılan iğneli baraj tipi savak
Warkworth , Yeni Zelanda'da geniş tepeli bir savak
En geniş tepe ve V-çentik regülatör karmaşık bir dizi Dobbs Weir içinde Hertfordshire , UK

Pek çok farklı savak türü vardır ve bunlar, neredeyse fark edilmeyen basit bir taş yapıdan, kapsamlı yönetim ve bakım gerektiren ayrıntılı ve çok büyük yapılara kadar değişebilir.

geniş tepeli

Geniş tepeli bir savak, suyun kanal genişliğinin çoğunu veya tamamını kaplayan bir tepenin üzerinden geçtiği düz tepeli bir yapıdır. Bu, dünya çapında bulunan en yaygın savak türlerinden biridir.

Birleştirmek

Bileşik savak, birkaç farklı tasarımı tek bir yapıda birleştiren herhangi bir savaktır. Genellikle bir nehrin yapıyı atlaması gerekebilecek birden fazla kullanıcısı olduğu yerlerde görülürler. Yaygın bir tasarım, bir savak uzunluğunun büyük bir bölümünde geniş tepeli, ancak küçük teknelerin ve balıkların yapıyı geçebilmesi için bendin durduğu veya 'açık' olduğu bir bölüme sahip olan bir tasarım olacaktır.

V-çentik

Çentik savak, panelde kesilmiş belirli bir çentik (genellikle V-şekilli) dışında fiziksel bariyerin su seviyesinden önemli ölçüde yüksek olduğu herhangi bir savaktır . Normal akış zamanlarında, tüm su çentikten geçmelidir, bu da akış hacmi hesaplamalarını basitleştirir ve taşma zamanlarında su seviyesi yükselebilir ve yapıda herhangi bir değişiklik yapmadan savağı batırabilir.

Polinom

Bir polinom savak, herhangi bir n mertebesinde bir polinom denklemi tarafından tanımlanan bir geometriye sahip bir savaktır . Pratikte, çoğu savak düşük dereceli polinom savaklardır. Standart dikdörtgen savak, örneğin, sıfır dereceden bir polinom savaktır. Üçgen (V-çentik) ve yamuk savaklar birinci derecedendir. Yüksek mertebeden polinom savakları, daha geniş bir Baş-Deşarj ilişkileri aralığı sağlar ve bu nedenle göllerin, havuzların ve rezervuarların çıkışlarındaki akışın daha iyi kontrolünü sağlar.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

Atıfta bulunulan eserler

daha fazla okuma

Dış bağlantılar