Какова цель этих «шагов» в реках?

Я видел ряд структур в реках, которые напоминают ступени и позволяют воде каскадно спускаться по ним, а не течь естественным образом по течению реки.

Пример 1: Река Эйвон в Бате

Пример 2: Река Сена в Париже (из Les Miserables (2012))

Какова цель этих структур?

civil-engineering hydrology flow-control

— Март хо
источник

В некоторых ответах подразумевается особенность, известная как «гидравлический прыжок» (и другие названия), посредством которого быстродействующий водяной поток на заданной глубине «спускается» в режим, в котором он уменьшает скорость и увеличивает соответствующую глубину. Это эффект, когда вы видите волну «стопора» в нижней части желоба или быстро (разработано, чтобы сделать жизнь каякеров веселой :-)). При переходе происходит потеря энергии (так как глубина x V = постоянная, но mv ^ 2 падает), и влияние на нисходящий поток тем самым уменьшается. Предположительно, после прыжка вода несколько теплее, но вы, вероятно, этого не заметите.

— Рассел МакМахон

@RussellMcMahon Я бы вообще зарезервировал слово «гидравлический прыжок» для тех случаев, когда уровень воды на поверхности выше по течению от возмущения, чем на возмущении. Я не вижу этого на этих фотографиях, но вы можете видеть это здесь: youtube.com/watch?v=cRnIsqSTX7Q Лучший пример - когда вода выходит из-под ворот. youtube.com/watch?v=v5gXfyViGIE

— Уровень Ривер Сент

@steveverrill - Мы не несогласны с фундаментальными принципами - как указано выше «... где это уменьшает скорость и увеличивает глубину, чтобы соответствовать». Так что да, безусловно, высота «прыжка» будет увеличиваться, и в случае низкого падения это будет существенное расстояние после прыжка (скажем, несколько «высот прыжка»), прежде чем уровень снова станет таким же низким, каким он был до Прыгать. Однако, и я полагаю, вы согласитесь, это вопрос типичной топографии, и ключевым моментом является запуск перехода от сверхкритического к докритическому потоку. Как вы заметили, при низких скоростях потока Пултени-Вейр не ...

— Рассел МакМэхон

@steveverrill ... достичь этого. При более высоких скоростях, довольно неопрятным образом, это так. Здесь он находится в разумном потоке, с гидравлическим прыжком вокруг «подковы», но наиболее заметен слева из-за угла камеры, и вот видео этого с небольшим и неопрятным, но видимым прыжком, происходящим (о чем свидетельствуют скорость и турбулентность изменяется как на высоту прыжка), во всех случаях расстояние, на которое высота превышает исходную высоту, является небольшим из-за расположения. И, просто ради интереса, здесь немного больше возможностей .

— Рассел МакМэхон

Ответы:

Две фотографии в посте показывают ту же структуру: Пултени-Вейр , ниже по течению от Пултени-Бридж на реке Эйвон в Бате. Снимок «Сены» в Les Miserables был снят на месте в Бате.

Pulteney Weir был спроектирован архитектором Невиллом Кондером и построен между 1968 и 1972 годами. Это один из компонентов Схемы предотвращения наводнений в ванне, которая была осуществлена после катастрофического наводнения в декабре 1960 года . На веб-сайте Bath in Time размещены фотографии старого плотины (которая спустилась за один шаг) и нового строящегося плотины ( 1968 , 1972 ).

Вид на плотину вверх по течению показывает, что в структуре есть нечто большее, чем подковообразные ступени: они встречаются с искусственным островом посреди реки, а канал слева от острова заканчивается шлюзовыми воротами .

восходящий вид на плотину

( Фото GeodesyMike из Викимапии , лицензировано CC-BY-SA.)

Как и для любого водослива , он имеет несколько целей: контролировать уровень реки над водосливом для навигации, рыбалки и ирригации; сохранять воду при длительных периодах засухи; сдерживать паводковые воды и постепенно выпускать их вниз по течению; и контролировать скорость и силу воды, не давая реке обойти берега и повредив фундамент моста и близлежащих зданий.

Это видео показывает водослив во время наводнения. Вы можете видеть, что форма водослива направляет силу воды к центру реки, не давая ей повредить берега.

— Гарет Рис
источник

Ничего себе, не ожидал этого!

— Март Хо

Возможно, вы правы в том, что этот тип водослива избегает размывания берегов и водослива, постепенно рассеивая энергию, но это не объясняет, почему этот тип водослива не единственный используемый дизайн. Я подозреваю, что, помимо своей эстетической привлекательности, этот тип имеет преимущество, заключающееся в предоставлении большой площади белой воды, улучшающей оксигенацию для рыб в тех случаях, когда это желательно.

— Уровень Река St

Подожди, так город называется "баня" и его затопило? : P

— Мейсон Уилер

«Ступени» называются водосливами , и они используются по ряду причин регулирования стока в реках. В случае изображений, которые вы разместили, они, вероятно, используются для стабилизации уклона (уклона) реки. При использовании для этого приложения их иногда называют каплевидными структурами, которые «пропускают воду на более низкую отметку, контролируя при этом энергию и скорость воды при ее прохождении».

Проще говоря, они замедляют течение реки, рассеивая энергию, получаемую при движении вниз по склону, в виде тепла и звука вместо того, чтобы позволять ей ускорять поток воды.

— Крис Мюллер
источник

Другое название водослива - «утопающая машина».

— whatsisname

Дополнительным преимуществом является повышенная аэрация, которая отлично подходит для речной жизни. Также серия плотин вместо большой плотины позволяет некоторым рыбам продолжать мигрировать.

— RossV

@ RossV может ли это вызвать эффекты, похожие на эвтрофикацию?

— Тим

@Tim - аэрация уменьшает эвтрофикацию путем насыщения кислородом воды и разрушения в ней биоматериалов.

— Рассел МакМэхон

@ Тим - Рассел прав. Хотя я бы не пришел к выводу, что установка водосливов решит проблему эвтрофикации. Вы должны обратиться к источнику питательных веществ в первую очередь.

— RossV