Меню

Все плотины и сливы

Зачем нужна гигантская дыра в воде: воронка Монтичелло — удивительное место в штате Калифорния

Водосбор плотины Монтичелло находится на месте одноименного города в одном из американских штатов. Строительство инженерного сооружения для регулирования уровня воды и создания гидронапора привело к возникновению живописного озере Берриесса.

Для американцев долина, на месте которой было образовано озеро, является частью истории страны. Когда-то здесь располагалось ранчо «Лас Путас», принадлежавшее супружеской паре Хосе де Хесусу и Сиксте Берриесса. В 1866 г. после продажи участков земли фермерам, здесь появился городок Монтичелло с кладбищем, отелями, кузницами и большими магазинами. В начале XX в. в долине были обнаружены значительные запасы нефти, что привлекло сюда дополнительное финансирование и инвестиции. Из любой точки населенного пункта открывались живописные виды. Также через город проходила дорога, связывающая Кноксвиль и винодельческую долину Напа.

В XIX в. через реку Пута Крик был проложен каменный мост, служивший дополнительным путем пересечения низменности во время паводков. В 1906 г. начали разрабатываться идеи по созданию искусственного водохранилища. Реализация одного из проектов, несмотря на протесты жителей и мэра Монтичелло, началась в 1947 г. Затем строительство отодвинули на 6 лет. Сначала произвели снос жилых объектов и перенесли на плато Испания местное кладбище. Вид со скалы, на котором состоялось перезахоронение, открывался непосредственно на долину.

Плотину строили около 3-х лет, ее высота после окончания работ составила 93 м. Длина заграждающей стены равнялась 312 м. К началу 1990-х плотину оснастили генераторами для выработки электроэнергии.

Это масштабное рукотворное сооружение вызывает восхищение. Больше всего на озере Берриесса туристов интересует водосброс. Он представляет собой гигантскую воронку шириной 21 м и 75 м длиной. Во время подъема воды и слива сооружение похоже на портал в иной мир, или на бездну. Возле водослива запрещено купание и ловля рыбы. Хотя когда уровень воды ниже бетонной кромки, сюда с удовольствием заглядывают экстремалы, чтобы пройти по натянутому канату и получить свою порцию адреналина.

Источник

Все плотины и сливы

V-образная струя и улова после слива.

«Усы» после подводного камня.

Простая шивера. V-образные структуры потока определяют линию движения.

Простейшая структура неоднородного потока образуется, когда вода внезапно ускоряется. Это обычно происходит при прохождении в узости между крупными камнями. Вода в таком случае образует характерный рисунок: язык быстрой воды похож на вытянутую букву «V», обращенную вниз по течению, а по бокам от него остаются участки спокойной воды. Обратная картина возникает, если неглубоко под водой лежит крупный камень. В этом случае на поверхности воды ниже него образуются расходящиеся «усы», и вся структура становится похожей на букву «V», обращенную против течения.

Разглядеть в пороге эти V-образные структуры обычно бывает нетрудно, если смотреть с берега. Но для того, чтобы бегло читать их, глядя из каяка, требуется определенная практика. Умение быстро находить их очень важно, потому что «языки» указывают вам глубокие и чистые проходы, а «усы» — скрытые камни. В простых порогах обычно имеется всего один «язык», и гребцу достаточно направить лодку в его вершину. Более сложные пороги содержат несколько таких структур, и ваша задача состоит в том, чтобы последовательно связать их в единый маршрут от начала до конца порога. В еще более сложных препятствиях таких структур очень много, причем некоторые из них не очень четко выражены либо сопряжены с другими структурами течений. Вы должны выполнить последовательность ходов, зависящую от того, что вы видели при просмотре порога, и от того, насколько успешными были предыдущие ходы.

Участки спокойной воды, защищенные от основного потока крупными надводными преградами, называются уловами. Уже при умеренной скорости потока в них образуется локальное течение, направленное навстречу основному потоку. Попавший туда предмет способен долго кружиться на одном месте, прежде чем будет снова унесен основной струей или окончательно выброшен на берег. Поэтому улова накапливают все, что плывет по реке — бревна, каяки, брошенные весла и прочий мусор — чем и объясняется их название.

Улово — практически единственное место, где можно отдохнуть, подождать товарищей, изготовиться для страховки, просмотреть последующий участок реки, выйти на берег или отчалить от него.

Самое сложное место — это граница улова и струи, называемая сбойкой. Из-за разности скоростей по обе стороны от нее плывущий предмет начинает не только вращаться вокруг вертикальной оси, но может также легко перевернуться через борт (если это не абсолютно круглое бревно). При увеличении скорости течения возрастает и разность скоростей между основной струей и уловом. Из-за этого на сбойке образуется опасная вертикальная турбулентность в виде воронок и перепад уровней воды. В одних ситуациях, например, если улово образовано крупным надводным камнем выше по течению, то его уровень оказывается ниже уровня основной струи; такое улово называется пониженным. В некоторых других, например, когда основную роль в возникновении улова играет подпор крупного камня ниже по течению, уровень воды в улове оказывается выше уровня потока; такое улово называется повышенным. Прохождение такого перепада с низшего уровня на высший требует определенного запаса скорости; в любом случае, при прохождении таких сложных сбоек лодка ведет себя весьма неустойчиво.

На реках с большим расходом воды или во время паводка опасность для лодки может представлять и само улово. В этих случаях в нем часто образуются восходящие вертикальные течения — поганки . Это одна из самых неприятных структур, и угодить в нее вместо ожидаемого отдыха — сомнительное удовольствие.

Читайте также:  Дорожки сливы для дождевой воды

Если две примерно равновеликие струи сходятся навстречу друг другу, то вода, поступающая на их границу с обеих сторон, не имеет другого выхода, кроме как вниз. На такой сбойке всегда образуется вертикальная турбулентность . Подобные структуры течений возникают при слиянии проток, впадении притоков, на границе поганок .

Каяк, оказавшийся на сбойке струй, попадает в весьма сложное положение. Во-первых, разность горизонтальных скоростей потока у носа и у кормы стремится развернуть его строго вдоль границы, и тогда крен в любую сторону позволяет либо одной, либо другой струе притопить борт и перевернуть лодку. Во-вторых, вертикальная турбулентность сама по себе делает поведение каяка неустойчивым. Сложность прохождения сбоек тем больше, чем больше угол схождения струй и их скорость; по существу, она определяется разностью поперечных составляющих скорости по обе стороны границы.

Возмущения водной поверхности могут быть вызваны либо неровностью дна, либо торможением потока. Если изменение энергии потока невелико, возникает «гладкое» возмущение — стоячий вал. Существуют несколько типов валов, но все они объединяются одним общим признаком: в любой точке вала горизонтальная скорость воды направлена по ходу основного потока.

Это самый простой тип валов. Гребень такого вала перпендикулярен направлению потока, и вода движется строго вдоль склонов вала вверх и вниз. Ориентация вала относительно берегов может при этом быть достаточно произвольной.

Лодка, попавшая на передний (верхний по течению) склон вала, тормозится. Сила тяжести сталкивает ее с вала назад, но течение непосредственно перед валом толкает вперед. В результате лодка встает к валу бортом (или, выражаясь по-морскому, лагом) и затем переворачивается навстречу потоку. Однако оба эти движения достаточно просты и хорошо поддаются контролю со стороны гребца, а скольжение с переднего склона вала широко используется для различных маневров и трюков .

Косые валы отличаются от прямых тем, что скорость течения в самом валу, до и после него имеет составляющую, параллельную гребню. Иначе говоря, поведение лодки на косом валу можно рассматривать как прохождение прямого вала плюс боковой снос. Последний облегчает движение по валу в одну сторону, но препятствует движению в противоположную. При прохождении вала лодка тормозится, однако боковая скорость остается неизменной, поэтому в результате лодка смещается поперек потока.

Если вал очень узкий, то его гребень превращается практически в точку. Такие валы возникают, например, в конце «языка» после сужающегося слива. На переднем и боковых склонах вала вода движется вверх, и только на заднем — вниз.

При заходе на такой вал носом лодка ведет себя по-разному в зависимости от того, в какое место вала вы попадаете. Если вы движетесь строго через центр вала — а сходящиеся боковые струи приводят вас именно в эту точку — то ситуация полностью совпадает с прохождением прямого вала носом. Если же вы умышленно направляете лодку поперек бокового склона, то вы проходите его, если уподобить его фрагменту прямого вала, лагом. Соответственно, поведение лодки в том и в другом случае будет сильно различаться.

В том случае, когда вы заходите на пирамидальный вал лагом, прохождение сильно зависит от того, какое именно место каяка проходит через вершину вала. Если это центр лодки, то ситуация развивается примерно так же, как и при прохождении прямого вала. Если же вершина вала оказывается ближе к носу, то нос тормозится сильнее, а корму течение проносит мимо, и в результате лодка разворачивается кормой вперед. Аналогично, если вершина вала оказывается ближе к корме, то лодка стремится развернуться носом вниз по течению. Такие маневры могут соответствовать замыслу гребца, а могут и противоречить ему.

Если энергия, высвобождаемая в данном месте потока на 1 м 3 воды, невелика, вал имеет очень пологую форму. Абсолютная высота вала при этом может быть очень большой, но тогда велика и его длина. Масштабом в данной задаче является глубина реки, и 3-метровый вал на Катуни имеет такую же удельную энергию, как 30-сантиметровый вал на Пехорке.

При увеличении удельной энергии вал становится более крутым и, при неизменной длине, более высоким. Вершина его становится все более острой. Наконец, при достижении некоторой критической величины вершина обрушивается навстречу потоку. Дальнейшая эволюция вала в этом направлении постепенно превращает его в бочку поверхностного типа . Однако для этого требуется значительная энергия, и простого торможения потока оказывается уже недостаточно. Для образования бочки необходима значительная неоднородность дна — крупный камень или ступенька.

Эволюция формы вала при изменении глубины потока.

Эволюция формы вала при изменении скорости потока.

Подобные изменения можно наблюдать при изменении расхода воды на одной и той же реке. На реках с уклоном порядка 10 м/км (такой уклон характерен, например, для саянских рек) при увеличении расхода обычно возрастает, в основном, глубина. При этом расход воды растет быстрее, чем высвобождаемая энергия, поскольку поток становится более однородным. Существующие бочки превращаются в валы, а крутые валы становятся более пологими — препятствия «смываются». (Правда, при этом часть надводных камней становятся обливными, так что количество бочек и сложных валов в среднем сохраняется. Заранее предсказать, сложнее или проще станет данная река при увеличении расхода, очень сложно; это зависит от конкретной реки.) При уклоне порядка 20 м/км и более (такие уклоны типичны для рек Памира и Тянь-Шаня) увеличение расхода выражается, в первую очередь, в увеличении скорости потока. Соответственно возрастают и неоднородности скорости, из которых и черпается необходимая энергия для образования валов. Эта энергия растет быстрее, чем расход воды, поэтому валы становятся круче, выше и превращаются в бочки. Река при этом практически всегда становится сложнее.

Читайте также:  Высота слива от пола для раковины

На реках с большим расходом или во время паводка возможно периодическое изменение формы валов. На протяжении нескольких секунд вал растет, становится более крутым, затем его верхушка опрокидывается, и процесс повторяется сначала. На очень мощных реках встречаются и пульсирующие бочки .

Такие структуры опасны, в основном, своей непредсказуемостью: очень сложно рассчитать заранее, в какую фазу попадешь. Кроме того, они возникают не сами по себе: они всегда связаны с мощной вертикальной турбулентностью , и даже гладкая на первый взгляд поверхность воды после «схлопывания» вала может таить в себе неприятные

СТРУКТУРЫ С ПРОТИВОТОКОМ

Бочку можно рассматривать как предельный случай вала , при котором размер и энергия опрокидывающегося пенного гребня сопоставимы с размером и энергией основного потока. Бочки образуются тогда, когда вода со слива падает в стоячую воду и закручивает значительную циркуляцию в вертикальной плоскости. При этом в обратное течение подсасывается большое количество воздуха, и гребень бочки оказывается сильно вспененным.

Каяк, проходящий через такую структуру, сталкивается с водой, которая движется навстречу ему, то есть против основного потока. Во многих случаях давление этой воды на корпус каяка и грудь гребца способно остановить его, и необходимо интенсивно грести вперед, чтобы вырваться из этой ловушки. Большие бочки вполне способны удерживать каяк вместе с гребцом и вращать его во всех направлениях, да и маленькие тоже способны доставить немало острых моментов. Неуправляемое движение лодки в бочке происходит так же, как и на переднем склоне вала: лодка останавливается, разворачивается поперек течения и затем переворачивается навстречу основному потоку. Если вы не имеете достаточного опыта или не ищете себе лишних приключений, то лучше обойти это место стороной.

Типы бочек: а — поверхностная, б — глубокая, в — глубокая на всю глубину реки.

Бочки можно разделить на два основных типа: поверхностные и глубокие, в зависимости от того, где сосредоточена основная циркуляция. Поверхностные бочки могут быть очень мощными, но под турбулентной, пенящейся поверхностью скрывается мощный невозмущенный поток, называемый донной струей. Если вы перевернетесь в такой бочке, он быстро вынесет вас прочь. Пловец без лодки легко проходит такие бочки именно потому, что он глубоко сидит в воде и проходит под циркулирующей пеной. Такие бочки обычно бывают очень шумными и эффектными, но относительно безопасными.

Глубокие бочки образуются там, где вода падает под большим углом в глубокий бассейн ниже слива. Это часто происходит на искусственных сооружениях, таких как плотины и дамбы , и на локальных водопадных сливах при малой скорости течения до и после слива. Последняя ситуация нередко имеет место, например, на относительно простых реках Карелии.

Для такой структуры характерна большая область обратного течения, направленного к сливу, и пузырьки, поднимающиеся на поверхность, как при кипении. Донная струя проходит в этом случае очень далеко от поверхности, и пловец имеет мало шансов воспользоваться ею. Пловец, попавший в мощную глубокую бочку, не способен удержаться на поверхности и вдохнуть воздуха, и он обречен вращаться в этой циркуляции, возможно, до конца своей жизни — а иногда и дольше.

Страховать гребца, проходящего глубокую бочку, обычно бывает очень трудно и опасно для самих страхующих. Единственный безопасный способ прохождения таких препятствий — по берегу.

Как и валы, бочки могут быть прямыми и косыми. Прямая бочка строго перпендикулярна потоку, и каждая струя в ней циркулирует в одной вертикальной плоскости. Косая бочка расположена под острым углом к основному потоку, и в ней, помимо циркуляции, существует более или менее значительный боковой снос. Вода в этом случае движется по спирали вдоль оси бочки. Такая бочка возникает, например, после слива, расположенного под острым углом к оси потока. Характерными признаками косой бочки являются также: несоосность входной и выходной струи; неравномерная глубина на кромке слива; наличие улова , питающего боковой снос, возле одного из краев бочки.

Часто встречаются бочки более сложной формы, которая определяется сложной формой дна реки. Например, из-за постепенного разрушения средней части донного уступа широкая прямая бочка постепенно становится подковообразной: в средней части она прямая, а ближе к краям — косая.

Если скорость течения невелика, а слив имеет подковообразную форму и обращен навстречу течению, то за ним образуется предельный случай бочки — пенный котел. Иногда котел бывает замаскирован в середине широкой неоднородной бочки. Вода падает в него с трех сторон, а с четвертой стороны — снизу по течению — его запирает глубокая бочка. Выходит вода из такого слива только в виде глубокой донной струи под бочкой. В отличие от обычных бочек, из которых каякер может выйти и вбок, единственный способ прохождения котла — напролом через бочку. Или в обход.

ВОДОПАДНЫЕ СЛИВЫ

Высокий водопадный слив представляет сложность и опасность для прохождения как сам по себе, так и в связи с той бочкой , которая образуется за ним. Такие сливы практически всегда требуют просмотра, при котором необходимо обратить внимание на следующие вопросы:

  • Состояние дна слива.
  • Структура самого слива.
  • Наличие достаточной глубины для безопасного приводнения и структура дна под сливом.
  • Структура и мощность бочки и возможные варианты ее прохождения.
Читайте также:  Вяленые сливы в домашних условиях в сушилке

Из-за высокой скорости потока дно слива разрушается сильнее, чем дно горизонтального участка реки, поэтому на нем вероятно образование выступов и неровностей. При недостаточной глубине они могут развернуть каяк нежелательным для гребца образом или вовсе заклинить его.

Все эти выступы проявляют себя на поверхности слива в виде пенного следа, мини-бочек и «петушиных хвостов» . Ваша первая задача при прохождении слива — выбрать траекторию, свободную от этих препятствий.

Прямой слив представляет собой однородную вертикальную ступеньку через все русло. За ним, как правило, образуется столь же однородная бочка. Чем меньше начальная скорость потока и чем выше слив, тем более круто падает вода в конце него и тем более глубокой и жесткой оказывается бочка. Под ступенькой может образовываться полость — карман — в которой существует своя собственная циркуляция. Выбраться из такого кармана крайне сложно.

Наклонный слив дает потоку достаточный разгон. Если бассейн под сливом достаточно глубок и не засорен скальными обломками, в нем образуется мощная бочка во всю ширину слива.

Ступенчатый слив состоит из нескольких прямых или наклонных сливов, расстояние между которыми сравнимо с их высотой. Вместе они образуют единую структуру, соединенную в одно целое прямыми и обратными течениями бочек, отбойными валами , поганками и другими структурами. Прохождение каждого из таких сливов в отдельности может не представлять большого труда; сложность состоит в том, чтобы преодолеть их подряд друг за другом.

Ломаный ступенчатый слив . В отличие от предыдущего случая, он не проходится по одной прямой от начала до конца. Сливы с разных ступеней могут быть повернуты под углом друг к другу, и в процессе падения с такого слива каякер вынужден четко ориентироваться и вовремя менять курс.

V-образный или подковообразный слив по течению . Если ступенька слива имеет выступ, направленный по течению, то по обе стороны от нее образуются косые бочки с боковым сносом к вершине этого выступа. В этой точке, как правило, и выходит основная струя.

V-образный или подковообразный слив против течения . Под такими сливами образуется котел , а по обеим сторонам слива возникает мощный боковой снос в направлении вершины слива. Дно под таким сливом часто бывает засорено скальными обломками, способными заклинить нос каяка.

Г-образный слив состоит из двух частей, повернутых друг к другу примерно под прямым углом. Такой слив образуется, когда часть русла перегорожена крупным камнем немного ниже основной ступеньки. Перед камнем вода тормозится и затем падает сбоку на основной, прямой слив. Попадание на сбойку этих двух струй практически неизбежно заканчивается переворотом. Под сливом образуется единая бочка с боковым сносом сначала поперек основного слива под самую сбойку, а затем поперек бокового — вниз по течению. Она очень несимметрична, и поэтому выбрасывает плывущие предметы достаточно быстро.

Наклонный сходящийся слив. Если V-образный слив, обращенный против течения, достаточно пологий, а скорость течения велика, то вместо котла образуется сбойка двух примерно равновеликих струй. Такая же ситуация возникает, например, когда часть потока непосредственно в сливе ударяет под острым углом в скальную стенку и отражается от нее. По существу, это обычная сбойка , но на фоне слива, при большой скорости потока, она становится намного сложнее.

Комбинированные сливы. Все вышеперечисленные типы могут соседствовать друг с другом, образуя сложный слив с самыми различными вариантами прохождения.

О структуре бочки и состоянии дна можно судить по вспененности потока, его однородности и характеру линии раздела между прямым и обратным течением ниже бочки.

Если поток содержит большое количество воздуха в виде мелких пузырьков, это свидетельствует о ровном дне и достаточно большой глубине. Бочка не распространяется на всю глубину потока, и под ней существует донная струя. Все это обещает вам мягкое приземление. Но, с другой стороны, такая однородная бочка бывает очень мощной, а в силу большого содержания воздуха она практически не дает опоры ни веслу, ни спасжилету.

Скальные обломки, спрятанные под такой бочкой, проявляют себя на поверхности в виде вертикальных восходящих течений ( «поганок» ) и других неоднородностей потока. Чрезвычайно сильно вспененная вода, многочисленные поганки и пульсирующие течения указывают на недостаточную глубину и большую вероятность встречи с подводными препятствиями.

Сильно вспененная бочка после крутопадающего слива обычно бывает очень глубокой и опасной; ее глубина может быть значительно больше, чем протяженность вниз по течению, так что вода циркулирует в ней скорее не по кругу, а по вертикальному эллипсу. Если же слив пологий, то такая бочка, как правило, оказывается более поверхностной

Источник