הנדסת נהרות - ויקיפדיה - River engineering

המאמר הזה צריך ציטוטים נוספים עבור אימות. אנא עזור שפר מאמר זה על ידי הוספת ציטוטים למקורות אמינים. ניתן לערער ולהסיר חומר שאינו ממקור. מצא מקורות: "הנדסת נהר"  – חֲדָשׁוֹת  · עיתונים  · ספרים  · מְלוּמָד  · JSTOR (מאי 2010) (למד כיצד ומתי להסיר הודעת תבנית זו)

ה נהר לוס אנג'לס מתועל בהרחבה עם סוללות בטון.

הנדסת נהרות הוא תהליך של התערבות אנושית מתוכננת במהלך, במאפייניו או בזרימתו של נהר מתוך כוונה לייצר תועלת מוגדרת כלשהי. אנשים התערבו במהלך הטבעי ובהתנהגותם של נהרות מאז ההיסטוריה שהוקלטה - לנהל את משאבי מים, כדי להגן מפני שיטפונות, או להקל על מעבר לאורך נהרות. מ רוֹמִי פעמים נהרות שימשו כמקור ל כוח הידראולי. מסוף המאה ה -20, נהר הַנדָסָה היה לו סְבִיבָתִי דאגה לתועלת אנושית רחבה יותר מיידית וכמה פרויקטים של הנדסת נהרות עסקו אך ורק בשיקום או הגנה על מאפיינים טבעיים בתי גידול.

הידרומודיפיקציה מקיפה את התגובה השיטתית לשינויים בגופי מים בנחל ולא בנהר כמו מימי החוף (שפכים ומפרצים) ואגמים. ארצות הברית. סוכנות להגנת הסביבה (EPA) הגדירה הידרומדיקציה כ"שינוי המאפיינים ההידרולוגיים של מימי החוף ולא החוף, אשר בתורו עלול לגרום להשפלת מקורות המים. "^[1] הנדסת נהרות הביאה לעיתים קרובות לתגובות שיטתיות לא מכוונות, כגון צמצום בית הגידול של דגים וחיות בר, ושינויים בטמפרטורת המים ודפוסי הובלת המשקעים.^[2]

החל מסוף המאה ה -20, תחום הנדסת הנהרות התמקד יותר בתיקון השפלות הידרומדיפיקציות ובמתן מענה שיטתי אפשרי לשינויים מתוכננים על ידי בחינת פלואיוויליות. גיאומורפולוגיה. גיאומורפולוגיה פלובלית היא המחקר כיצד נהרות משנים את צורתם לאורך זמן. גיאומורפולוגיה פלובלית היא הצטברות של מספר מדעים כולל ערוץ פתוח הידראוליקה, הובלת משקעים, הידרולוגיה, גיאולוגיה פיזיקלית, ו מעבר אֵקוֹלוֹגִיָה. הנדסת נהרות מנסה להבין גיאומורפולוגיה פלואיבית, ליישם שינוי פיזי ולשמור על ביטחון הציבור.^{[3]:3–13 אפס}

מאפייני נהרות

גודל הנהרות מעל כל אחד מהם שֶׁל גֵאוּת וְשֵׁפֶל מגבלה ומים מתוקים ממוצעים שלהם פְּרִיקָה הם מידתיים למידת האגנים שלהם ולכמות הגשם אשר לאחר נפילתם מעל אגן אלה, מגיעים לתעלות הנהר בקרקעית העמקים, באמצעותם הוא מועבר לים.^[4]

הידרוגרפיה של אגן פאנוני לפני תקנות הנהר והאגמים במאה ה -19.

ה נהר מיסיסיפי האגן הוא הגדול ביותר בארצות הברית.

ה אַגָן של נהר הוא מרחב הארץ שתוחם על ידי א פָּרָשַׁת הַמַיִם (נקרא "מחיצה" בצפון אמריקה) שעליו גשמים יורדים לכיוון הנהר החוצה את החלק התחתון של העמק, ואילו הגשם היורד במדרון הרחוק של קו פרשת המים זורם לנהר אחר המנקז אגן סמוך. אגן הנהרות משתנה במידה בהתאם לתצורת המדינה, החל מאזורי הניקוז הלא משמעותיים של נחלים העולים על קרקע גבוהה מאוד ליד החוף וזורמים ישר לים, עד לפסים עצומים של יבשות גדולות, שם נהרות עולים על מורדות רכסי הרים הרחק בפנים הארץ חייבים לחצות רצועות עצומות של עמקים ומישורים לפני שהם מגיעים לאוקיאנוס. גודלו של אגן הנהרות הגדול ביותר בכל מדינה תלוי במידת היבשת בה היא ממוקמת, במיקומה ביחס לאזורים ההרריים שבהם בדרך כלל נהרות נובעים והים שאליו הם זורמים, והמרחק בין מָקוֹר והיציאה לים הנהר שמנקז אותה.^[4]

ה קצב הזרימה של נהרות תלוי בעיקר בנפילתם, המכונה גם שיפוע או שיפוע. כאשר לשני נהרות בגדלים שונים יש את אותה נפילה, לנהר הגדול יותר יש זרימה מהירה יותר, מכיוון שהפיגור שלו על ידי חיכוך על מצעיו וגדותיו הוא פחות פרופורציונאלי לנפחו מאשר במקרה של הנהר הקטן יותר. הנפילה הזמינה בקטע של נהר תואמת בערך לשיפוע הארץ שהיא חוצה; כאשר נהרות עולים קרוב לחלק הגבוה ביותר באגנים שלהם, בדרך כלל באזורים הרריים, נפילתם מהירה בסמוך למקורם ומתמעטת בהדרגה, עם אי סדירות מדי פעם, עד שבמישור החוצה לאורך החלק האחרון של מסלולם, נפילתם בדרך כלל הופכת למדי עָדִין. לפיכך, באגנים גדולים נהרות מתחילים ברוב המקרים כמו זרמים עם זרימה משתנה מאוד, וסיים כנהרות זורמים בעדינות עם פריקה סדירה יחסית.^[4]

מבני בקרת שיטפונות ב מחסום התמזה בלונדון.

הזרימה הלא סדירה של נהרות לאורך מהלכם מהווה אחד הקשיים העיקריים בהגות עבודות למיתון הצפות או להגדלת יכולות הניווט של נהרות. בארצות טרופיות הנתונות לגשמים תקופתיים הנהרות נמצאים ב הצפה במהלך עונת גשמים וכמעט אין להם זרימה במהלך שארית השנה, בעודם מְמוּזָג באזורים, שבהם הגשמים מפוזרים באופן שווה יותר לאורך השנה, אידוי גורם לכך שהגשם הזמין יהיה הרבה פחות במזג אוויר קיצי חם מאשר בחודשי החורף, כך שהנהרות נופלים לשלב הנמוך שלהם בקיץ ועלולים מאוד להיות בשיטפון בחורף. למעשה, עם אקלים ממוזג, השנה יכולה להיות מחולקת לעונה חמה וקרה, המשתרעת ממאי עד אוקטובר ונובמבר עד אפריל ב חצי הכדור הצפוני בהתאמה; הנהרות נמוכים ושיטפונות מתונים הם תופעות נדירות בתקופה החמה, והנהרות גבוהים ונתונים לשיטפונות עזים מדי פעם לאחר גשמים ניכרים בתקופה הקרה ברוב השנים. היוצאים מן הכלל היחיד הם נהרות שמקורם בין הרים עטויים שלג תמידי וניזונים מאתם קרחונים; שיטפונותיהם מתרחשים בקיץ מהתמוססות שלג וקרח, כפי שהדגימה רון מעל ה אגם ז'נבה, וה ארווה שמצטרף אליו למטה. אך גם נהרות אלה עלולים לשנות את זרימתם על ידי זרם היובלים בכפוף לתנאים שונים, כך שהרון למטה ליון יש שפיכה אחידה יותר מרוב הנהרות, מכיוון ששיטפונות הקיץ של הארווה מנוגדים במידה רבה על ידי השלב הנמוך של סון זורם אל הרון בליון, אשר שיטפונותיה בחורף כאשר הארווה, להיפך, נמוך.^[4]

מכשול רציני נוסף שנתקל בהנדסת נהרות מורכב מכמות גדולה של בְּלִית הם מביאים בזמן שיטפון, שמקורם בעיקר בהתפרקות שכבות השטח של הגבעות והמדרונות בחלקים העליונים של העמקים על ידי קרחונים, כְּפוֹר וגשם. כוחו של א נוֹכְחִי להובלת חומרים משתנה בהתאם מְהִירוּת, כך שטורמים עם נפילה מהירה ליד מקורות הנהרות יכולים להפיל סלעים, סלעים וגדולים אבנים, שהם במעלות הקרקע על ידי התשה במהלך שלהם הלאה צִפחָה, חָצָץ, חוֹל ו טִין, במקביל לירידה ההדרגתית בסתיו, וכתוצאה מכך בכוח המוביל של הזרם. לפיכך, בתנאים רגילים, רוב החומרים המופלים מהאדמות הגבוהות בפלגי מים זורמים מועברים על ידי הנהר הראשי לים, או מפוזרים חלקית מעל שטחים. סחף מישורים בשיטפונות; גודל החומרים היוצרים את מצע הנהר או המובל על ידי הנחל מצטמצם בהדרגה עם המשך הים, כך שב נהר פו באיטליה, למשל, חלוקי נחל וחצץ נמצאים כ -140 קילומטרים מתחת טורינו, חול לאורך 100 הקילומטרים הבאים, וסחף ובוץ ב -110 הקילומטרים האחרונים (176 ק"מ).^[4]

שיטות

ניתן לחלק שיפורים לאלה שמטרתם לשפר את זרימת הנהר, במיוחד בתנאי שיטפון, ואלו שמטרתם לעכב את הזרימה, בעיקר למטרות ניווט, אם כי ייצור חשמל הוא לעתים קרובות גורם חשוב. הראשון ידוע בארה"ב בשם תיעול והאחרון מכונה בדרך כלל בִּיוּב.

ערוץ

זרם ערוץ (סכלר רץ ) ב דנוויל, פנסילבניה

צמצום אורך הערוץ באמצעות החלפת חתכים ישרים במסלול מפותל הוא הדרך היחידה בה ניתן להגדיל את הנפילה האפקטיבית. זה כרוך באובדן קיבולת כלשהו בערוץ כולו, ובמקרה של נהר גדול עם זרימה ניכרת קשה מאוד לשמור על חתך ישר בגלל נטיית הזרם לכרסם את הגדות ולהקים שוב מִתפַּתֵל עָרוּץ. גם אם הקיצוץ נשמר על ידי הגנה על הבנקים, הוא עלול לייצר שינויים צורות ולהעלות את מפלס השיטפון בערוץ ממש מתחת לסיומו. אף על פי כן, היכן שהנפילה הזמינה קטנה במיוחד, כמו ביבשה שהושבה במקור מהים, כמו האנגלים פנלנדס וכאשר, כתוצאה מכך, הניקוז הוא במידה רבה נוצרו תעלות מלאכותיות וישרות לנהרות. בגלל הערך הנתפס בהגנה על אדמות פוריות ונמוכות אלה מפני הצפה, הובאו תעלות ישרות נוספות להזרמת גשמים, המכונות נקזים בגדר. אפילו שינוי נרחב של מסלול נהר בשילוב עם הגדלת תעלה מייצר לעתים קרובות רק צמצום מוגבל של נזקי שיטפון. כתוצאה מכך, שיטפונות כאלה תואמים רק את ההוצאות הכרוכות בכך^[4] כאשר נכסים משמעותיים (כגון עיירה) נמצאים בסכנה. בנוסף, גם בהצלחה, עבודות שיטפון כאלה פשוט יכולות להעביר את הבעיה במורד הזרם ולאיים על עיר אחרת. עבודות שיטפון אחרונות באירופה כללו שִׁחזוּר משטחי שיטפון טבעיים ומסלולים מפותלים, כך שמי שיטפון מתאפקים ומשתחררים לאט יותר.

הסרת חסימות, טבעיות או מלאכותיות (למשל גזעי עצים, סלעים והצטברות חצץ) מערוץ נהר מספקת אמצעי פשוט ויעיל להגדלת יכולת הפריקה של תעלה. הסרות כאלה יפחיתו את גובה השיטפונות במעלה הזרם. כל מניעה לזרימה, באופן פרופורציונאלי למידתה, מעלה את מפלס הנהר שמעליו כדי לייצר את הנפילה המלאכותית הנוספת להעברת הזרימה בערוץ המוגבל, ובכך להפחית את הנפילה הכוללת.^[4]

התערבות אנושית משנה לעיתים מבלי משים את מסלולו או מאפייניו של נהר, למשל על ידי הכנסת חסימות כמו אשפה לכרייה, שערי סחורות לטחנות, מלכודות דגים, מזחים רחבים יתר על המידה לגשרים וזרמים מוצקים. על ידי פגיעה בזרימה אמצעים אלה יכולים להעלות את מפלס השיטפון במעלה הזרם. התקנות לניהול נהרות עשויות לכלול איסורים מחמירים ביחס לנהרות זיהום, דרישות להגדלה דרכי פתיחה והרמת שערי חובה למעבר שיטפונות, סילוק מלכודות דגים, אשר לעתים קרובות נסתרים על ידי עלים וזבל צף, צמצום במספר ורוחב הגשר מזחים כאשר נבנה מחדש, והחלפת מטלטלין זירות ליורשים מוצקים.^[4]

על ידי התקנה מדדים בנהר גדול למדי ויובליו בנקודות מתאימות, ושומר רישום רציף במשך זמן מה על גבהי המים בתחנות השונות, עליית השיטפונות בפלגים השונים, התקופות שהם לוקחים במעבר לתחנות מוגדרות על הנהר הראשי, וההשפעה שהם מפעילים באופן ניכר על גובה השיטפונות במקומות אלה, ניתן לברר. בעזרת רישומים אלה, ועל ידי התבוננות בזמנים ובגבהים של העלייה המקסימלית של שיטפון מסוים בתחנות ביובלים השונים, זמן ההגעה והגובה של ראש השיטפון בכל תחנה בנהר הראשי יכולים ניתן לחזות בדיוק מדהים יומיים או יותר לפני כן. על ידי מסירת הפרטים הללו אודות שיטפון גבוה למקומות בנהר התחתון, שומרי הזחל מאפשרים לפתוח במלואם את הזירות הנוספות לפני כן בכדי לאפשר את מעבר השיטפון, ותושבי הסביבה זוכים להתראה בזמן מפני ההצפה הממשמשת ובאה.^[4]

כאשר חלקים של עיירה לצד הנהר ממוקמים מתחת לרמת השיטפון המקסימלית, או כאשר חשוב להגן על אדמה הסמוכה לנהר מפני הצפות, יש להפנות את הצפת הנהר לסכר שיטפון או להסתגר ברציפות. סוללות בשני הצדדים. על ידי הצבת סוללות אלה מעט משולי אפיק הנהר, ניתן ערוץ שיטפונות רחב להזרמת הנהר ברגע שהוא עולה על גדותיו, תוך השארת הערוץ הטבעי ללא שינוי לזרימה הרגילה. סוללות נמוכות עשויות להספיק כאשר יש לא לכלול רק שיטפונות קיץ יוצאי דופן בכרי הדשא. לעתים הסוללות מוגבהות מספיק גבוהות בכדי לשמור על השיטפונות ברוב השנים, בעוד שניתן להימלט מהשיטפונות הנדירים, הגבוהים במיוחד, במקומות מיוחדים בסוללות, שם נשמרת משטח הזרם המנפיק, וההצפה של האדמה הסמוכה הכי פחות מזיקה. באופן זה, נמנעת העלות המוגברת של הסוללות מעל לרמה הגבוהה ביותר של ההתרחשות הנדירה, כמו גם הסכנה לפריצות בבנקים מעליית שיטפונות גבוהה במיוחד ומהירה, עם השפעותיהם הרות אסון.^[4]

אפקטים

התנגדות חמורה ביותר להיווצרות סוללות רצופות וגבוהות לאורך נהרות המפילות כמויות ניכרות של חומרי גלם, במיוחד ליד מקום בו נפילתם הופחתה בפתאומיות בירידה ממדרונות ההרים אל מישורי הסחף, היא הסכנה בהעלאת מיטתם על ידי פיקדון, מה שמייצר עלייה ברמת השיטפון, ומחייב העלאת הסוללות אם ניתן למנוע הצפות. מקטעים אורכיים של נהר פו, שנלקחו בשנים 1874 ו -1901, עולה כי מיטתו הוגבהה באופן מהותי בתקופה זו ממפגש ה טיצ'ינו למתחת קרנלה, למרות פינוי המשקעים שנגרם בעקבות הפרצה.^{[צורך בציטוט ]} לכן, השלמת הסוללות יחד עם העלאתן רק יחמירו בסופו של דבר את פגיעות ההצפות שתוכננו למנוע, מכיוון שבריחת שיטפונות מהנהר המוגבה חייבת להתרחש במוקדם או במאוחר.^[4]

בבריטניה האשימו בעיות של הצפה של נכסים מקומיים בסביבות המאה ה -21^{[על ידי מי? ]} על לא מספיק תכנון בקרות שאפשרו התפתחות במישורי שיטפון. זה חושף את התכונות במישור השיטפון לשיטפון, והחלפת הבטון לשכבות טבעיות מזרזת את זרימת המים, מה שמגדיל את סכנת ההצפה במורד הזרם. בתוך ה מערב מערב ארצות הברית ובדרום ארצות הברית המונח לאמצעי זה הוא תיעול. חלק גדול ממנו נעשה בחסותו או בהנחייתו הכללית של צבא ארצות הברית חיל המהנדסים. אחד האזורים המתוקשרים ביותר בארצות הברית הוא מערב טנסי, שבו כל זרם מרכזי למעט חריג אחד ( נהר האצ'י ) אושר באופן חלקי או מלא.^{[צורך בציטוט ]}

יתרונות

ערוץ של זרם עשוי להתבצע מכמה סיבות. האחת היא להפוך זרם למתאים יותר לניווט או לניווט על ידי ספינות גדולות יותר עם טיוטות עמוקות. דבר נוסף הוא הגבלת מים לאזור מסוים באדמות הקרקעיות הטבעיות של הנחל כך שניתן יהיה להעמיד לרוב את האדמות הללו לחקלאות. סיבה שלישית היא בקרת שיטפונות, עם הרעיון לתת לנחל ערוץ מספיק גדול ועמוק, כך שהצפה מעבר לגבולות אלה תהיה מינימלית או לא קיימת, לפחות על בסיס שגרתי. אחת הסיבות העיקריות היא להפחית את הטבעי שְׁחִיקָה; כאשר נתיב מים טבעי מתעקל קדימה ואחורה, הוא בדרך כלל משקע חוֹל ו חָצָץ בחלק הפנימי של הפינות בהן המים זורמים לאט, וחותכים חול, חצץ, תַשׁתִית, ויקר רוֹבֶד קַרקַע עֶליוֹן מהפינות החיצוניות בהן הוא זורם במהירות עקב שינוי כיוון. בניגוד לחול וחצץ, האדמה העליונה שנשחקת לא מופקדת בחלק הפנימי של הפינה הבאה של הנהר. זה פשוט נשטף.

חסרונות

לתיעול יש כמה השפעות צפויות ושליליות. אחד מהם הוא אובדן ביצות. שטחי ביצה הם בית גידול מצוין עבור צורות רבות של חיות בר, ובנוסף משמשים כ"פילטר "עבור חלק ניכר ממים מתוקים העולמיים. אחרת היא העובדה שזרמים מתועלים מיושרים כמעט תמיד. למשל, התיעול של פלורידה נהר קיסימי צוטט כגורם התורם לאובדן שטחי ביצות.^[5] יישור זה גורם לנחלים לזרום במהירות רבה יותר, מה שעלול, במקרים מסוימים, להגביר מאוד את שחיקת הקרקע. זה יכול גם להגביר את השיטפונות במורד הזרם מהאזור המתועל, מכיוון שכמויות מים גדולות יותר מהמהירות הרגילה יכולות להגיע לנקודות חנק בפרק זמן קצר ממה שהן היו עושות אחרת, עם השפעה נטו של בקרת שיטפונות באזור אחד שבא על חשבון של שיטפונות מחמירים מאוד באחרת. בנוסף, מחקרים הראו כי תיעול נחלים מביא לירידה באוכלוסיות דגי הנהרות.^{[3]:3–1 עף}

מחקר משנת 1971 נהר שריטון בצפון מיזורי, ארצות הברית, מצאה כי בקטע הנהר התעלה יש רק 13 מיני דגים, ואילו בפלג הטבעי של הנחל היו 21 מיני דגים.^[6] הביומסה של דגים הניתנים לתפיסה בקטעי הנהר הייתה טבועה ב -80 אחוז פחות מאשר בחלקים הטבעיים של אותו נחל. אובדן זה של מגוון הדגים והשפע נחשב להתרחש בגלל צמצום בית הגידול, חיסול ריפלים ובריכות, תנודות גדולות יותר של מפלסי הנחל וטמפרטורת המים, ומצעים משתנים. קצב ההתאוששות של זרם לאחר חפירתו הוא איטי ביותר, כאשר זרמים רבים לא מראים התאוששות משמעותית 30 עד 40 שנה לאחר תאריך הערוץ.^[7]

מדיניות מודרנית בארצות הברית

מהסיבות שצוינו לעיל, בשנים האחרונות צומצם מאוד ערוץ הזרם בארה"ב, ובמקרים מסוימים אף התהפך חלקית. בשנת 1990 ממשלת ארצות הברית פרסם "ללא הפסד נקי מדיניות של ביצות ", לפיה פרויקט ערוץ זרמים במקום אחד חייב להיות מקוזז על ידי יצירת שטחים חדשים בשטח אחר, תהליך המכונה" הפחתה ".^{[8][צריך לעדכן ]}

הסוכנות הגדולה המעורבת באכיפת מדיניות זו היא אותה חיל מהנדסים של הצבא, שהיה במשך שנים רבות היזם העיקרי של ערוץ רחב היקף. לעיתים קרובות, במקרים שבהם מותר תעלה, ניתן להתקין סלעים במיטת התעלה החדשה כך שמהירות המים תואט, והתעלות עשויות להיות עקומות במכוון גם כן. בשנת 1990 ארה"ב קוֹנגרֶס העניק לחיל הצבא מנדט ספציפי לכלול הגנת הסביבה במשימתו, ובשנת 1996 אישר לחיל לבצע פרויקטים של שיקום.^[9] ארצות הברית. חוק מים נקיים מסדיר היבטים מסוימים של ערוץ על ידי דרישה לגופים שאינם פדרליים (כלומר מדינה ו מְקוֹמִי ממשלות, צדדים פרטיים) להשיג אישורים עבור חפירה ופעולות מילוי. האישורים ניתנים על ידי חיל הצבא בהשתתפות ה- EPA.^[10]

תיעול נהרות

קטע ערוץ של נהר פלויד ב סו סיטי, איווה

קטע מתועל של דרום פורק של נהר העורב ב מחוז מייקר, מינסוטה

ערוץ גדול מוקדם בוצע על ידי יוהאן גוטפריד טולה על הריין העליון.

לנהרות שההזרמה שלהם עשויה להיות קטנה למדי בשלב הנמוך שלהם, או שיש להם נפילה גדולה במקצת, כנהוג בחלקם העליון של הנהרות, לא ניתן לתת עומק הולם לניווט אך ורק על ידי עבודות המסדירות את הזרימה; יש להעלות את רמת הקיץ הרגילה שלהם על ידי השבת הזרימה עם גיחים במרווחים על פני הערוץ, בעוד ש לנעול יש לספק לצד הגיר, או בערוץ צדדי, בכדי לספק מעבר של כלים. נהר הופך בכך לרצף של מפלס למדי מגיע עולה במדרגות במעלה הזרם, ומספק ניווט במים דוממים בהשוואה לתעלה; אבל זה שונה מתעלה בהכנסת גיחות לשמירה על מפלס המים, בהוראת הזרמה קבועה של הנהר בזרמים ובשני אדני המנעולים מונחים באותה מפלס במקום אדן עליון מורם מעל התחתון עד לעלייה במנעול, כרגיל בתעלות.^[4]

תיעול מבטיח עומק זמין מובהק לניווט; וזרם הנהר בדרך כלל מספיק בשמירה על מפלס המים המושקע, כמו גם לספק את המים הדרושים לנעילה. אולם הניווט עשוי להיפסק במהלך ירידת השיטפונות הגבוהים, שבמקרים רבים מתנשאים מעל המנעולים; והוא נעצר בהכרח באקלים קר בכל הנהרות על ידי כפור ארוך וחמור, ובמיוחד על ידי קרח. נהרות קטנים רבים, כמו תמזה מעל גבול הגאות והשפל, הועברו לניווט באמצעות תיעול, וכמה נהרות גדולים למדי סיפקו בכך עומק טוב לספינות למרחקים ניכרים בפנים הארץ. כך התועלת סיין הבטיח עומק ניווט של 10¹⁄₂ רגליים (3.2 מטר) מגבול הגאות והשפל שלה עד פריז, מרחק 135 מייל ועומק 6³⁄₄ רגליים (2.06 מטר) עד מונטרו, 62 קילומטרים גבוה יותר.^[4]

עבודות ויסות (בקרת זרימה ועומק)

יניקה מַחְפֵּר דוֹבְרָה על נהר הוויסלה, ורשה, פּוֹלִין.

דוברת חפירת יניקה נוספת על נהר הוויסלה, ורשה, פולין.

ככל שנהרות זורמים הלאה לכיוון הים, הם חווים ירידה ניכרת בנפילתם, וגידול פרוגרסיבי באגן אותו הם מנקזים, עקב זרם רצף של יובליהם השונים. כך, הזרם שלהם הופך בהדרגה לעדין יותר ופריקתם גדולה יותר בנפח ופחות נתונה לשינויים פתאומיים; וכתוצאה מכך הם מתאימים יותר לניווט. בסופו של דבר, נהרות גדולים, בתנאים נוחים, מספקים לעיתים קרובות כבישים טבעיים חשובים לניווט היבשה בחלק התחתון של מסלולם, כמו למשל ריין, ה הדנובה וה מיסיסיפי. עבודות הנדסת נחלים נדרשות רק כדי למנוע שינויים במהלך הנחל, לווסת את עומקו ובעיקר לתקן את תעלת המים הנמוכים ולרכז את הזרימה בו, כדי להגדיל עד כמה שניתן את העומק הניווט ב השלב הנמוך ביותר של מפלס המים.

עבודות הנדסיות להגברת יכולת הניווט של נהרות ניתנות לביצוע רק בנהרות גדולים עם נפילה מתונה ופריקה הוגנת בשלב הנמוך ביותר, שכן עם נפילה גדולה הזרם מהווה מכשול גדול לניווט במעלה הזרם, ויש בדרך כלל שינויים גדולים במפלס המים, וכאשר הפריקה נעשית קטנה מאוד בעונה היבשה. אי אפשר לשמור על עומק מים מספיק בתעלה עם מים נמוכים.^[4]

האפשרות להבטיח אחידות עומק בנהר על ידי הורדת הצורות החוסמות את התעלה תלויה באופי הצבעים. רך לַהֲקָה על מצע הנהר נובע מהפקדה מירידה במהירות הזרימה, שנוצרת על ידי הפחתה בנפילה והרחבת הערוץ, או מאובדן ריכוז סריקת הזרם הראשי שעובר מאחד בנק קעור למשנהו בצד הנגדי. הורדת טיסה שכזו על ידי חפירה רק משפיעה על העמקה זמנית, כי היא נוצרת במהרה מהגורמים שיצרו אותה. הסרת יתר על כן של החסימות הסלעיות במפלים, אם כי הגדלת העומק והשוואת הזרימה במקומות אלה, מייצרת הנמכה של הנהר מעל המפלים על ידי הקלה בזרימה, מה שעלול לגרום להופעת צורות רעננות בשפל שלב הנהר. עם זאת, כאשר שוניות סלעיות צרות או צורות קשות אחרות נמתחות על קרקעית נהר ומציבות מכשולים בפני השחיקה על ידי זרם החומרים הרכים היוצרים את מצע הנהר מעל ומתחת, הסרתם עשויה להביא לשיפור מתמיד על ידי אפשרות הנהר להעמיק את מיטתו על ידי סריקה טבעית.^[4]

יכולתו של נהר לספק נתיב מים לניווט במהלך הקיץ או לאורך העונה היבשה תלויה בעומק שניתן לאבטח בערוץ בשלב הנמוך ביותר. הבעיה בעונה היבשה היא הפרשות קטנות ומחסור בסריקות בתקופה זו. פיתרון אופייני הוא להגביל את רוחב תעלת המים הנמוכים, לרכז את כל הזרימה בתוכה, וגם לתקן את מיקומו כך שייגרף מדי שנה על ידי השיטפונות העוקבים אחר החלק העמוק ביותר של המיטה לאורך קו הזרם החזק ביותר. זה יכול להיעשות על ידי סגירת תעלות מים נמוכות בת עם גבעות לרוחבם, וצמצום התעלה בשלב הנמוך על ידי דיכאות צולבות נמוכות המשתרעות מגדות הנהר במורד המדרון ומצביעות מעט במעלה הנחל כדי לכוון את המים. זורם מעליהם לערוץ מרכזי.^[4]

שפכי שפכים

צורכי הניווט עשויים גם לדרוש כי תעלה יציבה, רציפה, ניווט, מהנהר הניווט למים עמוקים בפתחו של שֶׁפֶך. האינטראקציה של זרימת הנהר ו גאות צריך להיות מעוצב על ידי מחשב או על ידי שימוש בדגמי קנה מידה, מעוצב לתצורת שפך הנהר הנבדק ומשחזר במינימום את גאות ושפל הזרמים וזרמת מים מתוקים מעל מצע של חול דק מאוד, שבו קווים שונים של קירות אימון יכולים להיות מוכנס ברציפות. הדגמים צריכים להיות מסוגלים לספק אינדיקציות יקרות ערך לגבי ההשפעות והיתרונות ההשוואתיים של התוכניות השונות המוצעות לעבודות.^[4]

ראה גם

• סריקת גשר
• בקרת שטפונות

הפניות

קישורים חיצוניים

• חיל המהנדסים של צבא ארה"ב - תוכנית עבודות אזרחיות
• מורפולוגיה של נהר ושיקום נחלים - הידרולוגיה של Wildland ב ספריית הקונגרס ארכיוני אינטרנט (בארכיון 13/08/2002)