溺水机器：低头坝的危险

大坝提供各种各样的水电站以防洪对市政和工业用途储存水。但是当大坝的有用目的消失时，结构本身仍然存在。水坝有各种形状和尺寸，但与您可能的想法相反，最危险的水坝往往是最小的。

低头坝，有时简单地称为堰，是一种小结构，占少量水，​​跨越河流或溪流的宽度。通常由混凝土制成，低压坝的目的是在河上升起上游的水位。这可以通过船舶协助渠道导航，为发电水电造成一滴水，并在摄入量提供供水和灌溉的水。多年来已经建造了数千个这些结构，以利用天然水道和河流。

当磨机和工厂经常依靠水电驾驶磨轮和其他设备时，低头坝施工的鼎盛时期实际上是在18世纪。这是在广泛采用电力之前移动水的移动水是大量可用的最一致的功率源。这些老磨坊和工厂中的大多数都已经过去了，而且仍然存活的人肯定不依赖于电力的水。这意味着许多物业所有者被迫维护这些旧结构，即不再具有任何实际使用。或者更常见，更糟糕的是，这些水坝被他们的主人遗弃，逐渐被堕落。

在美国，大坝安全法规主要关注大坝突破并导致下游洪水的可能性。但是，由于低头坝相对较短，因此突发造成危险最小的危险，因此大多数国家不会跟踪这些小型结构。而且，特别是如果他们被遗弃，那么对业主执行维护要求可能很困难。但是，即使他们在发生违规行为的情况下造成危险很小，低头坝就会创造一个公共安全问题，这引起了美国更多的死亡事件。过去20年来的所有大坝失败都要。要了解原因，我们首先需要了解一点关于开放通道液压。

如果您没有看到液压跳跃的视频，我将在此总结一下。如果您想了解更多信息，请返回并查看该视频。开放通道流 - 没有限制在管道内的流动 - 与其行为的速度有一个非常重要的财产。缓慢，宁静的流动水被称为亚临界，因为波的波浪比流速快速传播。快速移动的水是超临界，因为波浪比流速移动慢。任何时候超临界流遇到亚临界流，形成了一种称为液压跳跃的有趣现象。

低头坝几乎总是具有上游的子临界流量。流量深刻，慢，宁静，因为它可以进入大坝。但随着流量通过堰，它升起速度并变得超临界。当这种超临界流量过渡到下游较慢的移动水中的亚临界流量时，它会产生液压跳跃，因为您可以在我的模型水槽中看到这里。很容易看出为什么这些类型的结构可能对使用水道进行娱乐的人构成威胁。任何带有快速移动水和高湍流的位置都可能对游泳者或皮划艇运动员危险，但这种液压跳跃的位置可以将易于风险的风险转化为几乎默认的方式。

大坝下游的流动的深度称为尾水，它控制液压跳跃的位置。在我的模型中，我可以通过添加或删除这些止挡来调整尾水的高度。当尾水很低时，液压跳跃从大坝之间形成。这是一种完全发育的跳跃，遵循传统的形状和流动模式。如果我把这块木头送到皮划艇服装，它会经历一些湍流，因为它通过堰和跳跃，但是，在下游逃逸的麻烦并没有太多麻烦。

但是，随着尾翼的上升，跳跃移动更靠近水坝。最终，如果尾水足够高，液压跳跃将到达大坝。这种情况被称为淹没或淹没的跳跃。它可能看起来很无害，但这是事情变得危险。让我们掉下我们的皮划艇代理人来看看为什么。浸没式液压跳跃在大坝下游产生一个再循环区域，有时被称为“守门员”，因为明显的原因。下游液压跳跃表面的射流导致沸点。有时这很容易看到，有时它不是。无论哪种方式，如果能够超越这种沸点，那么物体或人们就可以逃脱淹没的液压跳跃。而且，从下游接近淹没跳跃的任何救援人员都会使液压自身绘制进入液压的风险。

陷阱重建的再循环电流是危险的，而且还有其他因素有助于低头坝的危险。这些电流还捕获了强大的液压力和大坝的硬混凝土表面之间的大碎屑，可以将有人困在守门员中。水往往是寒冷的，增加了体温过低的潜力和进一步的迷失化。液压跳跃夹带的湍流大量空气，减少了游泳运动员的浮力。而且，低头坝经常跨越河的整个宽度，这意味着附近没有水，可以用作一个安全的避风港。这正是为什么低头坝被称为完美的溺水机器。所有这些因素都在一起创造了一个几乎不可能生存的情况。

有很多方法可以减轻这个问题。最简单的选择只是为了让人们远离这些结构。有些州要求建立排除区，以确保皮划艇运动员安全地搬迁，而不是试图运行它们。良好的标牌和浮标作为警告有时足以让人们安全。另一种选择是修改结构以减少再循环电流的可能性。研究人员提出了对现有水坝的各种改造，以改善尾水的流动条件。当然，解决问题的最明显（但最昂贵的）方式是完全删除这些水坝。在许多情况下，他们不再提供重要的作用，除去水坝可以帮助恢复生态系统，并改善除去危险之外的水生物种的连通性。如果您正在使用低头大坝的河流游泳或划稻河，不要低估这些强大的液压力量的危险。河上的不同流动条件可以大大改变液压跳跃的行为，正如我们所看到的那样，所以要小心。谢谢你的看，让我知道你的想法！

Bruce Tschantz博士博士在低头坝上是公共安全主题的领先专家。他的网站已被删除，但大多数内容被复制到Asdso网站。它是一个很好的资源，许多外部链接有更多信息。

Ed Kern和John Puymon建立了一个在低头坝上发生的死亡人的GIS数据库。

Ed Kern还具有一系列优秀的YouTube视频，了解有关低头坝的危险，包括具有不同尾翼条件的实验室水槽的镜头。