3. Dams and Spillways, Water Resources Engineering, CE 4005 Same as CV 4005

Rajasthan Polytechnic (BTER) February 27, 2025

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Written by Garima Kanwar | Blog: Rajasthan Polytechnic

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Subject: Water Resources Engineering, CE 4005 Same as CV 4005

Branch: Civil Engineering 🏗️
Semester: 4th Semester 📚

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3. बांध और स्पिलवे (Dams and Spillways) 🏞️💧

बांध और स्पिलवे जल संसाधन इंजीनियरिंग के महत्वपूर्ण घटक हैं, जो पानी को संग्रहीत करने, बाढ़ को रोकने और सिंचाई, जल विद्युत उत्पादन और अन्य उद्देश्यों के लिए पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने में उपयोगी होते हैं। आइए इन अवधारणाओं को विस्तार से समझें।

3.1 बांध और इसका वर्गीकरण 🏞️

बांध एक संरचना है जो पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए बनाई जाती है, मुख्य रूप से जलाशय बनाने, बाढ़ को रोकने या जल विद्युत उत्पादन के लिए। बांधों का वर्गीकरण सामग्री, डिज़ाइन और कार्य के आधार पर किया जाता है।

3.1.1 मिट्टी के बांध (Earthen Dams) 🌾🌍

मिट्टी के बांध मुख्य रूप से प्राकृतिक सामग्री जैसे मिट्टी, चिकनी मिट्टी और पत्थरों से बने होते हैं। ये सबसे सामान्य प्रकार के बांध होते हैं, विशेष रूप से कृषि और बाढ़ नियंत्रण उद्देश्यों के लिए।

  • संरचना: मिट्टी के बांध में संकुचित मिट्टी या पृथ्वी का उपयोग होता है, और इसके दोनों किनारों पर ढलान होते हैं ताकि कटाव से बचा जा सके।
  • लाभ: कम लागत, बहुत अधिक मिट्टी सामग्री उपलब्ध होने पर बनाए जा सकते हैं, और दबाव का सामना करने के लिए अच्छा लचीलापन होता है।
  • उदाहरण: ओरविल बांध (California, USA) एक मिट्टी का बांध है और यह अमेरिका के सबसे बड़े बांधों में से एक है।

3.1.2 गुरुत्वाकर्षण बांध (मेसनरी और कंक्रीट) 🧱🏗️

गुरुत्वाकर्षण बांध को पानी के दबाव का सामना करने के लिए उनके अपने वजन से डिजाइन किया जाता है। ये मुख्य रूप से ईंट या कंक्रीट सामग्री से बने होते हैं और आमतौर पर ऐसे क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं, जहां पानी का प्रवाह अधिक होता है।

  • मेसनरी गुरुत्वाकर्षण बांध: यह पत्थर या ईंट से बने होते हैं और पानी के क्षैतिज दबाव का सामना करने के लिए डिजाइन किए जाते हैं।

  • कंक्रीट गुरुत्वाकर्षण बांध: यह कंक्रीट से बने होते हैं और बड़े पैमाने पर जलाशय और जल विद्युत उत्पादन के लिए उपयोग किए जाते हैं।

  • संरचना: इन बांधों का मोटा आधार होता है और ये ऊपर की ओर संकुचित होते हैं, जिससे त्रिकोणीय आकार बनता है। बांध पानी को रोकने के लिए पूरी तरह से अपने वजन पर निर्भर होते हैं।

  • उदाहरण: हूवर डेम (Hoover Dam) अमेरिका का प्रसिद्ध कंक्रीट गुरुत्वाकर्षण बांध है, जो जल विद्युत उत्पादन के लिए बनाया गया है।

3.2 मिट्टी के बांध 🌍💧

मिट्टी के बांधों का निर्माण:

  • उपयोग की जाने वाली सामग्री: इन बांधों को मिट्टी, चिकनी मिट्टी, बालू, और बजरी जैसी सामग्री से बनाया जाता है। इसके अंदर का हिस्सा अक्सर अपारदर्शी सामग्री से बना होता है, ताकि पानी रिसाव न हो।

  • मिट्टी के बांध के प्रकार:

    1. होमोजिनियस बांध: पूरे बांध संरचना में एक ही सामग्री का उपयोग किया जाता है।
    2. ज़ोनयुक्त बांध: बांध के विभिन्न भागों में विभिन्न प्रकार की सामग्री का उपयोग किया जाता है (अपरदर्शी कोर, संक्रमण क्षेत्र, और पारगम्य बाहरी खोल)।

  • कार्यप्रणाली: मिट्टी की सामग्री का वजन और संरचना पानी को रोकने का काम करती है और रिसाव को रोकने के लिए बहुत अधिक संकुचन की आवश्यकता होती है।

  • लाभ:

    1. निर्माण में कम लागत।
    2. कंक्रीट बांधों की तुलना में भूकंपीय गतिविधियों को बेहतर सहन कर सकते हैं।
    3. मरम्मत करना आसान।

  • नुकसान:

    1. यदि उचित रूप से रखरखाव नहीं किया जाए तो कटाव हो सकता है।
    2. भारी वर्षा या बाढ़ के दौरान नुकसान हो सकता है।

  • उदाहरण: काक्रापार बांध (India) एक मिट्टी का बांध है, जो सिंचाई और बाढ़ नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है।

3.3 स्पिलवे (Spillways) 🌊🚰

स्पिलवे वह संरचना है जो बांध से अतिरिक्त पानी को निकलने की अनुमति देती है। स्पिलवे का मुख्य उद्देश्य बांध को ओवरटॉपिंग से बचाना है, जिससे बांध का क्षरण या विफलता हो सकती है।

  • उद्देश्य: जब जलाशय भर जाता है या जब भारी वर्षा के कारण पानी का स्तर तेज़ी से बढ़ता है, तो अतिरिक्त पानी को सुरक्षित रूप से छोड़ने के लिए स्पिलवे का उपयोग किया जाता है।

  • स्पिलवे के प्रकार:

    1. ओवरफ्लो स्पिलवे: पानी बांध की ऊपरी सतह से बहता है।
    2. साइड चैनल स्पिलवे: पानी बांध की संरचना के किनारे से बहता है।
    3. शाफ्ट स्पिलवे: पानी एक ऊर्ध्वाधर शाफ्ट के माध्यम से नीचे की ओर बहता है।

3.3.1 स्पिलवे की परिभाषा 💦

स्पिलवे एक उपकरण है जिसका उपयोग जलाशय से अतिरिक्त पानी को नियंत्रित तरीके से छोड़ने के लिए किया जाता है, ताकि बांध ओवरटॉपिंग से बच सके और उसकी संरचनात्मक अखंडता बनी रहे।

  • महत्व: स्पिलवे बांध की सुरक्षा और स्थिरता बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, क्योंकि वे यह सुनिश्चित करते हैं कि पानी बेकाबू तरीके से बाहर न निकल जाए और बाढ़ या बांध के टूटने का खतरा न हो।

  • उदाहरण: ओरविल बांध (California, USA) में स्पिलवे डिजाइन किया गया है, जो भारी वर्षा के दौरान अतिरिक्त पानी को सुरक्षित रूप से छोड़ने के लिए है।

3.3.2 ऊर्जा निस्तारणक (Energy Dissipaters) 🔋💧

जब पानी एक बांध के स्पिलवे से छोड़ा जाता है, तो यह खतरनाक कटाव और नुकसान पैदा कर सकता है। ऊर्जा निस्तारणक पानी के प्रवाह की गति को कम करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, ताकि इसके कटाव के प्रभाव को रोका जा सके और निचले क्षेत्र को बचाया जा सके।

  • ऊर्जा निस्तारणक के प्रकार:

    1. स्टिल बेसिन: एक बड़ा बेसिन जो पानी को धीमा करने और उसकी ऊर्जा को कम करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है।
    2. बैफल ब्लॉक्स: पानी की गति को कम करने के लिए पानी के मार्ग में लगे ब्लॉक्स।
    3. ट्रॉफ्स या चूट्स: चिकनी नालियाँ जिनके माध्यम से पानी धीरे-धीरे बहता है।

  • उदाहरण: थ्री गॉर्जेस डेम (China) में ऊर्जा निस्तारणक प्रणाली पानी के प्रवाह को धीमा करने में मदद करती है, जो स्पिलवे से निकलने वाले पानी की ऊर्जा को कम करती है।

चित्र: गुरुत्वाकर्षण बांध और स्पिलवे

यहां एक साधारण चित्र है, जो गुरुत्वाकर्षण बांध और इसके जुड़े स्पिलवे को दर्शाता है। स्पिलवे अतिरिक्त पानी को सुरक्षित रूप से छोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और ऊर्जा निस्तारणक पानी की गति को धीमा करने के लिए काम करता है।

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     |        |           |                       |
     | Gravity|           |      Spillway          |
     |  Dam   |           |                       |
     |        |           |                       |
     |        |           |-----------------------|
     |________|           |       Energy          |
       | | |              |     Dissipater        |
       | | |              |                       |
       | | |              |_______________________|
       | | |
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सारांश 🏞️💧

  • बांध जल प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो बाढ़ को नियंत्रित करने, जलाशय बनाने और जल विद्युत उत्पादन में मदद करते हैं।
    • मिट्टी के बांध किफायती होते हैं, लचीले होते हैं और कृषि या बाढ़-प्रवण क्षेत्रों में उपयोग किए जाते हैं।
    • गुरुत्वाकर्षण बांध भारी और मजबूत संरचनाएं होती हैं जो कंक्रीट या मेसनरी से बनी होती हैं, और बड़े जलाशयों और जल विद्युत उत्पादन के लिए उपयोग होती हैं।
  • स्पिलवे यह सुनिश्चित करते हैं कि अतिरिक्त पानी सुरक्षित रूप से बांध से बाहर निकले और ओवरटॉपिंग से बांध को बचा सकें।
  • ऊर्जा निस्तारणक स्पिलवे से पानी की गति को कम करने के लिए उपयोग किए जाते हैं ताकि कटाव और नुकसान से बचा जा सके।

बांध, स्पिलवे और उनके घटकों को समझना जल संसाधनों के सुरक्षित और प्रभावी प्रबंधन के लिए महत्वपूर्ण है।

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