Dam - Dam

Lake Vyrnwy Dam, Wales , färdig 1888
Karapuzha Dam , en jorddamm i den indiska delstaten Kerala
Liten damm nära Groningen , Nederländerna

En damm är en barriär som stoppar eller begränsar flödet av ytvatten eller underjordiska vattendrag. Reservoarer som skapats av dammar undertrycker inte bara översvämningar utan ger också vatten för aktiviteter som bevattning , konsumtion , industriell användning , vattenbruk och navigering . Vattenkraft används ofta tillsammans med dammar för att generera el. En damm kan också användas för att samla eller lagra vatten som kan fördelas jämnt mellan platser. Dammar tjänar i allmänhet det huvudsakliga syftet att behålla vatten, medan andra strukturer som slussar eller vallar (även kända som vallar ) används för att hantera eller förhindra vattenflöde till specifika landområden. Den tidigast kända dammen är Jawa -dammen i Jordanien , som går till 3000 f.Kr.

Ordet dam kan spåras tillbaka till mellanengelskan , och dessförinnan från medelholländska , som man ser i namnen på många gamla städer, som Amsterdam och Rotterdam .

Afsluitdijk med Vadehavet (en del av Nordsjön ) till vänster och IJsselmeer till höger i Nederländerna

Historia

Forntida dammar

Tidig dammbyggnad ägde rum i Mesopotamien och Mellanöstern . Dammar användes för att kontrollera vattennivåerna, för Mesopotamias väder påverkade floderna Tigris och Eufrat .

Den tidigaste kända dammen är Jawa -dammen i Jordanien , 100 kilometer nordost om huvudstaden Amman . Denna gravitation damm innehöll en ursprungligen 9 meter hög (30 fot) och 1 m bred (3,3 fot) stenmur, stödd av en 50 m bred (160 fot) jordvall. Strukturen är daterad till 3000 f.Kr.

Den forntida egyptiska Sadd-el-Kafara-dammen vid Wadi Al-Garawi, cirka 25 km (16 mi) söder om Kairo , var 102 m (335 fot) lång vid basen och 87 m (285 fot) bred. Strukturen byggdes omkring 2800 eller 2600 f.Kr. som en avledningsdamm för översvämningskontroll, men förstördes av kraftigt regn under konstruktion eller kort därefter. Under den tolfte dynastin på 1800 -talet f.Kr. grävde faraonerna Senosert III, Amenemhat III och Amenemhat IV en 16 km lång kanal som förbinder Fayumdepressionen med Nilen i Mellan Egypten. Två dammar kallade Ha-Uar som löper öst-väst byggdes för att behålla vatten under den årliga översvämningen och sedan släppa det till omgivande länder. Sjön som kallas Mer-wer eller Lake Moeris täckte 1700 km2 (660 kvadratkilometer) och är idag känd som Birket Qarun.

I mitten av det tredje årtusendet f.Kr. byggdes ett invecklat vattenförvaltningssystem i Dholavira i dagens Indien . Systemet omfattade 16 reservoarer, dammar och olika kanaler för att samla vatten och lagra det.

Ett av de underbara tekniska underverken i den antika världen var Maribs stora dam i Jemen . Inleddes någon gång mellan 1750 och 1700 f.Kr., den var gjord av packad jord-triangulär i tvärsnitt, 580 m (1900 fot) lång och ursprungligen 4 m (13 fot) hög-löpande mellan två grupper av stenar på vardera sidan, för att som den var kopplad till av betydande stenarbeten. Reparationer utfördes under olika perioder, framför allt runt 750 f.Kr., och 250 år senare ökades dammhöjden till 7 m (23 fot). Efter slutet av kungariket Saba föll dammen under kontroll av Ḥimyariterna (ca 115 f.Kr.) som genomförde ytterligare förbättringar och skapade en 14 m hög konstruktion med fem spillvägar, två murförstärkta slussar, en sedimenterande damm och en 1000 m (3300 fot) kanal till en distributionstank. Dessa arbeten avslutades inte förrän 325 e.Kr. då dammen tillät bevattning av 25 000 tunnland (100 km 2 ).

Eflatun Pınar är en hettitisk damm och fjälltempel nära Konya , Turkiet. Man tror att det härstammar från det hettiska riket mellan 1400- och 1200 -talet f.Kr.

Den Kallanai är konstruerad av natursten, över 300 m (980 fot) lång, 4,5 m (15 ft) hög och 20 m (66 fot) bred, över huvudströmmen av den Kaveri River i Tamil Nadu , södra Indien . Grundstrukturen är från 2: a århundradet e.Kr. och anses vara en av de äldsta vattenavlednings- eller vattenreglerande strukturerna som fortfarande används. Syftet med dammen var att avleda Kaveris vatten över det bördiga deltaområdet för bevattning via kanaler.

Du Jiang Yan är det äldsta överlevande bevattningssystemet i Kina som inkluderade en damm som styrde vattenflödet. Det slutfördes 251 f.Kr. En stor jorddamm, gjord av Sunshu Ao , premiärministern i Chu (delstat) , översvämmade en dal i dagens norra Anhui- provins som skapade en enorm bevattningsreservoar (100 km i omkrets), en reservoar som är fortfarande närvarande idag.

Romersk teknik

Den romerska dammen vid Cornalvo i Spanien har varit i bruk i nästan två årtusenden.

Den romerska dammkonstruktionen kännetecknades av "romarnas förmåga att planera och organisera konstruktion i stor skala." Romerska planerare introducerade det då nya konceptet med stora reservoardammar som skulle kunna säkra en permanent vattenförsörjning för tätorterna under torrperioden. Deras banbrytande användning av vattentät hydraulisk murbruk och särskilt Roman betong tillät mycket större dammstrukturer än tidigare byggt, såsom Lake Homs Dam , möjligen den största vatten hinder för den dagen, och Harbaqa Dam , båda i Roman Syrien . Den högsta romerska dammen var Subiaco -dammen nära Rom ; dess rekordhöjd på 50 m (160 fot) förblev oöverträffad fram till dess att den oavsiktligt förstördes 1305.

Romerska ingenjörer använde rutinmässigt gamla anteckningar som vallar och dammar av murverk. Bortsett från det visade de en hög grad av uppfinningsrikedom och introducerade de flesta andra grundläggande dammdesigner som hade varit okända tills dess. Dessa inkluderar båg-tyngdkraftsdammar , bågdammar , stötdammar och flera bågdammar , som alla var kända och användes av 2000-talet e.Kr. (se Lista över romerska dammar ). Romerska arbetskraft var också de första som byggde dammbroar, till exempel Valerianbron i Iran.

Rester av Band-e Kaisar- dammen, byggd av romarna på 300-talet e.Kr.

I Iran användes brodammar som Band-e Kaisar för att tillhandahålla vattenkraft genom vattenhjul , som ofta drev vattenhöjande mekanismer. En av de första var den romerskbyggda dammbron i Dezful , som kunde höja vatten 50 alnar (ca 23 m) för att försörja staden. Även avledningsdammar var kända. Fräsdammar introducerades som de muslimska ingenjörerna kallade Pul-i-Bulaiti . Den första byggdes vid Shustar vid floden Karun , Iran, och många av dessa byggdes senare i andra delar av den islamiska världen . Vatten leddes från dammens baksida genom ett stort rör för att driva ett vattenhjul och vattenkvarn . På 900-talet beskrev Al-Muqaddasi flera dammar i Persien. Han rapporterade att en i Ahwaz var mer än 910 m lång och att den hade många vattenhjul som höjde vattnet till akvedukter genom vilka det rann in i stadens reservoarer. En annan, Band-i-Amir Dam, gav 300 bevattningar bevattning.

Medeltiden

I Nederländerna , ett lågt beläget land, byggdes ofta dammar för att blockera floder för att reglera vattennivån och för att förhindra att havet kommer in i träskmarkerna. Sådana dammar markerade ofta början på en stad eller stad eftersom det var lätt att korsa floden på en sådan plats och påverkade ofta nederländska ortnamn. Den nuvarande nederländska huvudstaden, Amsterdam (gammalt namn Amstelredam ), började med en damm vid floden Amstel i slutet av 1100 -talet, och Rotterdam började med en damm på floden Rotte , en mindre biflod till Nieuwe Maas . Amsterdams centrala torg, som täcker den ursprungliga platsen för den 800-åriga dammen, bär fortfarande namnet Damtorget eller helt enkelt "dammen".

Industriell revolution

En gravyr av Rideau Canal -slussarna i Bytown

Romarna var de första som byggde valvdammar , där reaktionskrafterna från anliggningen stabiliserar strukturen från det yttre hydrostatiska trycket , men det var först på 1800-talet som de tekniska färdigheterna och det tillgängliga byggmaterialet kunde bygga det första stora skalbågsdammar.

Tre banbrytande valvdammar byggdes runt det brittiska imperiet i början av 1800 -talet. Henry Russel från Royal Engineers övervakade byggandet av Mir Alam -dammen 1804 för att tillföra vatten till staden Hyderabad (den används fortfarande idag). Den hade en höjd av 12 m (39 fot) och bestod av 21 valv med variabel spännvidd.

På 1820- och 30-talen övervakade överstelöjtnant John By byggandet av Rideau-kanalen i Kanada nära moderna Ottawa och byggde en serie krökta murade dammar som en del av vattenvägssystemet. I synnerhet Jones Falls Dam , byggd av John Redpath , färdigställdes 1832 som den största dammen i Nordamerika och ett verkligt underverk. För att hålla vattnet under kontroll under konstruktionen hölls två slussar , konstgjorda kanaler för att leda vatten, öppna i dammen. Den första var nära dammen vid dess östra sida. En andra sluss sattes in på dammens västra sida, cirka 6,1 m ovanför basen. För att byta från den nedre till den övre slussan var utloppet av Sand Lake blockerat.

Murvägg, Parramatta , New South Wales , den första konstruerade dammen som byggdes i Australien

Hunts Creek nära staden Parramatta , Australien , dämpades på 1850 -talet för att tillgodose efterfrågan på vatten från stadens växande befolkning. Murverk arch dammen väggen designades av Lieutenant Percy Simpson som var påverkad av framsteg inom dammen ingenjörsteknik som gjorts av Royal Engineers i Indien . Dammen kostade 17 000 pund och färdigställdes 1856 som den första konstruerade dammen som byggdes i Australien och den andra valvdammen i världen byggd enligt matematiska specifikationer.

Den första dammen öppnades två år tidigare i Frankrike . Det var den första franska bågdammen under industritiden , och den byggdes av François Zola i Aix-en-Provence kommun för att förbättra tillgången på vatten efter att kolerautbrottet 1832 förstörde området. Efter att kungligt godkännande beviljades 1844 konstruerades dammen under det följande decenniet. Konstruktionen utfördes på grundval av de matematiska resultaten av vetenskaplig stressanalys.

Den 75 mil långa dammen nära Warwick , Australien, var möjligen världens första betongbågsdamm. Designad av Henry Charles Stanley 1880 med ett överflödesspill och ett speciellt vattenutlopp höjdes det så småningom till 10 m (33 fot).

Under senare hälften av artonhundratalet gjordes betydande framsteg inom den vetenskapliga teorin om konstruktion av murade dammar. Denna transformerade damdesign från en konst baserad på empirisk metodik till ett yrke baserat på en strikt tillämpad vetenskaplig teoretisk ram. Denna nya tonvikt var centrerad kring de tekniska fakulteterna vid universitet i Frankrike och i Storbritannien. William John Macquorn Rankine vid University of Glasgow var banbrytande för den teoretiska förståelsen av dammstrukturer i sin artikel från 1857 om Stabilitet på lös jord . Rankines teori gav en god förståelse för principerna bakom damdesign. I Frankrike förklarade J. Augustin Tortene de Sazilly mekaniken hos vertikalt motsatta murade gravitationsdammar, och Zolas damm var den första som byggdes på grundval av dessa principer.

Modern tid

Den Hoover Dam från Ansel Adams , 1942

En tid präglad av stora dammar inleddes med byggandet av Aswan Låg Dam i Egypten 1902, en gravitations murverk lamelldammNilen . Efter deras invasion och ockupation av Egypten 1882 började britterna bygga 1898. Projektet designades av Sir William Willcocks och involverade flera framstående ingenjörer på den tiden, inklusive Sir Benjamin Baker och Sir John Aird , vars firma, John Aird & Co. , var huvudentreprenören. Kapital och finansiering tillhandahålls av Ernest Cassel . När det ursprungligen byggdes mellan 1899 och 1902 hade ingenting av dess skala någonsin tidigare försökts; vid färdigställande var det den största murade dammen i världen.

Den Hoover Dam är en massiv betongärke gravitation dammen , konstruerat i Black Canyon i Coloradofloden på gränsen mellan de amerikanska delstaterna Arizona och Nevada mellan 1931 och 1936 under stora depressionen . År 1928 godkände kongressen projektet att bygga en damm som skulle kontrollera översvämningar, ge bevattningsvatten och producera vattenkraft . Det vinnande budet på att bygga dammen lämnades in av ett konsortium som heter Six Companies, Inc. En så stor betongkonstruktion hade aldrig byggts tidigare, och några av teknikerna var obevisade. Det oroliga sommarvädret och avsaknaden av faciliteter i närheten av platsen gav också svårigheter. Ändå överlämnade sex företag dammen till den federala regeringen den 1 mars 1936, mer än två år före planen.

År 1997 fanns det uppskattningsvis 800 000 dammar världen över, cirka 40 000 av dem över 15 m höga. Under 2014 publicerade forskare från University of Oxford en studie av kostnaden för stora dammar - baserat på den största befintliga datauppsättningen - som dokumenterar betydande kostnadsöverskridanden för en majoritet av dammarna och ifrågasätter om fördelar vanligtvis kompenserar kostnader för sådana dammar.

Typer av dammar

Dammar kan bildas av mänskliga handlingar, naturliga orsaker, eller till och med genom ingrepp från vilda djur som bäver . Konstgjorda dammar klassificeras vanligtvis efter deras storlek (höjd), avsedda ändamål eller struktur.

Efter struktur

Baserat på struktur och material som används, klassificeras dammar som lätt skapade utan material, dammar med gravitation , vallningsdammar eller murade dammar , med flera undertyper.

Arch dammar

I valvdammen erhålls stabilitet genom en kombination av båge och gravitation. Om uppströmsytan är vertikal måste dammens hela vikt bäras till fundamentet med hjälp av tyngdkraften, medan fördelningen av det normala hydrostatiska trycket mellan vertikal fribärning och bågverkan beror på dammens styvhet i vertikal och horisontell riktning. När uppströmsytan lutar är fördelningen mer komplicerad. Den normala komponenten av bågringens vikt kan vidtas genom bågverkan, medan det normala hydrostatiska trycket kommer att fördelas enligt beskrivningen ovan. För denna typ av damm är fasta pålitliga stöd vid distanserna (antingen stödet eller kanjonns sidovägg) viktigare. Den mest önskvärda platsen för en bågdamm är en smal kanjon med branta sidoväggar bestående av ljudsten. Säkerheten för en valvdamm beror på styrkan hos sidoväggens anliggningar, därför bör inte bara bågen sitta väl på sidoväggarna utan också bergets karaktär bör noggrant inspekteras.

Daniel-Johnson Dam , Quebec , är en flervallad stötdamm.

Två typer av enkelbågsdammar används, nämligen konstantvinkeln och konstantradiedammen. Konstantradie-typen använder samma ansiktsradie vid dammens alla höjder, vilket innebär att när kanalen blir smalare mot dammens botten blir den centrala vinkeln som dämpas av dammens yta mindre. Jones Falls Dam , i Kanada, är en konstant radie damm. I en konstantvinkeldamm, även känd som en variabel radie-damm, hålls denna nedböjda vinkel konstant och variationen i avståndet mellan distanserna på olika nivåer tas om hand genom att variera radierna. Dammar med konstant radie är mycket mindre vanliga än dammar med konstant vinkel. Parker Dam vid Colorado River är en bågdamm med konstant vinkel.

En liknande typ är dubbelkrökning eller tunnskalig damm. Wildhorse Dam nära Mountain City, Nevada , i USA är ett exempel på typen. Denna konstruktionsmetod minimerar mängden betong som krävs för konstruktion men överför stora belastningar till fundamentet och distanser. Utseendet liknar en enkelbågsdamm men med en distinkt vertikal krökning till det och ger det ett vagt utseende av en konkav lins sett från nedströms.

Flerbågsdammen består av ett antal enkelbågsdammar med betongstöd som stödjande distanser, till exempel Daniel-Johnson-dammen , Québec, Kanada. Flerbågsdammen kräver inte lika många stöd som den ihåliga tyngdkraftstypen men kräver en bra bergfundament eftersom stöttbelastningarna är tunga.

Gravitationsdammar

Den Grand Coulee Dam är ett exempel på en solid gravitation dammen.

I en gravitationsdamm är kraften som håller dammen på plats mot tryck från vattnet jordens tyngdkraft som drar ner på dammens massa. Vattnet pressar i sidled (nedströms) på dammen, tenderar att välta dammen genom att rotera runt tån (en punkt vid nedre nedströms sidan av dammen). Dammens vikt motverkar den kraften, tenderar att rotera dammen åt andra hållet om tån. Designern ser till att dammen är tillräckligt tung för att dammens vikt ska vinna den tävlingen. Tekniskt sett är det sant närhelst resultatet av tyngdkraften som verkar på dammen och vattentrycket på dammen verkar i en linje som passerar uppströms dammen. Designern försöker forma dammen, så om man skulle betrakta delen av dammen över någon särskild höjd som en hel damm i sig skulle den dammen också hållas på plats av tyngdkraften, det vill säga det finns ingen spänning i uppströmsytan av dammen som håller toppen av dammen nere. Designern gör detta för att det vanligtvis är mer praktiskt att göra en damm av material som i princip bara har staplats upp än att få materialet att hålla ihop mot vertikal spänning. Formen som förhindrar spänning i uppströmsytan eliminerar också en balanserad kompressionsspänning i nedströmsytan, vilket ger ytterligare ekonomi.

För denna typ av damm är det viktigt att ha en ogenomtränglig grund med hög bärhållfasthet. Permeable fundament har en större sannolikhet att generera höjningstryck under dammen. Höjningstryck är hydrostatiska tryck som orsakas av att vattentrycket i behållaren trycker upp mot botten av dammen. Om det genereras tillräckligt stora höjningstryck finns det risk för destabilisering av betongens tyngdkraftsdamm.

På en lämplig plats kan en gravitationsdamm visa sig vara ett bättre alternativ till andra typer av dammar. När den byggs på en solid grund, representerar tyngdkraftsdammen förmodligen det bäst utvecklade exemplet på dammbyggnad. Eftersom rädslan för översvämning är en stark drivkraft i många regioner, byggs gravitationens dammar i vissa fall där en valvdamm skulle ha varit mer ekonomisk.

Gravitationsdammar klassificeras som "fasta" eller "ihåliga" och är i allmänhet gjorda av antingen betong eller murverk. Den fasta formen är den mest använda av de två, även om den ihåliga dammen ofta är mer ekonomisk att konstruera. Grand Coulee Dam är en solid gravitation dam och Braddock Locks & Dam är en ihålig gravitation dam.

Arch-gravitation dammar

Den Hoover Dam är ett exempel på en båge gravitation dammen.

En tyngdkraftsdamm kan kombineras med en bågdamm till en båg-tyngdkraftsdamm för områden med massiva mängder vattenflöde men mindre material tillgängligt för en ren gravitationsdamm. Vattnets inåtkomprimering av vattnet minskar den laterala (horisontella) kraften som verkar på dammen. Således minskar gravitationskraften som krävs av dammen, dvs dammen behöver inte vara så massiv. Detta möjliggör tunnare dammar och sparar resurser.

Barrages

En spärradamm är en speciell sorts damm som består av en rad stora portar som kan öppnas eller stängas för att kontrollera mängden vatten som passerar dammen. Portarna sätts mellan flankerande bryggor som är ansvariga för att stödja vattenbelastningen, och används ofta för att styra och stabilisera vattenflödet för bevattningssystem. Ett exempel på denna typ av damm är den nu avvecklade Red Bluff Diversion DamSacramento River nära Red Bluff, Kalifornien .

Barrages som är byggda vid mynningar av floder eller laguner för att förhindra tidvatteninfall eller utnyttja tidvattenflödet för tidvattenkraft kallas tidvattenbarrager .

Valldammar

Valldammar är gjorda av komprimerad jord och har två huvudtyper: "bergfyllning" och "jordfyllning". Precis som betongens gravitation dammar förlitar sig dammar på sin vikt för att hålla tillbaka vattenkraften.

Bergfyllda dammar

Gathright Dam i Virginia är en stenfylld damm .

Berg -fill dammar är vallar av kompakte fritt dränerande granulära jorden med en ogenomtränglig zon. Jorden som används innehåller ofta en hög andel stora partiklar, därav termen "stenfyllning". Den ogenomträngliga zonen kan vara på uppströmsytan och tillverkad av murverk , betong , plastmembran, stålspuntar, virke eller annat material. Den ogenomträngliga zonen kan också vara inne i vallen, i vilket fall det kallas en "kärna". I de fall där lera används som det ogenomträngliga materialet kallas dammen som en "sammansatt" damm. För att förhindra inre erosion av lera i bergfyllningen på grund av läckkrafter separeras kärnan med ett filter. Filtren är speciellt graderad mark som är utformad för att förhindra migrering av finkorniga jordpartiklar. När lämpligt byggmaterial finns till hands minimeras transporten, vilket leder till kostnadsbesparingar under byggnationen. Bergfyllningsdammar är resistenta mot skador från jordbävningar . Otillräcklig kvalitetskontroll under konstruktionen kan dock leda till dålig packning och sand i vallen som kan leda till kondensering av bergfyllningen under en jordbävning. Flytningspotentialen kan minskas genom att förhindra att det känsliga materialet blir mättat och genom att ge tillräcklig komprimering under konstruktionen. Ett exempel på en stenfyllningsdamm är New Melones Dam i Kalifornien eller Fierza-dammen i Albanien .

En kärna som växer i popularitet är asfaltbetong . Majoriteten av sådana dammar är byggda med sten och/eller grus som primärfyllning. Nästan 100 dammar av denna konstruktion har nu byggts över hela världen sedan den första dammen stod klar 1962. Alla asfaltbetongkärndammar som byggts hittills har ett utmärkt prestandarekord. Den typ av asfalt som används är en viskoelastisk - plast material som kan anpassa sig till rörelser och deformationer som ställs på vallen som helhet och reglering av stiftelsen. Asfaltens flexibla egenskaper gör sådana dammar särskilt lämpade för jordbävningsregioner .

För Moglicë vattenkraftverk i Albanien byggde det norska kraftföretaget Statkraft en asfaltkärnig bergfyllningsdamm. Efter färdigställande 2018 förväntas den 320 m långa, 150 m höga och 460 m breda dammen vara världens högsta i sitt slag.

Dammar med betongyta

En stenfyllningsdamm av betongytor (CFRD) är en bergfyllningsdamm med betongplattor på uppströmsytan. Denna design ger betongplattan som en ogenomtränglig vägg för att förhindra läckage och även en struktur utan oro för höjningstryck. Dessutom är CFRD-designen flexibel för topografi, snabbare att konstruera och billigare än jordfyllningsdammar. CFRD-konceptet uppstod under California Gold Rush på 1860-talet när gruvarbetare konstruerade stenfyllda timmerdammar för slussoperationer . Virket ersattes senare av betong eftersom konstruktionen tillämpades på bevattnings- och kraftsystem. När CFRD -konstruktioner växte i höjd under 1960 -talet komprimerades fyllningen och plattans horisontella och vertikala skarvar ersattes med förbättrade vertikala skarvar. Under de senaste decennierna har design blivit populär.

Den högsta CFRD i världen är den 233 m höga Shuibuya-dammen i Kina , färdigställd 2008.

Jordfyllda dammar

Jordfyllningsdammar, även kallade jorddammar, valsade dammar eller helt enkelt jorddammar, är konstruerade som en enkel vall av välkomprimerad jord. En homogen rullad jorddamm är helt konstruerad av en typ av material men kan innehålla ett dräneringsskikt för att samla upp sippvatten. En zonindelad-jord dammen har distinkta delar eller zoner av olikartade material, typiskt ett skal av lokalt rikligt material med en vattentät lera kärna. Moderna vallar med jordzon använder filter- och avloppszoner för att samla upp och ta bort sippvatten och bevara integriteten hos nedströms skalzon. En föråldrad metod för konstruktion av zoned jorddammar använde en hydraulisk fyllning för att producera en vattentät kärna. Valsade dammar kan också använda en vattentät vändning eller kärna på samma sätt som en stenfyllningsdamm. Den frusna kärndammen är en tillfällig jorddamm som ibland används på höga breddgrader genom att cirkulera ett kylvätska genom rör inuti dammen för att upprätthålla ett vattentätt område av permafrost i den.

Tarbela Dam är en stor damm vid Indusfloden i Pakistan , cirka 50 km nordväst om Islamabad . Dess höjd på 485 fot (148 m) ovanför flodbädden och 95 km (250 km2 ) reservoar gör den till den största jordfyllda dammen i världen. Huvudelementet i projektet är en vall på 2700 meter lång med en maximal höjd på 142 m. Dammen använde cirka 200 miljoner kubikmeter (152,8 miljoner kubikmeter) fyllning, vilket gör den till en av de största konstgjorda strukturerna i världen.

Eftersom jorddammar kan byggas av lokala material kan de vara kostnadseffektiva i regioner där kostnaden för att producera eller ta in betong skulle vara oöverkomlig.

Fixade dammar

En damm med fast topp är en betongspärr över en flod. Fixade dammar är utformade för att bibehålla djup i kanalen för navigering. De utgör risker för båtfolk som kan resa över dem, eftersom de är svåra att upptäcka från vattnet och skapar inducerade strömmar som är svåra att fly.

Efter storlek

Det finns variation både i världen och inom enskilda länder, till exempel i USA, i hur dammar av olika storlekar kategoriseras. Dammstorlek påverkar konstruktion, reparation och borttagningskostnader och påverkar dammarnas potentiella intervall och omfattning av miljöstörningar.

Stora dammar

Den internationella kommissionen på stora dammar (ICOLD) definierar en "stor damm" som "A fördämning med en höjd av 15 m (49 ft) eller större från lägsta grund att krön eller en fördämning mellan 5 m (16 ft) meter och 15 meter inträngde mer än 3 miljoner kubikmeter (2 400  acre⋅ft ) ". "Stora dammar" är över 150 m (490 fot) höga. Den rapport från Världskommissionen om dammar ingår också i "stora" kategori, dammar som är mellan 5 och 15 m (16 och 49 fot) hög med en reservoar kapacitet på mer än 3 miljoner kubikmeter (2400  acre⋅ft ). Vattenkraftsdammar kan klassificeras som antingen "high-head" (större än 30 m i höjd) eller "low-head" (mindre än 30 m i höjd).

Från och med 2021 innehåller ICOLDs världsregister för dammar 58700 stora dammrekord. Den högsta dammen i världen är den 305 m höga Jinping-I-dammen i Kina .

Små dammar

Som med stora dammar har små dammar flera användningsområden, till exempel, men inte begränsat till, vattenkraftproduktion , översvämningsskydd och vattenlagring. Små dammar kan vara särskilt användbara på gårdar för att fånga upp avrinning för senare användning, till exempel under torrperioden. Små dammar har potential att generera fördelar utan att förskjuta människor också, och små, decentraliserade vattenkraftsdammar kan hjälpa landsbygdsutveckling i utvecklingsländer. Bara i USA finns det cirka 2 000 000 eller fler "små" dammar som inte ingår i Army Corps of Engineers National Inventory of dams . Registreringar av små dammar förvaras av statliga tillsynsmyndigheter och därför är information om små dammar spridd och ojämn i geografisk täckning.

Länder världen över anser små vattenkraftverk (SHP) viktiga för sina energistrategier, och intresset för SHP har ökat betydligt. Couto och Olden (2018) genomförde en global studie och hittade 82 891 små vattenkraftverk (SHP) som är i drift eller under uppbyggnad. Tekniska definitioner av SHP, till exempel deras maximala produktionskapacitet, dammhöjd, reservoarområde etc., varierar från land till land.

Icke-jurisdiktionsdammar

En damm är icke-jurisdiktion när dess storlek (vanligtvis "liten") utesluter att den omfattas av vissa lagregler. De tekniska kriterierna för att kategorisera en damm som "jurisdiktionell" eller "icke-jurisdiktionell" varierar beroende på plats. I USA definierar varje stat vad som utgör en icke-jurisdiktionsdamm. I delstaten Colorado definieras en icke-jurisdiktionsdamm som en damm som skapar en reservoar med en kapacitet på 100 tunnland eller mindre och en yta på 20 tunnland eller mindre och med en höjd mätt enligt definitionen i regel 4.2.5.1. och 4.2.19 på 10 fot eller mindre. Däremot definierar staten New Mexico en jurisdiktionsdamm som 25 fot eller högre i höjd och lagrar mer än 15 tunnland eller en damm som lagrar 50 tunnland eller mer och är sex fot eller mer i höjd (avsnitt 72- 5-32 NMSA), vilket tyder på att dammar som inte uppfyller dessa krav är obehöriga. De flesta amerikanska dammar, 2,41 miljoner av totalt 2,5 miljoner dammar, omfattas inte av någon offentlig myndighet (dvs de är icke-jurisdiktionella), och de är inte heller listade i National Inventory of Dams (NID).

Risker för oreglerade små dammar

Små dammar medför risker som liknar stora dammar. Frånvaron av reglering (till skillnad från mer reglerade stora dammar) och en inventering av små dammar (dvs de som inte är jurisdiktionella) kan emellertid leda till betydande risker för både människor och ekosystem. Till exempel, enligt US National Park Service (NPS), betyder "Icke-jurisdiktionell" en struktur som inte uppfyller minimikriterierna, som anges i de federala riktlinjerna för dammsäkerhet, som ska ingå i dammsäkerhetsprogram. -jurisdiktionsstrukturen får ingen faroklassificering och tas inte med för ytterligare krav eller aktiviteter enligt NPS dammsäkerhetsprogram. " Små dammar kan vara farliga individuellt (dvs de kan misslyckas), men också kollektivt, eftersom en sammanslagning av små dammar längs en flod eller inom ett geografiskt område kan öka riskerna. Grahams studie från 1999 om amerikanska dammbrott som resulterade i dödsfall från 1960–1998 drog slutsatsen att dammar som var mellan 6,1 och 15 m höga (typiskt höjdintervall för mindre dammar) orsakade 86% av dödsfallen och att dammar misslyckades mindre än 6,1 m hög orsakade 2% av dödsfallen. Icke-jurisdiktionsdammar kan utgöra faror eftersom deras konstruktion, konstruktion, underhåll och övervakning är oreglerad. Forskare har noterat att mer forskning behövs för att bättre förstå miljömässiga påverkan av små dammar (t.ex. deras potential att förändra flodens, temperaturen, sedimentet och växt- och djurs mångfald).

Med användning

Sadeldamm

En sadeldamm är en hjälpdamm konstruerad för att begränsa reservoaren som skapas av en primär damm antingen för att möjliggöra en högre vattenhöjning och lagring eller för att begränsa omfattningen av en reservoar för ökad effektivitet. En hjälpdamm är konstruerad på en låg plats eller "sadel" genom vilken reservoaren annars skulle fly. Ibland innehåller en reservoar en liknande struktur som kallas en vall för att förhindra översvämning av närliggande mark. Vallar används vanligtvis för återvinning av åkermark från en grund sjö, som liknar en vall , som är en mur eller vall byggd längs en flod eller bäck för att skydda intilliggande mark från översvämningar.

Fördämning

En kammare (ibland kallad en "överflödesdamm") är en liten damm som ofta används i en flodkanal för att skapa en insjö sjö för vattenuttag och som också kan användas för flödesmätning eller fördröjning.

Kontrollera dammen

En kontrolldamm är en liten damm som är utformad för att minska flödeshastigheten och kontrollera jorderosion . Omvänt är en vingdamm en struktur som endast delvis begränsar en vattenväg, vilket skapar en snabbare kanal som motstår ackumulering av sediment.

Torr damm

En torr damm, även känd som en översvämningshämmande struktur, är utformad för att kontrollera översvämningar. Det håller normalt inget vatten och låter kanalen flyta fritt, utom under perioder med intensivt flöde som annars skulle orsaka översvämningar nedströms.

Avledningsdamm

En avledningsdamm är utformad för att avleda hela eller en del av flodens flöde från dess naturliga lopp. Vattnet kan ledas om till en kanal eller tunnel för bevattning och/eller vattenkraftproduktion.

Underjordisk damm

Underjordiska dammar används för att fånga grundvatten och lagra allt eller det mesta under ytan för längre användning i ett lokaliserat område. I vissa fall är de också byggda för att förhindra att saltvatten tränger in i en sötvattensakvifer. Underjordiska dammar konstrueras vanligtvis i områden där vattenresurserna är minimala och måste lagras effektivt, till exempel i öknar och på öar som Fukuzato -dammen i Okinawa , Japan. De är vanligast i nordöstra Afrika och de torra områdena i Brasilien samtidigt som de används i sydvästra USA , Mexiko, Indien, Tyskland, Italien, Grekland, Frankrike och Japan.

Det finns två typer av underjordiska dammar: "underyta" och "sandlagring". En damm under ytan byggs tvärs över en vattendragare eller dräneringsväg från ett ogenomträngligt lager (t.ex. fast berggrund) upp till strax under ytan. De kan konstrueras av en mängd olika material för att inkludera tegel, stenar, betong, stål eller PVC. När det väl är byggt höjer vattnet som lagras bakom dammen vattenytan och extraheras sedan med brunnar. En sandlagringsdamm är en fördjupning byggd i etapper över en bäck eller wadi . Det måste vara starkt, eftersom översvämningar kommer att skölja över dess topp. Med tiden ackumuleras sand i lager bakom dammen, vilket hjälper till att lagra vatten och, viktigast av allt, förhindra avdunstning . Det lagrade vattnet kan extraheras med en brunn, genom dammkroppen eller med hjälp av ett avloppsrör.

Tailings dam

En avlägsningsdamm är vanligtvis en jordfylld vallningsdamm som används för att lagra avfall , som produceras under gruvverksamhet efter att den värdefulla fraktionen separerats från den okonomiska fraktionen av en malm . Konventionella dammar för vätskeansamling kan tjäna detta syfte, men på grund av kostnaden är en avlägsnande damm mer livskraftig. Till skillnad från dammar för vätskeansamling höjs en avlägsningsdamm i följd under hela gruvans livstid. Normalt är en bas eller startdamm konstruerad, och när den fylls med en blandning av avlägsnanden och vatten, höjs den. Material som används för att höja dammen kan inkludera avlägsnanden (beroende på deras storlek) tillsammans med jord.

Det finns tre upphöjda avlägsnande dammdesigner, "uppströms", "nedströms" och "mittlinje", namngivna efter rörets rörelse under höjningen. Den specifika design som används beror på topografi , geologi, klimat, typ av avfall och kostnad. En uppströms avlägsnande damm består av trapetsformade vallar som är konstruerade ovanpå men tå till toppen av en annan och flyttar krönet längre uppströms. Detta skapar en relativt plan nedströms sida och en ojämn uppströms sida som stöds av avlägsnande av slam i uppslamningen . Nedströmsdesignen hänvisar till den successiva höjningen av vallen som placerar fyllning och krön längre nedströms. En mittlinjeformad damm har sekventiella invallningsdammar konstruerade direkt ovanpå en annan medan fyllning placeras på nedströms sidan för stöd och uppslamningsstöd uppströms.

Eftersom avdammningar ofta lagrar giftiga kemikalier från gruvprocessen har de ett ogenomträngligt foder för att förhindra läckage. Vatten-/uppslamningsnivåer i avloppsdammen måste också hanteras för stabilitets- och miljöändamål.

Efter material

Staldammar

En ståldamm är en typ av damm som kort experimenterades med i början av 1900-talet som använder stålplätering (i vinkel) och bärande balkar som konstruktion. Avsedda som permanenta konstruktioner, var ståldammar ett (misslyckat) experiment för att avgöra om en konstruktionsteknik kunde utarbetas som var billigare än murverk, betong eller markarbeten, men mer robust än virkesdammar.

Timmerdammar

En spjälsängsdamm i Michigan, 1978

Timmerdammar användes i stor utsträckning i den tidiga delen av den industriella revolutionen och i gränsområden på grund av konstruktionens lätthet och hastighet. Sällan byggt i modern tid på grund av deras relativt korta livslängd och den begränsade höjd som de kan byggas till, måste timmerdammar hållas konstant våta för att behålla sina vattenhållande egenskaper och begränsa försämring av råta, liknande en fat. De platser där timmerdammar är mest ekonomiska att bygga är de där timmer finns i överflöd, cement är dyrt eller svårt att transportera, och antingen krävs en lågdimensionerad fördämning eller livslängd är inget problem. Timmerdammar var en gång många, särskilt i nordamerikanska väst, men de flesta har misslyckats, varit gömda under jordvallar eller ersatts med helt nya strukturer. Två vanliga varianter av timmerdammar var "spjälsängen" och "plankan".

Trädkammar dammar uppfördes av tungt virke eller klädda stockar på sätt som ett timmerhus och insidan fylld med jord eller spillror. Den tunga spjälsängstrukturen stödde dammens ansikte och vattnets vikt. Stänkdammar var spjälsängdammar av trä som hjälpte till att flyta stockar nedströms i slutet av 1800- och början av 1900 -talet.

"Timmerplankdammar" var mer eleganta strukturer som använde en mängd olika konstruktionsmetoder som använde tungt virke för att stödja ett vattenhållande arrangemang av plankor.

Andra typer

Cofferdams

En kassadam under byggandet av lås vid Montgomery Point Lock and Dam

En cofferdam är en barriär, vanligtvis tillfällig, konstruerad för att utesluta vatten från ett område som normalt är nedsänkt. Tillverkad vanligtvis av trä, betong eller stål plåt pålning , är kofferdammar används för att tillåta byggandet på fundamentet av permanenta dammar, broar och liknande strukturer. När projektet är klart kommer kammaren vanligtvis att rivas eller tas bort om inte området kräver kontinuerligt underhåll. (Se även gångväg och stödmur .)

Vanliga användningsområden för cofferdams inkluderar konstruktion och reparation av oljeplattformar till havs. I sådana fall är kaffedammen tillverkad av stålplåt och svetsad på plats under vatten. Luft pumpas in i utrymmet, förskjuter vattnet och tillåter en torr arbetsmiljö under ytan.

Naturliga dammar

Dammar kan också skapas av naturgeologiska krafter. Lavdammar bildas när lavaströmmar, ofta basaltiska , avlyssnar vägen till en bäck eller sjöutlopp, vilket resulterar i skapandet av en naturlig damm. Ett exempel skulle vara utbrotten i det vulkaniska fältet Uinkaret för cirka 1,8 miljoner – 10 000 år sedan, vilket skapade lavadammar på Colorado River i norra Arizona i USA . Den största sådana sjön växte till cirka 800 km (500 mi) i längd innan dess damm misslyckades. Glacial aktivitet kan också bilda naturliga dammar, till exempel uppdämning av Clark Fork i Montana vid Cordilleran Ice Sheet , som bildade 7.780 km 2 (3000 sq mi) Glacial Lake Missoula nära slutet av den senaste istiden. Moränavlagringar som glaciärer efterlämnar kan också dämma floder för att bilda sjöar, till exempel vid Flathead Lake , även i Montana (se Moraine-dammed lake ).

Naturkatastrofer som jordbävningar och jordskred skapar ofta jordskreddammar i bergsområden med instabil lokal geologi. Historiska exempel inkluderar Usoi -dammen i Tadzjikistan , som blockerar Murghabfloden för att skapa Sarez -sjön . På 560 m hög är den den högsta dammen i världen, inklusive både naturliga och konstgjorda dammar. Ett senare exempel skulle vara att skapa Attabad Lake av ett jordskred på Pakistan 's Hunza River .

Naturliga dammar utgör ofta betydande faror för mänskliga bosättningar och infrastruktur. De resulterande sjöar översvämning ofta bebodda områden, medan ett katastrofalt misslyckande av dammen kan orsaka ännu större skada, såsom misslyckande västra Wyoming s Gros Ventre jordskred 1927, som utplånade staden Kelly resulterade i dödarna av sex personer .

Bäver dammar

Bäver skapar dammar främst av lera och pinnar för att översvämma ett visst beboeligt område. Genom att översvämma en mark kan bäver navigera under eller nära ytan och förbli relativt väl gömda eller skyddade från rovdjur. Den översvämmade regionen ger också bäver tillgång till mat, särskilt under vintern.

Konstruktion element

Kraftproduktion

Från och med 2005 levererar vattenkraft, mestadels från dammar, cirka 19% av världens el och över 63% av förnybar energi . Mycket av detta genereras av stora dammar, även om Kina använder småskalig vattenkraftproduktion i stor skala och ansvarar för cirka 50% av världens användning av denna typ av kraft.

Mest vattenkraft kommer från den potentiella energin från dammat vatten som driver en vattenturbin och generator ; För att öka kraftproduktionskapaciteten hos en damm kan vattnet rinna genom ett stort rör som kallas en hylsa före turbinen . En variant på denna enkla modell använder vattenkraft med pumplagring för att producera elektricitet för att matcha perioder med hög och låg efterfrågan, genom att flytta vatten mellan behållare i olika höjder. Vid tider med låg elektrisk efterfrågan används överskott av produktionskapacitet för att pumpa vatten i den högre behållaren. När det finns en större efterfrågan släpps vatten tillbaka i den nedre reservoaren genom en turbin. (Se till exempel Dinorwig Power Station .)

Hydroelektrisk damm i tvärsnitt

Spillvägar

Spillway på Llyn Brianne dam, Wales , strax efter första fyllningen

En spillway är en sektion av en damm som är utformad för att leda vatten från en damms uppströms sida till nedströms sidan. Många spillvägar har slussar som är utformade för att kontrollera flödet genom spillvägen. Det finns flera typer av spill. Ett "service spillway" eller "primary spillway" passerar normalt flöde. Ett "extra spillway" släpper ut flöde som överstiger kapaciteten för servicespillet. Ett "nödutsläpp" är utformat för extrema förhållanden, till exempel ett allvarligt fel på servicetillgången. Ett " säkringspluggspill " är en låg vall som är avsedd att bli övertoppad och tvättas bort vid en stor översvämning. Elementen i en säkringsplugg är oberoende fristående block, placerade sida vid sida som fungerar utan fjärrkontroll. De gör det möjligt att öka dammens normala pool utan att äventyra dammens säkerhet eftersom de är konstruerade för att gradvis evakueras för exceptionella händelser. De fungerar ibland som fasta dammar genom att tillåta överflöd i vanliga översvämningar.

Ett spillvatten kan gradvis urholkas av vattenflöde, inklusive kavitation eller turbulens av vattnet som strömmar över spillvägen, vilket leder till att det misslyckas. Det var den otillräckliga utformningen av utsläppet och installationen av fiskskärmar som ledde till att South Fork-dammen i Johnstown 1889 övertäcktes i Johnstown, Pennsylvania , vilket resulterade i Johnstown-översvämningen ("den stora översvämningen 1889").

Erosionshastigheter övervakas ofta och risken minimeras vanligtvis genom att forma nedströms ytan av spillvägen till en kurva som minimerar turbulent flöde, till exempel en ogee -kurva .

Dam skapelse

Gemensamma syften

Fungera Exempel
Kraftproduktion Vattenkraft är en viktig elkälla i världen. Många länder har floder med tillräckligt vattenflöde, som kan dämmas upp för kraftproduktion. Till exempel genererar Itaipu -dammen vid Paranáfloden i Sydamerika 14 GW och levererade 93% av den energi som förbrukas av Paraguay och 20% av den som förbrukades av Brasilien från och med 2005.
Vattentillgång Många urbana områden i världen försörjs med vatten som hämtas från floder som är upptagna bakom låga dammar eller fördämningar. Exempel är London , med vatten från Themsen och Chester , med vatten från floden Dee . Andra stora källor inkluderar djupa högreservoarer som innehas av höga dammar över djupa dalar, såsom Claerwen -dammar och reservoarer.
Stabilisera vattenflöde / bevattning Dammar används ofta för att kontrollera och stabilisera vattenflödet, ofta för jordbruksändamål och bevattning . Andra som Bergstraitsdammen kan hjälpa till att stabilisera eller återställa vattennivåerna i sjöar och sjöar, i detta fall Aralsjön .
Översvämning förebyggande Den Keenleyside DamColumbia River , kan Kanada lagra 8,76  km 3 (2,10  cu mi ) av flodvattnet, och Delta Works skyddar Nederländerna kust översvämningar .
Markåtervinning Dammar (ofta kallade vallar eller vallar i detta sammanhang) används för att förhindra inträngande av vatten till ett område som annars skulle vara nedsänkt, vilket möjliggör återvinning för mänskligt bruk.
Vattenavledning En vanligtvis liten damm som används för att leda bort vatten för bevattning, elproduktion eller andra användningsområden, utan vanligtvis någon annan funktion. Ibland används de för att leda bort vatten till en annan dränering eller reservoar för att öka flödet dit och förbättra vattenanvändningen i just det området. Se: avledningsdamm .
Navigering Dammar skapar djupa reservoarer och kan också variera flödet av vatten nedströms. Detta kan i gengäld påverka uppströms och nedströms navigering genom att ändra flodens djup. Djupare vatten ökar eller skapar rörelsefrihet för vattenkärl. Stora dammar kan tjäna detta syfte, men oftast används dammar och slussar .

Några av dessa syften är motstridiga, och dammoperatören måste göra dynamiska avvägningar. Exempelvis skulle elproduktion och vattenförsörjning hålla behållaren hög medan översvämningsförebyggande skulle hålla den låg. Många dammar i områden där nederbörden fluktuerar under en årlig cykel kommer också att se reservoaren fluktuera årligen i ett försök att balansera dessa olika syften. Dammhantering blir en komplex övning bland konkurrerande intressenter.

Plats

Utsläpp av Takato Dam

En av de bästa platserna för att bygga en damm är en smal del av en djup floddal; dalsidorna kan då fungera som naturliga väggar. Dammkonstruktionens primära funktion är att fylla gapet i den naturliga reservoarledningen som lämnas av strömkanalen. Webbplatserna är vanligtvis de där gapet blir ett minimum för den nödvändiga lagringskapaciteten. Det mest ekonomiska arrangemanget är ofta en sammansatt struktur som en murad damm flankerad av jordvallar. Den nuvarande användningen av marken som ska översvämmas bör vara dispensabel.

Betydande andra tekniska och ingenjörsgeologiska överväganden när man bygger en damm inkluderar:

  • Permeabiliteten hos den omgivande berget eller jorden
  • jordbävningen fel
  • Jordskred och lutningsstabilitet
  • Grundvattennivå
  • Toppflödet flödar
  • Reservoersiltning
  • Miljöpåverkan på flodfiske, skogar och vilda djur (se även fiskstege )
  • Påverkan på mänskliga bostäder
  • Ersättning för översvämning av mark samt befolkningsbosättning
  • Avlägsnande av giftiga material och byggnader från det föreslagna reservoarområdet

Konsekvensanalys

Påverkan bedöms på flera sätt: fördelarna för det mänskliga samhället som härrör från dammen (jordbruk, vatten, förebyggande av skador och kraft), skada eller fördel för naturen och vilda djur, påverkan på ett områdes geologi (om förändringen till vattenflöde och nivåer kommer att öka eller minska stabiliteten) och störningar i människors liv (flyttning, förlust av arkeologiska eller kulturella frågor under vattnet).

Påverkan på miljön

Trä och sopor samlas på grund av en damm

Reservoarer som hålls bakom dammar påverkar många ekologiska aspekter av en flod. Flodernas topografi och dynamik beror på ett brett spektrum av flöden, medan floder nedanför dammar ofta upplever långa perioder med mycket stabila flödesförhållanden eller sågtandflödesmönster orsakade av utsläpp följt av inga utsläpp. Vattenutsläpp från en reservoar inklusive den som lämnar en turbin innehåller vanligtvis mycket lite suspenderat sediment, och detta kan i sin tur leda till skurning av flodbäddar och förlust av flodbankar; Till exempel var den dagliga cykliska flödesvariationen som orsakades av Glen Canyon -dammen en bidragande orsak till erosion av sandstänger .

Äldre dammar saknar ofta en fiskstege , som hindrar många fiskar från att röra sig uppströms till sina naturliga häckningsområden, vilket orsakar misslyckande i avelscykler eller blockerar vandringsleder. Även fiskstegar hindrar inte en minskning av fisk som når lekplatserna uppströms. I vissa områden transporteras unga fiskar ("smolt") nedströms med pråm under delar av året. Turbin- och kraftverkskonstruktioner som har en lägre inverkan på vattenlevande liv är ett aktivt forskningsområde.

Samtidigt kan dock vissa speciella dammar bidra till att skapa bättre förutsättningar för vissa fiskarter och andra vattenlevande organismer. Studier har visat nyckelrollen för bifloder i nedströms riktning från huvudfloden, vilket påverkade lokala miljöförhållanden och betadiversitetsmönster för varje biologisk grupp. Både ersättnings- och rikedomskillnader bidrog till höga värden av total beta -mångfald för fisk (genomsnitt = 0,77) och växtplankton (genomsnitt = 0,79), men deras relativa betydelse var mer förknippad med ersättningskomponenten för båda biologiska grupperna (genomsnitt = 0,45 och 0,52, respektive). En studie utförd av de Almeida, RA, Steiner, MTA och andra fann att medan vissa arter minskade i befolkningen med mer än 30% efter att dammen byggdes, ökade andra sin befolkning med 28%. Sådana förändringar kan förklaras av det faktum att fisken fick "olika matvanor, med nästan alla arter som finns i mer än en grupp.

En stor damm kan orsaka förlust av hela ekosfärer , inklusive hotade och oupptäckta arter i området, och ersättning av den ursprungliga miljön med en ny inre sjö.

Stora reservoarer som bildats bakom dammar har angetts för seismisk aktivitet på grund av förändringar i vattenbelastningen och/eller höjden på vattennivån.

Dammar har också visat sig påverka den globala uppvärmningen . De förändrade vattennivåerna i reservoarerna är en källa till växthusgaser som metan . Medan dammar och vattnet bakom dem bara täcker en liten del av jordens yta, har de biologisk aktivitet som kan producera stora mängder växthusgaser.

Mänsklig social påverkan

Dammarnas inverkan på det mänskliga samhället är betydande. Nick Cullather argumenterar i Hungry World: Amerikas kalla krigskamp mot fattigdom i Asien att dammkonstruktion kräver att staten fördriver människor i namnet på det gemensamma bästa , och att det ofta leder till övergrepp mot massorna av planerare. Han citerar Morarji Desai , Indiens inrikesminister, 1960 och talade med byborna upprörda över Pongdammen , som hotade att "släppa vattnet" och dränka byborna om de inte samarbetade.

Den Three Gorges DamYangtzefloden i Kina är mer än fem gånger storleken på Hoover Dam ( US ). Det skapar en reservoar 600 km (370 mi) lång för att användas för översvämningskontroll och vattenkraftproduktion. Dess konstruktion krävde förlust av över en miljon människors hem och massflyttning, förlust av många värdefulla arkeologiska och kulturella platser samt betydande ekologiska förändringar. Under Kinas översvämningar 2010 höll dammen tillbaka en vad som skulle ha varit en katastrofal översvämning och den enorma reservoaren steg med 4 m över natten.

Från och med 2008 beräknas att 40–80 miljoner människor världen över har förflyttats från sina hem till följd av dammbyggnad.

Ekonomi

Byggandet av en vattenkraftverk kräver en lång ledtid för platsstudier, hydrologiska studier och miljökonsekvensbedömningar och är storskaliga projekt jämfört med koldioxidbaserad elproduktion. Antalet platser som kan utvecklas ekonomiskt för vattenkraftsproduktion är begränsat; nya platser tenderar att vara långt från befolkningscentra och kräver vanligtvis omfattande kraftöverföringsledningar . Vattenkraft generation kan vara sårbara för stora förändringar i klimat , inklusive variationer i nederbörden , mark och yt vattennivåer , och iskall smälta, vilket orsakar ytterligare kostnader för extra kapacitet för att säkerställa tillräcklig kraft är tillgänglig i låg- vatten år.

När den är klar, om den är väl utformad och underhållen, är en vattenkraftkälla vanligtvis relativt billig och pålitlig. Det har inget bränsle och låg flyktrisk, och som en ren energikälla är det billigare än både kärnkraft och vindkraft. Det är lättare att reglera att lagra vatten efter behov och generera höga effektnivåer vid behov jämfört med vindkraft .

Reservoar- och dammförbättringar

Trots vissa positiva effekter påverkar konstruktionen av dammar allvarligt flodekosystem som leder till försämrade flodekosystem som en del av den hydrologiska förändringen. Ett av de viktigaste sätten att minska de negativa effekterna av reservoarer och dammar är att implementera den nyaste naturbaserade reservoaroptimeringsmodellen för att lösa konflikten i människans vattenbehov och flodens ekosystemskydd.

Dammborttagning

Vatten- och sedimentflöden kan återupprättas genom att ta bort dammar från en flod. Dammborttagning anses lämpligt när dammen är gammal och underhållskostnaderna överstiger kostnaden för borttagning. Några effekter av dammborttagning inkluderar erosion av sediment i reservoaren , ökad sedimentförsörjning nedströms, ökad flodbredd och flätning , återupprättande av naturliga vattentemperaturer och rekolonisering av livsmiljöer som tidigare inte var tillgängliga på grund av dammar.

Världens största dammavlägsnande skedde på floden Elwha i delstaten Washington i USA (se Restaurering av Elwha -floden ). Två dammar, dammarna Elwha och Glynes Canyon , togs bort mellan 2011 och 2014 som tillsammans lagrade cirka 30 Mt sediment. Som ett resultat, leverans av sediment och trä till nedströms floden och deltaades återupprättas . Cirka 65% av sedimentet som lagrats i reservoarerna eroderade, varav ~ 10% deponerades i flodbädden . De återstående ~ 90% transporterades till kusten . Totalt orsakade förnyad sedimentleverans cirka 60 ha delta -tillväxt och resulterade också i ökad flodfläta .

Damfel

South Fork Dam -misslyckande och resulterande översvämning som förstörde Johnstown i Pennsylvania 1889
Internationellt specialskylt för arbeten och installationer som innehåller farliga krafter

Dammfel är i allmänhet katastrofalt om strukturen bryts eller väsentligt skadas. Rutinmässig deformationsövervakning och övervakning av läckage från avlopp i och runt större dammar är användbart för att förutse eventuella problem och möjliggöra avhjälpande åtgärder innan strukturfel inträffar. De flesta dammar har mekanismer som gör att reservoaren kan sänkas eller till och med dräneras vid sådana problem. En annan lösning kan vara berg injektering  - tryck pumpa Portlandcement uppslamning i svag sprickigt berg.

Under en väpnad konflikt är en damm att betrakta som en "installation som innehåller farliga krafter" på grund av den massiva påverkan av eventuell förstörelse på civilbefolkningen och miljön. Som sådan är den skyddad av reglerna i internationell humanitär rätt (IHL) och ska inte göras till föremål för attack om det kan orsaka allvarliga förluster bland civilbefolkningen. För att underlätta identifieringen definieras ett skyddstecken bestående av tre ljusorange cirklar placerade på samma axel av IHL: s regler.

De främsta orsakerna till dammfel är otillräcklig spillkapacitet, ledningar genom vallen, fundament eller distanser, konstruktionsfel ( South Fork Dam ), geologisk instabilitet orsakad av förändringar i vattennivåer under påfyllning eller dålig mätning ( Vajont , Malpasset , Testalinden Creek -dammar ), dåligt underhåll, särskilt av utloppsrör ( Lawn Lake Dam , Val di Stava Dam kollaps ), extrem nederbörd ( Shakidor Dam ), jordbävningar och mänskliga, dator- eller designfel ( Buffalo Creek Flood , Dale Dike Reservoir , Taum Sauk pumpat lagring växt ).

Ett anmärkningsvärt fall av avsiktligt dammbrott (före ovanstående dom) var Royal Air Force 'Dambusters' razzia mot Tyskland under andra världskriget (kodenamnet " Operation Chastise "), där tre tyska dammar valdes ut för att brytas för att skada tysk infrastruktur och tillverknings- och kraftförmåga som härrör från floderna Ruhr och Eder . Denna razzia blev senare grunden för flera filmer.

Sedan 2007 utvecklas den nederländska stiftelsen IJkdijk , med en öppen innovationsmodell och system för tidig varning för fel på diken/vallen. Som en del av utvecklingsarbetet förstörs fullskaliga vallar i fältet IJkdijk. Förstöringsprocessen övervakas av sensornätverk från en internationell grupp av företag och vetenskapliga institutioner.

Se även

Anteckningar

Källor

  • Arenillas, Miguel; Castillo, Juan C. (2003). "Dammar från romartiden i Spanien. Analys av designformulär (med bilaga)" . Första internationella kongressen för konstruktionshistoria [20–24 januari] .
  • Almeida, Ricardo (2018). "En fallstudie om miljömässig hållbarhet: En studie av de trofiska förändringarna i fiskarter som ett resultat av dammning av floder genom klusteranalys". Datorer och industriteknik . 135 : 1239–1252. doi : 10.1016/j.cie.2018.09.032 .
  • Hartung, Fritz; Kuros, Gh. R. (1987). "Historische Talsperren im Iran". I Garbrecht, Günther (red.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. s. 221–274. ISBN 978-3-87919-145-1.
  • Hodge, A. Trevor (1992). Romerska akvedukter och vattenförsörjning . London: Duckworth. ISBN 978-0-7156-2194-3.
  • Hodge, A. Trevor (2000). "Reservoarer och dammar". I Wikander, Örjan (red.). Handbook of Ancient Water Technology . Teknik och förändring i historien. 2 . Leiden: Brill. s. 331–339. ISBN 978-90-04-11123-3.
  • James, Patrick; Chanson, Hubert (2002). "Historisk utveckling av bågdammar. Från romerska bågdammar till moderna betongdesigner" . Australian Civil Engineering Transaktioner . CE43 : 39–56.
  • Lansac-Tôha, Fernando Miranda (2019). "En olikartade organismgrupper visar kontrasterande betadiversitetsmönster i ett dammat subtropiskt avrinningsområde". Vetenskapen om den totala miljön . 691 : 1271–1281. Bibcode : 2019ScTEn.691.1271L . doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.07.236 . PMID  31466207 .
  • Ren, Kang (2019). "En naturbaserad modell för optimering av reservoarer för att lösa konflikten i människans vattenbehov och flodens ekosystemskydd". Journal of Cleaner Production . 231 : 406–418. doi : 10.1016/j.jclepro.2019.05.221 .
  • Schnitter, Niklaus (1978). "Römische Talsperren". Antike Welt . 8 (2): 25–32.
  • Schnitter, Niklaus (1987a). "Verzeichnis geschichtlicher Talsperren bis Ende des 17. Jahrhunderts". I Garbrecht, Günther (red.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. s. 9–20. ISBN 978-3-87919-145-1.
  • Schnitter, Niklaus (1987b). "Die Entwicklungsgeschichte der Pfeilerstaumauer". I Garbrecht, Günther (red.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. s. 57–74. ISBN 978-3-87919-145-1.
  • Schnitter, Niklaus (1987c). "Die Entwicklungsgeschichte der Bogenstaumauer". I Garbrecht, Günther (red.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. s. 75–96. ISBN 978-3-87919-145-1.
  • Smith, Norman (1970). "De romerska dammarna i Subiaco". Teknik och kultur . 11 (1): 58–68. doi : 10.2307/3102810 . JSTOR  3102810 .
  • Smith, Norman (1971). En historia om dammar . London: Peter Davies. s. 25–49. ISBN 978-0-432-15090-0.
  • Vogel, Alexius (1987). "Die historische Entwicklung der Gewichtsmauer". I Garbrecht, Günther (red.). Historische Talsperren . 1 . Stuttgart: Verlag Konrad Wittwer. s. 47–56 (50). ISBN 978-3-87919-145-1.

Vidare läsning

  • Khagram, Sanjeev. Dammar och utveckling: Transnationella strider för vatten och kraft . Ithaca: Cornell University Press 2004.
  • McCully, Patrick. Tystade floder: Stora dammars ekologi och politik . London: Zed. 2001.

externa länkar