Damm
En damm är en barriär som stoppar eller begränsar flödet av ytvatten eller underjordiska bäckar. Reservoarer som skapas av dammar undertrycker inte bara översvämningar utan ger också vatten för aktiviteter som bevattning , mänsklig konsumtion , industriell användning , vattenbruk och navigering . Vattenkraft används ofta i samband med dammar för att generera el. En damm kan också användas för att samla upp eller lagra vatten som kan fördelas jämnt mellan platserna. Dammar tjänar i allmänhet det primära syftet med att hålla kvar vatten, medan andra strukturer som slussar eller vallar (även kända som vallar ) används för att hantera eller förhindra vattenflöde in i specifika landområden. Den tidigaste kända dammen är Jawa Dam i Jordanien , som dateras till 3 000 f.Kr.
Ordet dam kan spåras tillbaka till mellanengelska och dessförinnan från Middle Dutch , som det syns i namnen på många gamla städer, som Amsterdam och Rotterdam .
Historia
Gamla dammar
Tidig dammbyggnad ägde rum i Mesopotamien och Mellanöstern . Dammar användes för att kontrollera vattennivåerna, för Mesopotamiens väder påverkade floderna Tigris och Eufrat .
Den tidigaste kända dammen är Jawa Dam i Jordanien , 100 kilometer (62 mi) nordost om huvudstaden Amman . Den här gravitationsdammen hade en ursprungligen 9 meter hög (30 fot) och 1 m bred (3,3 fot) stenmur, uppburen av en 50 m bred (160 fot) jordvall. Strukturen är daterad till 3000 f.Kr.
Den fornegyptiska Sadd-el-Kafaradammen vid Wadi Al-Garawi, cirka 25 km (16 mi) söder om Kairo , var 102 m (335 fot) lång vid sin bas och 87 m (285 fot) bred. Strukturen byggdes runt 2800 eller 2600 f.Kr. som en avledningsdamm för översvämningskontroll, men förstördes av kraftigt regn under konstruktionen 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 Fayum-depressionen med Nilen i Mellersta Egypten. Två dammar kallade Ha-Uar som löper öst-väst byggdes för att hålla kvar vatten under den årliga översvämningen och sedan släppa ut det till omgivande land. Sjön som kallas Mer-wer eller Lake Moeris täckte 1 700 km 2 (660 sq mi) och är idag känd som Birket Qarun.
byggdes ett intrikat vattenhanteringssystem i Dholavira i dagens Indien . Systemet omfattade 16 reservoarer, dammar och olika kanaler för att samla upp och lagra vatten.
Ett av den antika världens tekniska under var den stora dammen i Marib i Jemen . Initierad någon gång mellan 1750 och 1700 f.Kr., den var gjord av packad jord - triangulär i tvärsnitt, 580 m (1 900 fot) lång och ursprungligen 4 m (13 fot) hög - löpande mellan två grupper av stenar på vardera sidan, för att som det var förenat med betydande stenarbeten. Reparationer utfördes under olika perioder, framför allt runt 750 f.Kr., och 250 år senare ökades dammens höjd 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 struktur 14 m (46 fot) hög, med fem utlopp, två murverksförstärkta slussar, en sedimenteringsdamm och en 1 000 m (3 300 fot) kanal till en distributionstank. Dessa arbeten avslutades inte förrän 325 e.Kr. då dammen tillät bevattning av 25 000 acres (100 km 2 ).
Eflatun Pınar är en hettitisk damm och vårtempel nära Konya , Turkiet. Det tros härstamma från hettitiska imperiet mellan 1400- och 1200-talen f.Kr.
Kallanai är konstruerad av ohuggen sten, över 300 m (980 fot) lång, 4,5 m (15 fot ) hög och 20 m (66 fot) bred, tvärs över huvudströmmen av Kaverifloden i Tamil Nadu , södra Indien . Den grundläggande strukturen dateras till 200-talet e.Kr. och anses vara en av de äldsta vattenavlednings- eller vattenreglerande strukturerna som fortfarande används. Syftet med dammen var att avleda vattnet i Kaveri över den bördiga deltaregionen för bevattning via kanaler.
Du Jiang Yan är det äldsta överlevande bevattningssystemet i Kina som inkluderade en damm som styrde vattenflödet. Den stod färdig 251 f.Kr. En stor jorddamm, gjord av Sunshu Ao , premiärministern i Chu (delstat) , översvämmade en dal i dagens norra Anhui -provinsen som skapade en enorm bevattningsreservoar (100 km (62 mi) i omkrets), en reservoar som är fortfarande närvarande idag.
romersk ingenjörskonst
Romersk dammkonstruktion kännetecknades av "romarnas förmåga att planera och organisera ingenjörsbyggande i stor skala." Romerska planerare introducerade det då nya konceptet med stora reservoardammar som kunde säkra en permanent vattenförsörjning för tätortsbosättningar under torrperioden. Deras banbrytande användning av vattentätt hydrauliskt murbruk och särskilt romersk betong möjliggjorde mycket större dammstrukturer än tidigare byggda, som Lake Homs Dam , möjligen den största vattenbarriären hittills, och Harbaqa Dam , båda i Romerska Syrien . Den högsta romerska dammen var Subiacodammen nära Rom ; dess rekordhöjd på 50 m (160 fot) förblev oöverträffad fram till dess oavsiktliga förstörelse 1305.
Romerska ingenjörer använde rutinmässigt forntida standardkonstruktioner som banvallsdammar och gravitationsdammar. Bortsett från det visade de en hög grad av uppfinningsrikedom och introducerade de flesta andra grundläggande damkonstruktioner som varit okända fram till dess. Dessa inkluderar arch-gravitation dammar , arch dammar , buttress dammar och multipel arch buttress dammar , som alla var kända och anställda av det 2nd århundradet AD (se Lista över romerska dammar ). Romerska arbetsstyrkor var också de första som byggde dammbroar, som Valerianabron i Iran.
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 vattnet 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 en vattenkvarn . På 900-talet Al-Muqaddasi flera dammar i Persien. Han rapporterade att en i Ahwaz var mer än 910 m (3 000 fot) lång och att den hade många vattenhjul som lyfte vattnet till akvedukter genom vilka det rann in i stadens reservoarer. En annan, Band-i-Amir Dam, gav bevattning till 300 byar.
Medeltiden
I Nederländerna , ett låglänt land, byggdes ofta dammar för att blockera floder för att reglera vattennivån och för att hindra havet från att komma 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 ofta påverkade holländska ortnamn. Den nuvarande holländska huvudstaden, Amsterdam (gammalt namn Amstelredam ), började med en damm vid floden Amstel i slutet av 1100-talet, och Rotterdam började med en damm vid floden Rotte , en mindre biflod till Nieuwe Maas . Det centrala torget i Amsterdam, som täcker den ursprungliga platsen för den 800 år gamla dammen, bär fortfarande namnet Dam-torget .
Industriell revolution
Romarna var de första att bygga valvdammar , där reaktionskrafterna från distansen stabiliserar strukturen från det yttre hydrostatiska trycket , men det var först på 1800-talet som den tekniska kompetens och konstruktionsmaterial som fanns kunde bygga de första stora skala bågdammar.
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 leverera vatten till staden Hyderabad (den används fortfarande idag). Den hade en höjd av 12 m (39 fot) och bestod av 21 bågar med variabel spännvidd.
På 1820- och 30-talen övervakade överstelöjtnant John By byggandet av Rideau-kanalen i Kanada nära dagens Ottawa och byggde en serie krökta murverksdammar som en del av vattenvägssystemet. I synnerhet Jones Falls Dam , byggd av John Redpath , färdigställdes 1832 som den största dammen i Nordamerika och ett tekniskt underverk. För att hålla vattnet under kontroll under bygget hölls två slussar , konstgjorda kanaler för att leda vatten, öppna i dammen. Den första var nära basen av dammen på dess östra sida. En andra sluss sattes in på västra sidan av dammen, cirka 6,1 m ovanför basen. För att byta från nedre till övre sluss spärrades utloppet av Sand Lake.
Hunts Creek nära staden Parramatta , Australien , dämdes upp på 1850-talet för att tillgodose efterfrågan på vatten från den växande befolkningen i staden . Murbågens dammvägg designades av löjtnant Percy Simpson som var influerad av framstegen inom dammkonstruktionstekniker som gjorts av de kungliga ingenjörerna i Indien . Dammen kostade £17 000 och färdigställdes 1856 som den första konstruerade dammen byggd i Australien, och den andra bågdammen i världen byggd enligt matematiska specifikationer.
Den första sådana dammen öppnades två år tidigare i Frankrike . Det var den första franska bågdammen under den industriella eran , och den byggdes av François Zola i kommunen Aix-en-Provence för att förbättra vattenförsörjningen efter att kolerautbrottet 1832 ödelade området. Efter kungligt godkännande 1844 byggdes dammen under det följande decenniet. Dess konstruktion utfördes på grundval av de matematiska resultaten av vetenskaplig stressanalys.
Den 75 mil långa dammen nära Warwick , Australien, var möjligen världens första bågdamm i betong. Designad av Henry Charles Stanley 1880 med ett bräddavlopp och ett speciellt vattenutlopp, höjdes den så småningom till 10 m (33 fot).
Under senare hälften av 1800-talet gjordes betydande framsteg i den vetenskapliga teorin om design av murverksdamm. Detta förvandlade dammdesign från en konst baserad på empirisk metodik till en profession baserad på en rigoröst tillämpad vetenskaplig teoretisk ram. Denna nya tyngdpunkt var centrerad kring tekniska fakulteter vid universitet i Frankrike och i Storbritannien. William John Macquorn Rankine vid University of Glasgow var banbrytande för den teoretiska förståelsen av dammstrukturer i hans 1857 papper On the Stability of Loose Earth . Rankine-teorin gav en god förståelse för principerna bakom dammskonstruktion. I Frankrike förklarade J. Augustin Tortene de Sazilly mekaniken hos gravitationsdammar med vertikalt vända murverk, och Zolas damm var den första som byggdes på grundval av dessa principer.
Modern tid
Eran av stora dammar inleddes med konstruktionen av Aswan Low Dam i Egypten 1902, en gravitationsmurad strävpelare vid Nilen . Efter deras 1882 års invasion och ockupation av Egypten började britterna byggandet 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 huvudentreprenör. Kapital och finansiering tillhandahölls av Ernest Cassel . När det ursprungligen konstruerades mellan 1899 och 1902, hade ingenting av dess skala någonsin tidigare försökts; vid färdigställandet var det den största murverksdammen i världen.
Hooverdammen är en massiv bågegravitationsdamm av betong , konstruerad i Black Canyon i Coloradofloden , på gränsen mellan USA:s stater Arizona och Nevada mellan 1931 och 1936 under den stora depressionen . År 1928 godkände kongressen projektet att bygga en damm som skulle kontrollera översvämningar, ge bevattningsvatten och producera vattenkraft . Det vinnande anbudet för att bygga dammen lämnades av ett konsortium som heter Six Companies, Inc. En så stor betongkonstruktion hade aldrig byggts förut, och vissa av teknikerna var oprövade. Det heta sommarvädret och bristen på faciliteter nära platsen innebar också svårigheter. Ändå överlämnade Sex Companies dammen till den federala regeringen den 1 mars 1936, mer än två år före schemat.
År 1997 fanns det uppskattningsvis 800 000 dammar över hela världen, cirka 40 000 av dem över 15 m (49 fot) höga. År 2014 publicerade forskare från University of Oxford en studie av kostnaden för stora dammar – baserad på den största befintliga datamängden – som dokumenterar betydande kostnadsöverskridanden för en majoritet av dammar och ifrågasätter om fördelarna vanligtvis uppväger kostnaderna för sådana dammar.
Typer av dammar
Dammar kan bildas av mänsklig handling, naturliga orsaker eller till och med genom ingripande av vilda djur som bävrar . Konstgjorda dammar klassificeras vanligtvis efter storlek (höjd), avsett ändamål eller struktur.
Efter struktur
Baserat på struktur och material som används klassificeras dammar som lätt skapade utan material, båggravitationsdammar , banvallsdammar eller murade dammar , med flera undertyper.
Arch dammar
I valvdammen erhålls stabilitet genom en kombination av valv- och gravitationsverkan. Om uppströmsytan är vertikal måste hela dammens vikt bäras till grunden med tyngdkraften, medan fördelningen av det normala hydrostatiska trycket mellan vertikal konsol och bågverkan kommer att bero på dammens styvhet i vertikal och horisontell riktning. När uppströmsytan lutar är fördelningen mer komplicerad. Den normala komponenten av vikten av bågringen kan tas av bågverkan, medan det normala hydrostatiska trycket kommer att fördelas såsom beskrivits ovan. För denna typ av damm är fasta tillförlitliga stöd vid distanserna ( antingen strävan eller kanjonens sidovägg) viktigare. Den mest önskvärda platsen för en valvdamm är en smal kanjon med branta sidoväggar som består av sund sten. Säkerheten hos en valvdamm är beroende av styrkan hos sidoväggsstöden, därför bör inte bara valvet sitta väl på sidoväggarna utan även bergets karaktär bör noggrant inspekteras.
Två typer av enbågsdammar används, nämligen konstantvinkel- och konstantradiedammen. Typen med konstant radie använder samma ytradie på alla höjder av dammen, vilket innebär att när kanalen blir smalare mot dammens botten blir den centrala vinkeln som täcks av dammens yta mindre. Jones Falls Dam , i Kanada, är en dam med konstant radie. I en fördämning med konstant vinkel, även känd som en fördämning med variabel radie, hålls denna förtöjda 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 Coloradofloden är en bågdamm med konstant vinkel.
En liknande typ är dubbelkrökning eller tunnskalsdammen. Wildhorse Dam nära Mountain City, Nevada , i USA är ett exempel på den typen. Denna konstruktionsmetod minimerar mängden betong som krävs för konstruktion men överför stora belastningar till fundamentet och distanserna. Utseendet liknar en enbågsdamm men med en distinkt vertikal krökning till den och ger den det vaga utseendet av en konkav lins sett nedströms.
Flervalvsdammen består av ett antal enkelbågsdammar med betongstöd som stödjande stöd, som till exempel Daniel- Johnson Dam, Québec, Kanada. Flervalvsdammen kräver inte lika många strävor som den ihåliga gravitationstypen men kräver en bra berggrund eftersom strävkrafterna är tunga.
Gravity dammar
I en gravitationsdamm är kraften som håller dammen på plats mot trycket från vattnet jordens gravitation som drar ner på dammens massa. Vattnet pressar i sidled (nedströms) på dammen, och tenderar att välta dammen genom att rotera runt sin tå (en punkt längst nedströms sidan av dammen). Dammens vikt motverkar den kraften och tenderar att rotera dammen åt andra hållet runt tån. Designern ser till att dammen är tillräckligt tung för att dammens vikt vinner den tävlingen. I tekniska termer är det sant närhelst resultatet av tyngdkrafterna som verkar på dammen och vattentrycket på dammen verkar i en linje som passerar uppströms dammens tå. [ citat behövs ] Konstruktören försöker forma dammen så att om man skulle betrakta den del av dammen över en viss höjd som en hel fördämning själv, skulle den dammen också hållas på plats av gravitationen, dvs. det finns ingen spänning i uppströmssidan av dammen som håller toppen av dammen nere. Designern gör detta för att det vanligtvis är mer praktiskt att göra en fördämning av material som i princip bara staplas upp än att få materialet att hålla ihop mot vertikal spänning. [ citat behövs ] Formen som förhindrar spänningar i uppströmsytan eliminerar också en balanserande kompressionsspänning i nedströmsytan, vilket ger ytterligare ekonomi.
För denna typ av damm är det viktigt att ha en ogenomtränglig grund med hög bärighet. Permeabla fundament har större sannolikhet att generera lyfttryck under dammen. Upplyftstryck är hydrostatiska tryck som orsakas av att vattentrycket i reservoaren trycker upp mot dammens botten. Om tillräckligt stora lyfttryck genereras finns det risk för att betonggravitationsdammen destabiliseras. [ citat behövs ]
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 gravitationsdammen förmodligen det bäst utvecklade exemplet på dammbygge. Eftersom rädslan för översvämning är en stark drivkraft i många regioner, byggs gravitationsdammar i vissa fall där en valvdamm skulle ha varit mer ekonomisk.
Tyngdkraftsdammar klassificeras som "fasta" eller "ihåliga" och är vanligtvis 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 bygga. Grand Coulee Dam är en solid gravitationsdamm och Braddock Locks & Dam är en ihålig gravitationsdamm. [ citat behövs ]
Båggravitationsdammar
_-_30_April_2009.jpg)
En gravitationsdamm kan kombineras med en valvdamm till en valvgravitationsdamm för områden med enorma mängder vattenflöde men mindre material tillgängligt för en ren gravitationsdamm. Den inåtgående komprimeringen av dammen av vattnet minskar den laterala (horisontella) kraften som verkar på dammen. Således minskar gravitationskraften som dammen kräver, dvs dammen behöver inte vara så massiv. Detta möjliggör tunnare dammar och sparar resurser.
Barrages
En spärrdamm 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 är placerade mellan flankerande pirer som är ansvariga för att stödja vattenbelastningen, och används ofta för att kontrollera och stabilisera vattenflödet för bevattningssystem. Ett exempel på denna typ av damm är den nu nedlagda Red Bluff Diversion Dam vid Sacramento River nära Red Bluff, Kalifornien .
Spärrar som byggs vid mynningen av floder eller laguner för att förhindra tidvattenintrång eller använda tidvattenflödet för tidvattenkraft kallas tidvattenspärrar .
Banvallsdammar
Banvallsdammar är gjorda av packad jord och är av två huvudtyper: stenfyllning och jordfyllning. Liksom betonggravitationsdammar förlitar sig banvallsdammar på sin vikt för att hålla tillbaka vattenkraften.
Bergfyllningsvallsdammar
Bergfyllningsdammar är vallar av kompakterad fridränerande granulär jord 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 gjord av murverk , betong , plastmembran, stålspont, timmer eller annat material. Den ogenomträngliga zonen kan också vara inne i banvallen, i vilket fall den kallas en "kärna". I de fall där lera används som det ogenomträngliga materialet, kallas dammen en "komposit" fördämning. För att förhindra inre erosion av lera i bergfyllningen på grund av sippkrafter separeras kärnan med ett filter. Filter är specifikt graderad jord utformad för att förhindra migration av finkorniga jordpartiklar. När lämpligt byggmaterial finns till hands minimeras transporterna, vilket leder till kostnadsbesparingar under byggandet. Stenfyllningsdammar är resistenta mot skador från jordbävningar . Otillräcklig kvalitetskontroll under byggnationen kan dock leda till dålig packning och sand i banvallen vilket kan leda till att stenfyllningen blir flytande under en jordbävning. Likvefaktionspotentialen kan minskas genom att förhindra att känsligt material blir mättat och genom att tillhandahålla adekvat packning under konstruktionen. Ett exempel på en stenfyllnadsdamm är New Melones Dam i Kalifornien eller Fierza Dam i Albanien .
En kärna som växer i popularitet är asfaltbetong . Majoriteten av sådana dammar är byggda med berg och/eller grus som primär fyllning. Nästan 100 dammar av denna design har nu byggts över hela världen sedan den första sådana dammen färdigställdes 1962. Alla asfaltbetongdammar som byggts hittills har en utmärkt prestandarekord. Den typ av asfalt som används är ett viskoelastiskt - plastmaterial som kan anpassas till de rörelser och deformationer som utsätts för banvallen som helhet och till sättning av grunden. Asfaltens flexibla egenskaper gör sådana dammar särskilt lämpade för jordbävningsområden .
För Moglicë vattenkraftverk i Albanien byggde det norska kraftbolaget Statkraft en stenfyllningsdamm med asfaltkärna. Efter färdigställandet 2018 förväntas den 320 m långa, 150 m höga och 460 m breda dammen vara världens högsta i sitt slag.
Stenfyllningsdammar med betongvägg
En stenfyllningsdamm (CFRD) är en stenfyllnadsdamm med betongplattor på sin uppströmsyta. Denna design ger betongplattan som en ogenomtränglig vägg för att förhindra läckage och även en struktur utan oro för lyfttrycket. Dessutom är CFRD-designen flexibel för topografi, snabbare att konstruera och billigare än jordfyllningsdammar. CFRD-konceptet har sitt ursprung under guldruschen i Kalifornien på 1860-talet när gruvarbetare byggde dammar för stenfyllning av timmer för slussoperationer . Timret ersattes senare med betong eftersom designen tillämpades på bevattning och kraftsystem. När CFRD-konstruktioner växte i höjd under 1960-talet komprimerades fyllningen och plattans horisontella och vertikala fogar ersattes med förbättrade vertikala fogar. Under de senaste decennierna har design blivit populärt.
Den högsta CFRD i världen är den 233 m höga (764 fot) Shuibuya Dam i Kina , färdigställd 2008.
Jordfyllda dammar
Jordfyllningsdammar, även kallade jorddammar, valsade jorddammar eller jorddammar, är konstruerade som en enkel vall av väl komprimerad jord. En homogen valsjordsdamm är helt konstruerad av en typ av material men kan innehålla ett dräneringsskikt för att samla upp sippvatten. En zonerad jorddamm har distinkta delar eller zoner av olika material, vanligtvis ett skal av lokalt rikligt material med en vattentät lerkärna . Moderna jordvallar med zoner använder filter- och dräneringszoner för att samla upp och avlägsna sippvatten och bevara integriteten hos skalzonen nedströms. En föråldrad metod för zonerad jorddammkonstruktion använde en hydraulisk fyllning för att producera en vattentät kärna. Valsjordsdammar kan också använda en vattentät fasad eller kärna på samma sätt som en stenfyllnadsdamm. Den frusna kärndammen är en tillfällig jorddammen som ibland används på höga breddgrader genom att cirkulera en 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 (31 mi) nordväst om Islamabad . Dess höjd på 485 fot (148 m) över flodbädden och 95 sq mi (250 km 2 ) reservoar gör den till den största jordfyllda dammen i världen. Huvuddelen av projektet är en banvall som är 9 000 fot (2 700 m) lång med en maximal höjd på 465 fot (142 m). Dammen använde cirka 200 miljoner kubikyard (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 kostnaderna för att producera eller ta in betong skulle vara oöverkomliga.
Dammar med fast krön
En damm med fast krön är en betongbarriär över en flod. Dammar med fast krön är utformade för att bibehålla djupet i kanalen för navigering. De utgör risker för båtfolk som kan färdas över dem, eftersom de är svåra att upptäcka från vattnet och skapar inducerade strömmar som är svåra att undkomma.
Efter storlek
Det finns variation, både över hela världen och inom enskilda länder, som i USA, i hur dammar av olika storlekar kategoriseras. Dammstorleken påverkar kostnaderna för konstruktion, reparation och borttagning och påverkar dammarnas potentiella räckvidd och omfattning av miljöstörningar.
Stora dammar
International Commission on Large Dams (ICOLD) definierar en "stor damm" som "En damm med en höjd av 15 m (49 fot) eller mer från lägsta fundament till krön eller en damm mellan 5 m (16 fot) meter och 15 meter beslagta mer än 3 miljoner kubikmeter (2 400 acre⋅ft )". "Större dammar" är över 150 m (490 fot) höga. Rapporten från World Commission on Dams inkluderar också i kategorin "stora" dammar som är mellan 5 och 15 m (16 och 49 fot) höga med en reservoarkapacitet på mer än 3 miljoner kubikmeter (2 400 acre⋅ft ). Vattenkraftsdammar kan klassificeras som antingen "höghöjd" (större än 30 m i höjden) eller "låghöjd" (mindre än 30 m i höjd).
Från och med 2021 innehåller ICOLDs World Register of Dams 58 700 stora dammrekord. Den högsta dammen i världen är den 305 m höga (1 001 fot) Jinping-I-dammen i Kina .
Små dammar
Som med stora dammar har små dammar flera användningsområden, såsom, 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. Småskaliga dammar har potential att generera fördelar utan att förflytta människor också, och små, decentraliserade vattenkraftsdammar kan hjälpa landsbygdsutvecklingen i utvecklingsländer. Bara i USA finns det ungefär 2 000 000 eller fler "små" dammar som inte ingår i Army Corps of Engineers National Inventory of Dams . Register över små dammar förs av statliga tillsynsmyndigheter och därför är information om små dammar spridd och ojämn i geografisk täckning.
Länder över hela världen anser att små vattenkraftverk (SHP) är viktiga för sina energistrategier, och intresset för SHP har ökat markant. Couto och Olden (2018) genomförde en global studie och fann 82 891 små vattenkraftverk (SHP) i drift eller under uppbyggnad. Tekniska definitioner av SHP, såsom deras maximala produktionskapacitet, dammhöjd, reservoararea, etc., varierar från land till land.
Icke-jurisdiktionella dammar
En damm är icke-jurisdiktionell när dess storlek (vanligtvis "liten") utesluter att den omfattas av vissa lagliga regler. 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-jurisdiktionell damm. I delstaten Colorado definieras en icke-jurisdiktionell damm 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 reglerna 4.2.5.1. och 4.2.19 av 10 fot eller mindre. Däremot definierar delstaten New Mexico en jurisdiktionell damm som 25 fot eller mer i höjd och lagrar mer än 15 acre-fot eller en damm som lagrar 50 acre-feet eller mer och är sex fot eller mer hög (avsnitt 72- 5-32 NMSA), vilket tyder på att dammar som inte uppfyller dessa krav är icke-jurisdiktionella. De flesta amerikanska dammar, 2,41 miljoner av totalt 2,5 miljoner dammar, är inte under någon offentlig myndighets jurisdiktion (dvs. de är icke-jurisdiktionella), och de är inte heller listade på National Inventory of Dams (NID ) .
Små dammar medför risker liknande stora dammar. Men frånvaron av reglering (till skillnad från mer reglerade stora dammar) och av en inventering av små dammar (dvs. sådana som inte är jurisdiktionella) kan 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, för att inkluderas i dammsäkerhetsprogram. -jurisdiktionsstrukturen får ingen faroklassificering och övervägs inte för några ytterligare krav eller aktiviteter under NPS dammsäkerhetsprogram." Små dammar kan vara farliga individuellt (dvs. de kan gå sönder), men också kollektivt, eftersom en sammanslagning av små dammar längs en flod eller inom ett geografiskt område kan öka riskerna. Grahams studie från 1999 av amerikanska dammbrott som resulterade i dödsfall från 1960 till 1998 drog slutsatsen att haveriet i dammar mellan 6,1 och 15 m höga (typiskt höjdområde för mindre dammar) orsakade 86 % av dödsfallen och haveriet i dammar mindre än 6,1 m hög orsakade 2% av dödsfallen. Icke-jurisdiktionella dammar kan utgöra faror eftersom deras design, konstruktion, underhåll och övervakning är oreglerad. Forskare har noterat att mer forskning behövs för att bättre förstå miljöpåverkan från små dammar (t.ex. deras potential att förändra flödet, temperaturen, sedimenten och växt- och djurmångfalden i en flod).
Genom användning
Sadeldamm
En sadeldamm är en hjälpdamm som är konstruerad för att begränsa reservoaren som skapas av en primär fördämning, antingen för att tillåta en högre vattenhöjd 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 är en reservoar innesluten av en liknande struktur som kallas en vall för att förhindra översvämning av närliggande land. Vallar används vanligen för återvinning av åkermark från en grund sjö, liknande en valke , som är en mur eller en banvall som byggs längs en flod eller ström för att skydda intilliggande land från översvämning.
Fördämning
En damm (ibland kallad "överströmningsdamm") är en liten fördämning som ofta används i en flodkanal för att skapa en uppdämningssjö för vattenuttagsändamål och som även kan användas för flödesmätning eller retardation.
Kontrollera dammen
En kontrolldamm är en liten damm 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 ansamling av sediment.
Torr damm
En torr damm, även känd som en översvämningsfördröjande struktur, är utformad för att kontrollera översvämningar. Det håller normalt inget vatten tillbaka och låter kanalen flöda fritt, förutom under perioder av intensivt flöde som annars skulle orsaka översvämning nedströms.
Avledningsdammen
En avledningsdamm är utformad för att avleda hela eller en del av flödet av en flod från dess naturliga lopp. Vattnet kan ledas om till en kanal eller tunnel för bevattning och/eller vattenkraftproduktion.
Underjordisk dammen
Underjordiska dammar används för att fånga grundvatten och lagra allt eller det mesta under ytan för utökad användning i ett lokaliserat område. I vissa fall är de också byggda för att förhindra att saltvatten tränger in i en sötvattensakvifer. Underjordiska dammar byggs 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: "underjordiska" och ett "sandmagasin". En underjordisk damm byggs över en akvifer eller dräneringsväg från ett ogenomträngligt lager (som fast berggrund) upp till strax under ytan. De kan vara konstruerade av en mängd olika material, inklusive tegelstenar, stenar, betong, stål eller PVC. När det väl är byggt höjer vattnet som lagras bakom dammen grundvattenytan och utvinns sedan med brunnar. En sandlagringsdamm är en damm byggd i etapper över en bäck eller wadi . Den måste vara stark, eftersom översvämningar sköljer över dess krön. Med tiden samlas sand i lager bakom dammen, vilket hjälper till att lagra vatten och, viktigast av allt, förhindra avdunstning . Det lagrade vattnet kan tas ut med en brunn, genom dammkroppen eller med hjälp av ett avloppsrör.
Avfallsdammen
En avfallsdamm är typiskt en jordfyllnadsdam som används för att lagra avfall , som produceras under gruvdrift efter att ha separerat den värdefulla fraktionen från den oekonomiska fraktionen av en malm . Konventionella vattenretentionsdammar kan tjäna detta syfte, men på grund av kostnaden är en avfallsdamm mer lönsam. Till skillnad från vattenretentionsdammar, höjs en avfallsdamm i följd under hela gruvans liv. Vanligtvis konstrueras en bas- eller startdamm, och när den fylls med en blandning av avfall och vatten, höjs den. Material som används för att höja dammen kan inkludera avfall (beroende på deras storlek) tillsammans med jord.
Det finns tre damkonstruktioner för upphöjda avfall, "uppströms", "nedströms" och "mittlinje", namngivna efter krönets rörelse under höjningen. Den specifika design som används beror på topografi , geologi, klimat, typ av avfall och kostnad. En uppströms avfallsdamm består av trapetsformade vallar som byggs ovanpå men tå till krön av en annan, vilket flyttar krönet längre uppströms. Detta skapar en relativt platt nedströmssida och en taggig uppströmssida som stöds av avfallsslam i uppdämningen. Nedströmsdesignen avser den successiva höjningen av banvallen som positionerar fyllningen och krönet längre nedströms. En centerlinjeförd damm har sekventiella invallningsdammar konstruerade direkt ovanpå en annan medan fyllning placeras på nedströmssidan för stöd och slam stöder uppströmssidan.
Eftersom avfallsdammar ofta lagrar giftiga kemikalier från gruvprocessen, har de ett ogenomträngligt foder för att förhindra läckage. Vatten-/gödselnivåer i avfallsdammen måste hanteras även av stabilitets- och miljöskäl.
Efter material
Ståldammar
En ståldamm är en typ av damm som kortvarigt experimenterades med runt början av 1900-talet som använder stålplätering (snett) och bärande balkar som struktur. Ståldammar, avsedda som permanenta konstruktioner, var ett (misslyckat) experiment för att avgöra om en konstruktionsteknik kunde utformas som var billigare än murverk, betong eller markarbeten, men robustare än dammar i trä.
Timmerdammar
Timmerdammar användes i stor utsträckning under den tidiga delen av den industriella revolutionen och i gränsområden på grund av lätthet och snabbhet att bygga. Sällan byggda i modern tid på grund av deras relativt korta livslängd och den begränsade höjden till vilken de kan byggas, måste timmerdammar hållas ständigt våta för att bibehålla sina vattenkvarhållande egenskaper och begränsa försämring av röta, liknande en tunna. De platser där timmerdammar är mest ekonomiska att bygga är de där det finns gott om timmer, cement är dyrt eller svårt att transportera, och antingen krävs en avledningsdamm med låg höjd eller så är livslängden inte ett problem. Timmerdammar var en gång många, särskilt i nordamerikanska västern, men de flesta har misslyckats, gömts under jordvallar eller ersatts med helt nya strukturer. Två vanliga varianter av timmerdammar var "sängen" och "plankan".
Timmersängdammar uppfördes av tungt timmer eller klädda stockar på samma sätt som ett timmerhus och inredningen fylldes med jord eller spillror. Den tunga spjälsängen stödde dammens ansikte och vikten av vattnet. Stänkdammar var dammar av trä som användes för att hjälpa till att flyta stockar nedströms i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet.
"Timber plank damms" var mer eleganta strukturer som använde en mängd olika konstruktionsmetoder med tungt timmer för att stödja ett vattenhållande arrangemang av plankor.
Andra typer
Kofferdams
En kofferdam är en barriär, vanligtvis tillfällig, konstruerad för att utesluta vatten från ett område som normalt är nedsänkt. Gjorda vanligtvis av trä, betong eller stålspont , används kassadammar för att möjliggöra konstruktion på grunden av permanenta dammar , broar och liknande strukturer . När projektet är klart kommer kofferdamen vanligtvis att rivas eller tas bort om inte området kräver kontinuerligt underhåll. (Se även gångväg och stödmur .)
Vanliga användningsområden för kassadammar inkluderar konstruktion och reparation av oljeplattformar till havs. I sådana fall tillverkas kofferdamen av stålplåt och svetsas på plats under vatten. Luft pumpas in i utrymmet, tränger undan vattnet och tillåter en torr arbetsmiljö under ytan.
Naturliga dammar
Dammar kan också skapas av naturliga geologiska krafter. Lavadammar bildas när lavaflöden, ofta basaltiska , fångar upp banan för en bäck eller sjöutlopp, vilket resulterar i skapandet av en naturlig uppdämning. Ett exempel skulle vara utbrotten av vulkanfältet Uinkaret för cirka 1,8 miljoner–10 000 år sedan, som skapade lavadammar vid Coloradofloden i norra Arizona i USA . Den största sådana sjön växte till cirka 800 km (500 mi) i längd innan dess damm gick sönder. Glacial aktivitet kan också bilda naturliga dammar, såsom uppdämningen av Clark Fork i Montana av Cordilleran Ice Sheet , som bildade den 7 780 km 2 (3 000 sq mi) Glacial Lake Missoula nära slutet av den senaste istiden. Moränavlagringar som lämnats efter av glaciärer kan också dämma upp floder för att bilda sjöar, såsom vid Flathead Lake , också i Montana (se Morän-dämd sjö ).
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 . Med en höjd på 560 m (1 840 fot) är den den högsta dammen i världen, inklusive både naturliga och konstgjorda dammar. nyare exempel skulle vara skapandet av Attabadsjön genom ett jordskred på Pakistans Hunzaflod .
Naturliga dammar utgör ofta betydande risker för mänskliga bosättningar och infrastruktur. De resulterande sjöarna översvämmar ofta bebodda områden, medan ett katastrofalt misslyckande av dammen kan orsaka ännu större skada, till exempel misslyckandet av jordskredet Gros Ventre i västra Wyoming 1927, som utplånade staden Kelly vilket resulterade i sex människors död. .
Bäverdammar
Bävrar skapar dammar främst av lera och käppar för att översvämma ett visst beboeligt område. Genom att översvämma ett jordskifte kan bävrar navigera under eller nära ytan och förbli relativt väl gömda eller skyddade från rovdjur. Den översvämmade regionen ger också bävrar tillgång till mat, särskilt under vintern.
Konstruktionselement
Kraftproduktionsanläggning
Från och med 2005 levererar vattenkraft, mestadels från dammar, cirka 19 % av världens elektricitet och över 63 % av förnybar energi . Mycket av detta genereras av stora dammar, även om Kina använder småskalig vattenkraftproduktion i stor skala och står för cirka 50 % av världens användning av denna typ av kraft.
Den mesta vattenkraften kommer från den potentiella energin från uppdämt vatten som driver en vattenturbin och generator ; för att öka kraftgenereringsförmågan hos en damm kan vattnet ledas genom ett stort rör som kallas en penstock före turbinen . En variant på denna enkla modell använder pumpad lagringsvattenkraft för att producera el för att matcha perioder med hög och låg efterfrågan, genom att flytta vatten mellan reservoarer på olika höjder. Vid tider med lågt elbehov används överskottsproduktionskapacitet för att pumpa in vatten i den högre reservoaren. När efterfrågan är högre släpps vatten tillbaka till den nedre reservoaren genom en turbin. (Se till exempel Dinorwig Power Station .)
Utsläpp
Ett spill är en del av en damm som är utformad för att passera vatten från uppströmssidan av en damm till nedströmssidan. Många bräddavlopp har slussar utformade för att kontrollera flödet genom brädden. Det finns flera typer av utsläpp. Ett "servicespill" eller "primärt spill" passerar normalt flöde. Ett "hjälpspill" släpper ut flöde som överstiger kapaciteten för servicespillet. Ett "nödspillbrunn" är utformat för extrema förhållanden, som till exempel ett allvarligt fel på servicespillet. En " säkringsplugg " är en låg bank som är utformad för att övertoppas och sköljas bort i händelse av en stor översvämning. Delarna i en säkringsplugg är fristående fristående block, placerade sida vid sida som fungerar utan någon fjärrkontroll. De tillåter att dammens normala pool ökar utan att kompromissa med dammens säkerhet eftersom de är utformade för att gradvis evakueras för exceptionella händelser. De fungerar som fasta dammar ibland genom att tillåta översvämning vid vanliga översvämningar.
Ett spill kan gradvis eroderas av vattenflöde, inklusive kavitation eller turbulens i vattnet som strömmar över brädden, vilket leder till att det går sönder. Det var den otillräckliga utformningen av utsläppet och installationen av fiskskärmar som ledde till att South Fork Dam i Johnstown, Pennsylvania övertoppades 1889, vilket resulterade i Johnstownfloden ("den stora översvämningen 1889").
Erosionshastigheter övervakas ofta, och risken minimeras vanligtvis, genom att forma avloppets nedströmsyta till en kurva som minimerar turbulent flöde, såsom en ogee- kurva.
Dammskapande
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 floden Paraná i Sydamerika 14 GW och levererade 93 % av den energi som förbrukades av Paraguay och 20 % av den som förbrukades av Brasilien från och med 2005. |
| Vattentillgång | Många stadsområden i världen förses med vatten från floder som är uppgrävda bakom låga dammar eller dammar. Exempel inkluderar London , med vatten från Themsen , och Chester , med vatten från floden Dee . Andra stora källor inkluderar djupa bergsreservoarer inneslutna av höga dammar över djupa dalar, som Claerwen -serien av dammar och reservoarer. |
| Stabilisera vattenflödet/bevattning | Dammar används ofta för att kontrollera och stabilisera vattenflödet, ofta för jordbruksändamål och bevattning . Andra som Bergsundsdammen kan hjälpa till att stabilisera eller återställa vattennivåerna i insjöar och hav, i det här fallet Aralsjön . |
| Förebyggande av översvämningar | Keenleyside Dam vid Columbiafloden , Kanada kan lagra 8,76 km 3 (2,10 cu mi ) översvämningsvatten, och Delta Works skyddar Nederländerna från kustnära översvämningar . |
| Landåtervinning | Dammar (ofta kallade vallar eller vallar i detta sammanhang) används för att förhindra inträngning av vatten till ett område som annars skulle vara under vatten, vilket möjliggör återvinning för mänskligt bruk. |
| Vattenavledning | En typiskt liten damm som används för att avleda vatten för bevattning, elproduktion eller annan användning, utan vanligtvis någon annan funktion. Ibland används de för att avleda vatten till en annan dränering eller reservoar för att öka flödet där och förbättra vattenanvändningen i just det området. Se: avledningsdammen . |
| Navigering | Dammar skapar djupa reservoarer och kan även variera flödet av vatten nedströms. Detta kan i gengäld påverka uppströms och nedströms navigering genom att förändra flodens djup. Djupare vatten ökar eller skapar rörelsefrihet för vattenfartyg. Stora dammar kan tjäna detta syfte, men oftast används dammar och slussar . |
Vissa av dessa syften är motstridiga, och dammoperatören måste göra dynamiska avvägningar. Till exempel skulle elproduktion och vattenförsörjning hålla reservoaren hög, medan förebyggande av översvämningar skulle hålla den låg. Många dammar i områden där nederbörden fluktuerar i en årscykel kommer också att se reservoaren fluktuera årligen i ett försök att balansera dessa olika syften. Dammhantering blir en komplex övning bland konkurrerande intressenter.
Plats
En av de bästa platserna för att bygga en damm är en smal del av en djup floddal; dalsidorna kan då fungera som naturliga murar. Den primära funktionen för dammens struktur är att fylla luckan i den naturliga reservoarlinjen som lämnas av strömkanalen. Platserna 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 omöjlig.
Viktiga andra tekniska och tekniska geologiska överväganden när man bygger en damm inkluderar:
- Permeabiliteten hos den omgivande bergarten eller jorden
- Jordbävningsfel _
- Jordskred och sluttningsstabilitet
- Grundvattennivå
- Högsta översvämningsflöden
- Reservoarslamning
- Miljöpåverkan på flodfiske, skogar och djurliv (se även fisktrappa )
- Påverkan på mänskliga bostäder
- Ersättning för översvämning av mark samt befolkningsflyttning
- Avlägsnande av giftiga material och byggnader från det föreslagna reservoarområdet
Konsekvensanalys
Påverkan bedöms på flera sätt: fördelarna för det mänskliga samhället som uppstår från dammen (jordbruk, vatten, förebyggande av skador och kraft), skada eller nytta för natur och vilda djur, påverkan på ett områdes geologi (om förändringen av vattenflöde och nivåerna kommer att öka eller minska stabiliteten) och störningar av människoliv (förflyttning, förlust av arkeologiska eller kulturella ämnen under vattnet).
Miljöpåverkan
Reservoarer som hålls bakom dammar påverkar många ekologiska aspekter av en flod. Flodtopografi och dynamik beror på ett brett spektrum av flöden, medan floder under dammar ofta upplever långa perioder av mycket stabila flödesförhållanden eller sågtandade flödesmönster 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; cykliska flödesvariationen som orsakades av Glen Canyon Dam en bidragande orsak till sandstångserosion .
Äldre dammar saknar ofta en fisktrappa , vilket hindrar många fiskar från att flytta uppströms till sina naturliga häckningsplatser, vilket orsakar misslyckande i häckningscyklerna eller blockerar migrationsvägar. Inte ens fisktrappor hindrar en minskning av fisken att nå lekplatserna uppströms. I vissa områden transporteras ungfisk ("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 sorters fiskar och andra vattenlevande organismer. Studier har visat den nyckelroll som bifloder spelade i nedströms riktning från huvudflodavfallet, vilket påverkade lokala miljöförhållanden och beta-mångfaldsmönster för varje biologisk grupp. Både ersättnings- och rikedomsskillnader bidrog till höga värden av total beta-diversitet för fisk (medelvärde = 0,77) och växtplankton (medelvärde = 0,79), men deras relativa betydelse var mer förknippad med ersättningskomponenten för båda biologiska grupperna (medelvärde = 0,45 och 0,52, respektive). En studie utförd av de Almeida, RA, Steiner, MTA och andra visade att medan vissa arter minskade i population med mer än 30 % efter byggandet av dammen, ökade andra sin population 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 att den ursprungliga miljön ersätts av en ny insjö.
Stora reservoarer bildade bakom dammar har indikerats i bidraget från seismisk aktivitet , på grund av förändringar i vattenbelastning och/eller höjden på grundvattenytan. Detta är dock ett felaktigt antagande, eftersom den relativt marginella spänningen som tillskrivs vattenbelastningen är storleksordningar mindre än kraften från en jordbävning. Den ökade spänningen från vattenbelastningen är otillräcklig för att spricka jordskorpan och ökar således inte svårighetsgraden av en jordbävning.
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, hyser de biologisk aktivitet som kan producera stora mängder växthusgaser.
Mänsklig social påverkan
Damms påverkan på det mänskliga samhället är betydande. Nick Cullather hävdar i Hungry World: America's Cold War Battle Against Poverty in Asia att dammbygge kräver att staten förskjuter människor i det gemensamma bästas namn och att det ofta leder till missbruk av massorna av planerare. Han citerar Morarji Desai , Indiens inrikesminister, som 1960 talade till bybor som var upprörda över Pong-dammen , som hotade att "släppa ut vattnet" och dränka byborna om de inte samarbetade.
Three Gorges Dam vid Yangtzefloden i Kina är mer än fem gånger så stor som Hoover Dam ( USA ). Den skapar en reservoar som är 600 km (370 mi) lång för att användas för översvämningskontroll och vattenkraftproduktion. Dess konstruktion krävde förlusten av över en miljon människors hem och deras massförflyttning, förlusten av många värdefulla arkeologiska och kulturella platser och betydande ekologisk förändring. Under översvämningarna i Kina 2010 höll dammen tillbaka en vad som skulle ha varit en katastrofal översvämning och den enorma reservoaren steg med 4 m (13 fot) över natten.
År 2008 uppskattades det att 40–80 miljoner människor världen över har fördrivits från sina hem till följd av dammbygget.
Ekonomi
Byggandet av ett vattenkraftverk kräver lång ledtid för platsstudier, hydrologiska studier och miljökonsekvensbeskrivningar och är storskaliga projekt i jämförelse med kolbaserad kraftproduktion. Antalet platser som ekonomiskt kan utvecklas för vattenkraftproduktion är begränsat; nya platser tenderar att ligga långt från befolkningscentra och kräver vanligtvis omfattande kraftledningar . Vattenkraftsproduktion kan vara känslig för stora förändringar i klimatet , inklusive variationer i nederbörd , mark- och ytvattennivåer och glaciärsmältning, vilket orsakar ytterligare utgifter för den extra kapaciteten för att säkerställa att tillräcklig kraft finns tillgänglig under lågvattenår.
När den väl är färdig, om den är väl utformad och underhållen, är en vattenkraftkälla vanligtvis relativt billig och pålitlig. Den har inget bränsle och låg rymningsrisk, och som en ren energikälla är den 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 byggandet av dammar flodernas ekosystem allvarligt, vilket leder till försämrade flod-ekosystem 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 mänskligt vattenbehov och skydd av flodernas ekosystem.
Borttagning av damm
Vatten- och sedimentflöden kan återupprättas genom att dammar avlägsnas från en flod. Borttagning av damm anses lämpligt när dammen är gammal och underhållskostnaderna överstiger kostnaden för borttagandet. Några effekter av borttagning av damm inkluderar erosion av sediment i reservoaren , ökad sedimenttillförsel nedströms, ökad flodbredd och flätning , återupprättande av naturliga vattentemperaturer och rekolonisering av livsmiljöer som tidigare var otillgängliga på grund av dammar.
Världens största damborttagning skedde vid Elwha-floden i den amerikanska delstaten Washington (se Restoration of the Elwha River) . Två dammar, Elwha- och Glynes Canyon-dammarna , togs bort mellan 2011 och 2014 som tillsammans lagrade cirka 30 Mt sediment. Som ett resultat återupprättades leveransen av sediment och trä till nedströms floden och deltat . Ungefär 65 % av sedimentet som lagrats i reservoarerna eroderades, varav ~10 % avsattes i flodbädden . De återstående ~90% transporterades till kusten . Totalt orsakade förnyad sedimentleverans cirka 60 ha deltatillväxt och resulterade även i ökad flodflätning .
Dammbrott
Dammbrott är i allmänhet katastrofala om strukturen är bruten eller avsevärt skadad. Rutinmässig deformationsövervakning och övervakning av läckage från avlopp i och runt större dammar är användbart för att förutse eventuella problem och tillåta åtgärdande åtgärder innan strukturella fel inträffar. De flesta dammar har mekanismer som gör att reservoaren kan sänkas eller till och med dräneras i händelse av sådana problem. En annan lösning kan vara injektering av berg – tryckpumpning av portlandcementslam i svagt sprickat berg.
Under en väpnad konflikt är en damm att betrakta som en "anläggning 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 en skyddsskylt som består av tre ljusorange cirklar placerade på samma axel av IHL:s regler.
De främsta orsakerna till dammbrott inkluderar otillräcklig spillvattenkapacitet, rördragning genom banvallen, fundament eller distanser, spillway design fel ( South Fork Dam ), geologisk instabilitet orsakad av förändringar i vattennivåer under fyllning eller dålig mätning ( Vajont , Malpasset , Testalinden Creek damms) ), dåligt underhåll, särskilt av utloppsrör ( Lawn Lake Dam , Val di Stava Dam kollaps ), extrema regn ( Shakidor Dam ), jordbävningar och mänskliga, dator- eller designfel ( Buffalo Creek Flood , Dale Dike Reservoir , Taum Sauk pumpad lagring växt ).
Ett anmärkningsvärt fall av avsiktligt dammbrott (före ovanstående dom) var Royal Air Force 'Dambusters' räd mot Tyskland under andra världskriget (kodnamnet " Operation Chastise "), där tre tyska dammar valdes ut för att brytas för att skada tysk infrastruktur och tillverknings- och kraftkapacitet som härrör från floderna Ruhr och Eder . Denna razzia blev senare grunden för flera filmer.
Sedan 2007 håller den nederländska IJkdijk -stiftelsen på att utvecklas, med en öppen innovationsmodell och system för tidig varning för vall-/vallbrott. Som en del av utvecklingsarbetet förstörs fullskaliga vallar i IJkdijks fältlaboratorium. Destruktionsprocessen övervakas av sensornätverk från en internationell grupp av företag och vetenskapliga institutioner.
Se även
- Bunding – Stödmur runt föroreningskällan
- Injekteringsbruk gardin
- Isdammen – ansamling av is på en flod orsakad av isbrott som bildar en barriär som i sin tur kan orsaka översvämningar
- Uppblåsbar gummidamm
- Internationella kommissionen för stora dammar
- Lista över dammar och reservoarer
- Lista över största dammar
- Lista över högsta dammar
- Lista över tidvattensvall
- Lås (vattennavigering) – Anordning för att höja och sänka båtar eller fartyg
- Reservoarsäkerhet – Riskförebyggande av reservoardammbrott
Anteckningar
Källor
- Arenillas, Miguel; Castillo, Juan C. (2003). "Dams från den romerska eran i Spanien. Analys av designformer (med bilaga)" . 1:a internationella kongressen om konstruktionshistoria [20–24 januari] .
- Almeida, Ricardo (2018). "En fallstudie om miljömässig hållbarhet: En studie av de trofiska förändringarna i fiskarter som ett resultat av uppdämning av floder genom klusteranalys" . Datorer och industriteknik . 135 : 1239-1252. doi : 10.1016/j.cie.2018.09.032 . S2CID 115846219 .
- Hartung, Fritz; Kuros, Gh. R. (1987). "Historische Talsperren im Iran". I Garbrecht, Günther (red.). Historische Talsperren . Vol. 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.). Handbok i antik vattenteknik . Teknik och förändring i historien. Vol. 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" . Australiska civilingenjörstransaktioner . CE43 : 39–56.
- Lansac-Tôha, Fernando Miranda (2019). "A Olika spridda organismgrupper visar kontrasterande beta-diversitetsmönster i en uppdämd subtropisk flodbassäng". Vetenskap om den totala miljön . 691 : 1271-1281. Bibcode : 2019ScTEn.691.1271L . doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.07.236 . PMID 31466207 . S2CID 199071096 .
- Ren, Kang (2019). "En naturbaserad reservoaroptimeringsmodell för att lösa konflikten i mänskligt vattenbehov och skydd av flodens ekosystem". Journal of Cleaner Production . 231 : 406–418. doi : 10.1016/j.jclepro.2019.05.221 . S2CID 182485278 .
- 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 . Vol. 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 . Vol. 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 . Vol. 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 historiska Entwicklung der Gewichtsmauer". I Garbrecht, Günther (red.). Historische Talsperren . Vol. 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. Silenced Rivers: The Ecology and Politics of Large Dams . London: Zed. 2001.
externa länkar
- Grundläggande villkor för dammens egenskaper
- Gravity Dam Analysis
- Structurae: Dammar och kvarhållande strukturer
| Nationalbibliotek | |
|---|---|
| Övrig | |
