Damm

Glen Canyon Dam auf der Colorado River, Arizona, VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA
See Vyrnwy Damm, Wales, 1888 fertiggestellt
Karapuzha Dam, ein irdener Damm im indischen Zustand von Kerala
Kleiner Damm in der Nähe Groningen, Niederlande

A Damm ist eine Barriere, die den Fluss von stoppt oder einschränkt Oberflächenwasser oder unterirdische Bäche. Reservoire Erstellt von Dämmen unterdrücken nicht nur Überschwemmungen, sondern liefern auch Wasser für Aktivitäten wie z. Bewässerung, menschlicher Verbrauch, industrielle Nutzung, Aquakultur, und Schiffbarkeit. Wasserkraft wird häufig in Verbindung mit Dämmen verwendet, um Strom zu erzeugen. Ein Damm kann auch zum Sammeln oder Speichern von Wasser verwendet werden, das gleichmäßig zwischen den Standorten verteilt werden kann. Dämme dienen im Allgemeinen dem Hauptzweck der Beibehaltung von Wasser, während andere Strukturen wie z. Schleusen oder Deiche (auch bekannt als Deiche) werden verwendet, um den Wasserfluss in bestimmte Landregionen zu verwalten oder zu verhindern. Der früheste bekannte Damm ist der Jawa Dam in Jordanien, aus 3.000 v. Chr.

Das Wort Damm kann zurückverfolgt werden Mittleres Englisch,[1] und vorher von Mittlerer Niederländisch, wie in den Namen vieler alter Städte zu sehen ist,[2] wie zum Beispiel Amsterdam und Rotterdam.

Afsluitdijk mit dem Wadden Sea (ein Teil der Nordsee) links und die Ijsselmeer rechts in den Niederlanden

Geschichte

Alte Dämme

Frühes Dammgebäude fand in statt Mesopotamien und die Naher Osten. Dämme wurden verwendet, um den Wasserstand zu kontrollieren, weil das Wetter von Mesopotamien die betroffen hatte Tigris und Euphrat Flüsse.

Der früheste bekannte Damm ist der Jawa Dam in Jordanien, 100 Kilometer nordöstlich der Hauptstadt Amman. Dieser Schwerkraftdamm bestand aus einer ursprünglich 9 Meter hohen Steinmauer von 30 ft) und 1 m breit, die von einem 60-ft) irdenen Rampart von 50 m breit ist. Die Struktur ist auf 3000 v. Chr. Datiert.[3][4]

Das Antike Ägypter Sadd-El-Kafara-Damm in Wadi al-Garawi, etwa 25 km südlich von 16 mi) Kairo, war 102 m (335 ft) lang an seiner Basis und 87 m (285 Fuß) breit. Die Struktur wurde um 2800 gebaut[5] oder 2600 v. Chr[6] Als ein Umleitungsdamm zur Hochwasserkontrolle, wurde aber während des Baus oder kurz darauf durch starker Regen zerstört.[5][6] Während der Zwölfte Dynastie Im 19. Jahrhundert v. Chr., Der Pharaonen Senosert III, III, Amenemhat III, und Amenemhat IV gruben einen Kanal 16 km (9,9 mi) lange mit dem Verknüpfen der Fayum -Depression zum Nil im mittleren Ägypten. Zwei Dämme namens Ha-uar, die Ost-West lief, wurden gebaut, um während der jährlichen Überschwemmung Wasser zu halten und es dann in die umliegenden Länder freizulassen. Der See rief Mer-Wer oder Lake Moeris 1,700 km bedeckt2 (660 m²) und ist heute als Birket Qarun bekannt.[7]

Bis zum Mitte des dritten Jahrtausends v. Chr. Ein kompliziertes Wassermanagementsystem in Dholavira im heutigen Tag Indien errichtet wurde. Das System umfasste 16 Stauseen, Dämme und verschiedene Kanäle zum Sammeln von Wasser und zum Speichern.[8]

Eine der Ingenieurwunder der Antike war die Großer Damm von Marib in Jemen. Es wurde zwischen 1750 und 1700 v. Chr. Initiiert, es bestand aus gepackter Erde-dreieckig im Querschnitt, 580 m (1.900 Fuß) und ursprünglich 4 m (13 ft) hoch-zwischen zwei Gruppen von Gesteinen auf beiden Seiten, zu was es durch erhebliche Mauerwerk in Verbindung gebracht wurde. Reparaturen wurden in verschiedenen Zeiträumen durchgeführt, vor allem um 750 v. Chr., Und 250 Jahre später wurde die Dammhöhe auf 7 m (23 ft) erhöht. Nach dem Ende der Königreich Saba, der Damm fiel unter die Kontrolle des Ḥimyarites (c. 115 v. Chr.) Wer weitere Verbesserungen durchführte und eine Struktur von 14 m (46 ft) mit fünf Verschüttungen, zwei mauerwerkverstärkten Schleusen, einem Absetzsteich und einem 1.000 m (3.300 Fuß) Kanal zu einem Vertriebspanzer erzeugt. Diese Arbeit2).

Eflatun Pınar ist ein Hethit Mutter- und Frühlingstempel in der Nähe Konya, Truthahn. Es wird angenommen, dass es aus dem hethitischen Reich zwischen dem 15. und 13. Jahrhundert v. Chr.

Das Kallanai ist aus unheiltem Stein, über 300 m (980 ft) lang, 4,5 m (15 ft) hoch und 20 m (66 ft) breit, über den Hauptstrom der Kaveri Fluss in Tamil Nadu, Südindien. Die Grundstruktur stammt aus dem 2. Jahrhundert n. Chr.[9] und gilt als eine der ältesten Wasserumleitungen oder Wasserregelungsstrukturen, die noch verwendet werden.[10] Der Zweck des Damms war es, die Gewässer des Kaveri in der Region Fruchtbarer Delta zur Bewässerung über Kanäle abzuleiten.[11]

Du Jiang Yan ist der älteste Überleben Bewässerung System in China, das einen Staudamm enthielt, der Wasserstrom leitete. Es war in 251 v. Chr. Fertig. Ein großer irdener Damm, der von gemacht wurde von Sunshu ao, das Premierminister von Chu (Staat), überflutete ein Tal im heutigen Norden Anhui Provinz, die ein enormes Bewässerungsreservoir (100 km) im Umfang des Umfangs geschaffen hat, ein Reservoir, das heute noch vorhanden ist.[12]

Römische Ingenieurwesen

Das Römischer Damm in Cornalvo in Spanien ist seit fast zwei Jahrtausenden im Einsatz.

Römischer Damm Der Bau wurde durch "die Fähigkeit der Römer gekennzeichnet, in großem Maßstab zu planen und technisch zu organisieren".[13] Römische Planer stellten das damalige Novel of Large ein Reservoir Dämme, die sich eine dauerhafte sichern könnten Wasserversorgung für städtische Siedlungen über die Trockenzeit.[14] Ihre wegweisende Verwendung von wassersicherem Hydraulik Granatwerfer und besonders Römischer Beton für viel größere Staudammstrukturen als zuvor gebaut,[13] so wie die Lake Homs Dam, möglicherweise die größte Wasserbarriere zu diesem Datum,[15] und die HARBAQA DAMbeide in Roman Syrien. Der höchste römische Damm war der Subiaco Dam nahe Rom; Die Rekordhöhe von 160 ft blieb bis zu seiner zufälligen Zerstörung im Jahr 1305 unübertroffen.[16]

Römische Ingenieure nutzten die routinemäßige Verwendung von alten Standard -Designs wie Dämmen und Mauerwerksgräbchen.[17] Abgesehen davon zeigten sie ein hohes Maß an Erfindungsreichtum und führten die meisten anderen grundlegenden Dammentwürfe ein, die bis dahin unbekannt waren. Diese beinhalten Staudämme der Erzheit,[18] Bogendämme,[19] Stammdämme[20] und Mehrere Bogen -Stammdämme Dämme,[21] Alle wurden im 2. Jahrhundert n. Chr. Bekannt und verwendet (siehe Liste der römischen Dämme). Römische Belegschaft waren auch die ersten, die Dammbrücken bauten, wie die Brücke von Valerian in Iran.[22]

Überreste der Band-e Kaisar Mutter, gebaut von den Römern im 3. Jahrhundert n. Chr.

Im Iran, Brückendämme wie die Band-e Kaisar wurden verwendet, um bereitzustellen Wasserkraft durch Wasserräder, die oft wasserbezogene Mechanismen antrat. Einer der ersten war die römisch gebaute Dammbrücke in Dezful,[23] das könnte Wasser 50 erhöhen Ellen (c. 23 m) die Stadt zu liefern. Ebenfalls Ablenkungsdämme bekannt waren.[24] Mahlen Dämme wurden eingeführt, die die Muslimische Ingenieure genannt Pul-i-Bulaiti. Der erste wurde in Shustar am Fluss gebaut Karun, Der Iran, und viele davon wurden später in anderen Teilen der gebaut Islamische Welt.[24] Wasser wurde von der Rückseite des Damms durch ein großes Rohr durchgeführt, um ein Wasserrad zu fahren und Wassermühle.[25] Im 10. Jahrhundert, Al-Muqaddasi beschrieben mehrere Dämme in Persien. Er berichtete, dass einer in Ahwaz war mehr als 910 m (3.000 Fuß) lang,[26] und dass es viele Wasserräume gab, in die das Wasser in das Wasser hob Aquädukte durch die es in Stauseen der Stadt floss.[27] Ein anderer, der Band-i-Amir-Damm, war eine Bewässerung für 300 Dörfer.[26]

Mittelalter

In dem NiederlandeEin niedrig liegendes Land, Dämme wurden häufig gebaut, um Flüsse zu blockieren, um den Wasserstand zu regulieren und zu verhindern, dass das Meer in die Sumpfland gelangt. Solche Dämme markierten oft den Beginn einer Stadt oder einer Stadt, da es leicht war, den Fluss an einem solchen Ort zu überqueren, und oft die niederländischen Ortsnamen beeinflussten. Die gegenwärtige niederländische Hauptstadt, Amsterdam (alte Bezeichnung Amstelredam), begann mit einem Damm am Fluss Amstel im späten 12. Jahrhundert und und Rotterdam begann mit einem Damm am Fluss Rotte, ein kleiner Nebenfluss der Nieuwe Maas. Das zentrale Platz von Amsterdam, der den ursprünglichen Standort des 800-jährigen Damms abdeckt, trägt immer noch den Namen Dam Square oder einfach "der Damm".

Industrielle Revolution

Eine Gravur der Rideau -Kanal Schlösser bei Bytown

Die Römer waren die ersten, die bauten Bogendämme, bei dem die Reaktionskräfte aus dem Abutment stabilisiert die Struktur von der Außenseite hydrostatischer DruckAber erst im 19. Jahrhundert konnten die verfügbaren technischen Fähigkeiten und Baumaterialien die ersten groß angelegten Bogendämme bauen.

Um die bauten drei Pionierbogendämme auf Britisches Imperium im frühen 19. Jahrhundert. Henry Russel der Königliche Ingenieure beaufsichtigte den Bau des Mir Alam Dam im Jahr 1804, um der Stadt Wasser zu versorgen Hyderabad (Es wird heute noch verwendet). Es hatte eine Höhe von 12 m (39 Fuß) und bestand aus 21 Bögen variabler Spannweite.[28]

In den 1820er und 30er Jahren, Oberstleutnant John von beaufsichtigte den Bau des Rideau -Kanal in Kanada in der Nähe des heutigen Tages Ottawa und baute eine Reihe gebogener Mauerwerksstämme als Teil des Wasserstraßensystems. Insbesondere die Jones Falls Dam, gebaut von John Redpath, wurde 1832 als größter Damm in fertiggestellt Nordamerika und ein technisches Wunder. Um das Wasser während des Baus kontrollieren zu halten, zwei Schlitten, künstliche Kanäle zur Durchführung von Wasser wurden im Damm offen gehalten. Der erste befand sich in der Nähe der Basis des Damms auf der Ostseite. Eine zweite Schleude wurde auf der Westseite des Damms mit 6,1 m über der Basis eingesetzt. Um den Schalter von der unteren zur oberen Schleuse zu machen, wurde der Auslass des Sandsees blockiert.[29]

Mauerwerksbogenwand, Parramatta, New South Wales, der erste in Australien gebaute Damm, der in Australien gebaut wurde

Hunts Creek in der Nähe der Stadt von Parramatta, Australien, wurde in den 1850er Jahren gestaut, um die Nachfrage nach Wasser aus der wachsenden Bevölkerung der Stadt zu erfüllen. Das Mauerwerk Bogendamm Wall wurde von Leutnant Percy Simpson entworfen, der von den Fortschritten in den Dammtechnik -Techniken beeinflusst wurde, die von der gemacht wurden Königliche Ingenieure in Indien. Der Damm kostete 17.000 Pfund und wurde 1856 als erster in Australien gebautes Damm und der zweite Bogendamm der Welt für mathematische Spezifikationen errichtet.[30]

Der erste derartige Damm wurde zwei Jahre zuvor eröffnet Frankreich. Es war der erste französische Bogendamm der Industriezeitund es wurde von François Zola in der Gemeinde von gebaut Aix-en-provence Verbesserung der Wasserversorgung nach dem 1832 Cholera -Ausbruch am Boden zerstört. Nach königliche Zustimmung wurde 1844 gewährt, der Damm wurde im folgenden Jahrzehnt gebaut. Die Konstruktion wurde auf der Grundlage der mathematischen Ergebnisse der wissenschaftlichen Stressanalyse durchgeführt.

Der 75 Meilen Damm in der Nähe WarwickAustralien war möglicherweise der erste Betonbogendamm der Welt. Entworfen von Henry Charles Stanley Im Jahr 1880 mit einem Überlauf und einem speziellen Wasserauslass wurde er schließlich auf 10 m (33 Fuß) erhöht.

In der zweiten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts wurden erhebliche Fortschritte in der wissenschaftlichen Theorie des Mauerwerksdammdesigns erzielt. Dieses Damm -Design von einer Kunst, die auf empirischer Methodik basiert, zu einem Beruf, der auf einem streng angewandten wissenschaftlichen theoretischen Rahmen basiert. Dieser neue Schwerpunkt konzentrierte sich auf die technischen Fakultäten von Universitäten in Frankreich und in Großbritannien. William John Macquorn Rankine Bei der Universität Glasgow leitete das theoretische Verständnis von Dammstrukturen in seinem Papier von 1857 Pionierarbeit Auf der Stabilität der losen Erde. Rankine -Theorie bot ein gutes Verständnis der Prinzipien hinter dem Dammdesign.[31] In Frankreich erklärte J. Augustin Toree de Sazilly die Mechanik der vertikal gegenüberliegenden Mauerwerksgraddämme, und Zolas Damm war der erste, der auf der Grundlage dieser Prinzipien gebaut wurde.[32]

Moderne Ära

Die Ära der großen Dämme wurde mit dem Bau des Aswan Low Dam 1902 in Ägypten eine Schwerkraft Mauerwerk Stuttress Dam auf der Nil Fluss. Nach ihrem 1882 Invasion und Besetzung Ägyptens, Die Briten begannen 1898 mit dem Bau. Das Projekt wurde von Sir entworfen William Willcocks und umfasste mehrere bedeutende Ingenieure dieser Zeit, darunter Sir Benjamin Baker und Sir John Aird, deren fest, fest, John Aird & Co.war der Hauptauftragnehmer.[33][34] Kapital und Finanzierung wurden durch bereitgestellt von Ernest Cassel.[35] Als er zunächst zwischen 1899 und 1902 konstruiert wurde, war nichts von seiner Größenordnung zuvor versucht worden;[36] Nach Abschluss war es der größte Mauerwerksdamm der Welt.[37]

Das Hoover-Staudamm ist ein massiver Beton Damm der Erzfeindlichkeit, in der gebaut Black Canyon des Colorado River, an der Grenze zwischen den US -Staaten von Arizona und Nevada Zwischen 1931 und 1936 während der Weltwirtschaftskrise. Im Jahr 1928 ermächtigte der Kongress das Projekt, einen Damm zu bauen, der Überschwemmungen kontrollieren, Bewässerungswasser bereitstellen und produzieren würde Wasserkraft. Das Siegerangebot für den Bau des Damms wurde von einem Konsortium namens eingereicht Six Companies, Inc. Eine so große Betonstruktur war noch nie zuvor gebaut worden, und einige der Techniken waren nicht bewiesen. Das reizte Sommerwetter und das Mangel an Einrichtungen in der Nähe des Geländes hatten ebenfalls Schwierigkeiten. Dennoch übergaben sechs Unternehmen den Staudamm am 1. März 1936 an die Bundesregierung, mehr als zwei Jahre vor dem Zeitplan.

Bis 1997 gab es weltweit schätzungsweise 800.000 Dämme, von denen rund 40.000 über 15 m (49 Fuß) hoch waren.[38] Im Jahr 2014 Wissenschaftler aus dem Universität von Oxford veröffentlichte eine Studie über die Kosten großer Dämme - basierend auf dem größten vorhandenen Datensatz - und dokumentierte erhebliche Kostenüberschreitungen für die Mehrheit der Dämme und in Frage, ob die Leistungen in der Regel die Kosten für solche Staudämme ausgleichen.[39]

Arten von Dämmen

Dämme können von menschlicher Behörden, natürlichen Ursachen oder sogar durch die Intervention von Wildtieren wie gebildet werden, wie z. Biber. Künstliche Dämme werden typischerweise nach ihrer Größe (Höhe), beabsichtigten Zweck oder Struktur klassifiziert.

Durch Struktur

Basierend auf Struktur und Material werden Dämme als leicht ohne Materialien eingestuft. Staudämme der Erzheit, Böschungsdämme oder Mauerwerksstämmemit mehreren Subtypen.

Bogendämme

Im Bogendamm wird die Stabilität durch eine Kombination aus Bogen- und Schwerkraftwirkung erhalten. Wenn das stromaufwärts gelegene Gesicht vertikal ist, muss das gesamte Gewicht des Damms durch Schwerkraft zum Fundament getragen werden, während die Verteilung des Normalen hydrostatischer Druck zwischen vertikal Ausleger und Bogenaktion wird von der abhängen Steifheit des Damms in vertikaler und horizontaler Richtung. Wenn das stromaufwärts gerichtete Gesicht abgeschöpft ist, ist die Verteilung komplizierter. Das normal Die Komponente des Gewichts des Bogenrings kann durch die Bogenwirkung ergriffen werden, während der normale hydrostatische Druck wie oben beschrieben verteilt wird. Für diese Art von Stau Abutments (entweder Rastress oder Schlucht Seitenwand) sind wichtiger. Der wünschenswerteste Ort für einen Bogendamm ist ein schmaler Canyon mit steilen Seitenwänden, die aus Schallfelsen bestehen.[40] Die Sicherheit eines Bogendamms hängt von der Festigkeit der Seitenmauer -Abutments ab. Daher sollte der Bogen nicht nur gut an den Seitenwänden sitzen, sondern auch der Charakter des Gesteins sollte sorgfältig geprüft werden.

Daniel-Johnson Dam, Quebec, ist ein Multiple-Arch-Stammdamm.

Zwei Arten von Single-Arch-Dämmen werden verwendet, nämlich der Konstantwinkel und der konstante Radiusdamm. Der konstante Radius-Typ verwendet in allen Erhöhungen des Damms den gleichen Gesichtsradius, was bedeutet, dass der Zentralwinkel, der durch das Gesicht des Damms unterbrochen wird, wenn der Kanal auf dem Boden des Damms schmaler wird. Jones Falls Dam, in Kanada, ist ein konstanter Radiusdamm. In einem Damm konstanter Winkel, auch als variabler Radius-Damm bezeichnet, wird dieser unterbezogene Winkel konstant gehalten, und die Abweichung des Abstands zwischen den Abutments auf verschiedenen Ebenen wird durch Variieren der Radien betreut. Konstante Dämme sind viel seltener als konstante Winkeldämme. Parker Dam Auf dem Colorado River befindet sich ein konstanter Winkelbogendamm.

Ein ähnlicher Typ ist der Doppelkurven- oder Dünnschalendamm. Wildhorse Dam nahe Bergstadt, Nevada, in den Vereinigten Staaten ist ein Beispiel für den Typ. Diese Konstruktionsmethode minimiert die für den Bau erforderliche Betonmenge, überträgt jedoch große Lasten auf die Fundament und die Abutments. Das Erscheinungsbild ähnelt einem Single-Arch-Damm, aber mit einer ausgeprägten vertikalen Krümmung, die ihn auch das vage Erscheinungsbild einer konkaven Linse aus stromabwärts betrachtet.

Der Multiple-Arch-Damm besteht aus einer Reihe von Single-Arch-Dämmen mit konkreten Strebepfeilern als unterstützende Abutments, wie zum Beispiel die Daniel-Johnson Dam, Quebec, Kanada. Der Multiple-Arch-Damm benötigt nicht so viele Strebepfeiler wie der Typ der hohlen Schwerkraft, sondern eine gute Rock-Fundament, da die Strebenslasten schwer sind.

Schwerkraftdämme

Das Grand Coulee Dam ist ein Beispiel für einen soliden Schwerkraftdamm.

In einem Schwerkraftdamm ist die Kraft, die den Damm gegen den Druck aus dem Wasser hält, die Schwerkraft der Erde, die sich auf die Masse des Damms hinunterzieht.[41] Das Wasser drückt seitlich (stromabwärts) am Staudamm und tendiert dazu, den Damm zu stürzen, indem er sich um seinen Zeh dreht (ein Punkt am unteren Rand des Damms). Das Gewicht des Staudamms wirkt sich dem entgegen und tendiert dazu, den Damm in der anderen Richtung um seinen Zeh zu drehen. Der Designer stellt sicher, dass der Damm so schwer ist, dass das Gewicht des Damms diesen Wettbewerb gewinnt. In technischer Hinsicht gilt das, wann immer die resultierend von den auf den Staudamm wirkenden Schwerkraft und Wasserdruck auf den Damm wirkt in einer Linie, die stromaufwärts des Damms fließt. Der Designer versucht, den Damm zu formen. Wenn man also den Teil des Damms über einer bestimmten Höhe als ganzer Damm selbst betrachten würde, würde dieser Damm auch durch Schwerkraft an Ort und Stelle gehalten, d. H. Es gibt keine Spannung in der stromaufwärts gelegenen Gesichtsanlage, die keine Spannung gibt des Damms hält die Spitze des Damms nach unten. Der Designer tut dies, weil es normalerweise praktischer ist, einen Damm aus Material im Wesentlichen nur aufzuhaufen, als das Material gegen vertikale Spannungen zusammenzuhalten. Die Form, die die Spannung im stromaufwärts gelegenen Gesicht verhindert, beseitigt auch eine Ausgleichskompressionsspannung im stromabwärts gelegenen Gesicht und bietet zusätzliche Wirtschaftlichkeit.

Für diese Art von Damm ist es wichtig, ein undurchlässiges Fundament mit hoher Lagerfestigkeit zu haben. Durchlässige Fundamente haben eine größere Wahrscheinlichkeit, einen Anhebungsdruck unter dem Damm zu erzeugen. Anhebungsdrücke sind hydrostatische Drücke, die durch den Wasserdruck des Reservoirs verursacht werden, der gegen den Boden des Damms gedrückt wird. Wenn groß genug Auftriebsdruck erzeugt wird, besteht das Risiko, den Beton -Schwerkraftdamm zu destabilisieren.[42]

An einer geeigneten Stelle kann sich ein Schwerkraftdamm als eine bessere Alternative zu anderen Arten von Dämmen erweisen. Bei der Bau eines soliden Fundaments repräsentiert der Schwerkraftdamm wahrscheinlich das am besten entwickelte Beispiel des Dammgebäudes. Seit der Angst vor Flut In vielen Regionen ist ein starker Motivator, in einigen Fällen, in denen ein Erzdamm wirtschaftlicher gewesen wäre, werden Schwerkraftdämme gebaut.

Schwerkraftdämme werden als "fest" oder "hohl" eingestuft und werden im Allgemeinen entweder aus Beton oder Mauerwerk bestehen. Die feste Form ist die stärkere von den beiden, obwohl der Hohldamm häufig wirtschaftlicher zu konstruieren ist. Grand Coulee Dam ist ein fester Schwerkraftdamm und Braddock Locks & Dam ist ein hohl Schwerkraftdamm.

Staudämme der Erzheit

Das Hoover-Staudamm ist ein Beispiel für einen Damm der Erzfindung.

Ein Schwerkraftdamm kann mit einem Bogendamm in eine kombiniert werden Damm der Erzfeindlichkeit Für Bereiche mit massiven Mengen an Wasserstrom, aber weniger Material, das für einen reinen Schwerkraftdamm zur Verfügung steht. Die innere Kompression des Damms durch das Wasser reduziert die laterale (horizontale) Kraft, die auf den Damm wirkt. Somit wird die vom Damm erforderliche Gravitationskraft verringert, d. H. Der Damm muss nicht so massiv sein. Dies ermöglicht dünnere Dämme und spart Ressourcen.

Sperrfeuer

Ein Barrage -Damm ist eine besondere Art von Damm, die aus einer Reihe großer Tore besteht, die geöffnet oder geschlossen werden können, um die Wassermenge zu kontrollieren, die am Damm vorbeikommt. Die Tore werden zwischen flankierenden Pfeilern gesetzt, die für die Unterstützung der Wasserbelastung verantwortlich sind, und werden häufig verwendet, um den Wasserfluss für Bewässerungssysteme zu kontrollieren und zu stabilisieren. Ein Beispiel für diese Art von Damm ist das inzwischen in Auftrag gegeben Red Bluff Diversion Dam auf der Sacramento River nahe Red Bluff, Kalifornien.

Sperrfeuer Gezeiteneinfälle oder den Gezeitenfluss verwenden für Gezeitenkraft sind bekannt als Gezeitenspannen.[43]

Böschungsdämme

Böschungsdämme werden aus verdichtet Erde, und sind von zwei Haupttypen: Felsfülle und Erdfeste. Wie Betongräbchen Dämme stützen sich die Dammdämme auf ihr Gewicht, um die Wasserkraft zurückzuhalten.

Dämme der Felsferne

Gathhright Dam in Virginia ist eine Felsfülle Böschungsdamm.

Felsen-Fill-Dämme sind Böschungen von verdichteten freien Granularen mit einer undurchlässigen Zone. Die verwendete Erde enthält oft einen hohen Prozentsatz großer Partikel, daher der Begriff "Gesteinsfeste". Die undurchlässige Zone kann auf dem stromaufwärts gelegenen Gesicht sein und aus erstellt werden Mauerwerk, Beton, Plastikmembran, Stahlblech, Holz oder anderes Material. Die undurchlässige Zone kann sich auch innerhalb des Dammes befinden, in diesem Fall wird sie als "Kern" bezeichnet. In den Fällen, in denen Ton als undurchlässiges Material verwendet wird, wird der Damm als "zusammengesetzter" Damm bezeichnet. Verhindern interne Erosion Aus Ton in die Gesteinsfüllung aufgrund von Versickerungskräften wird der Kern unter Verwendung eines Filters getrennt. Filter sind speziell bewertetem Boden, der die Migration von feinen Kornbodenpartikeln verhindert. Wenn geeignetes Baumaterial zur Hand ist, wird der Transport minimiert, was zu Kosteneinsparungen während des Baus führt. Felsfülldämme sind resistent gegen Beschädigungen durch Erdbeben. Eine unzureichende Qualitätskontrolle während der Bauarbeiten kann jedoch zu einer schlechten Verdichtung und zu einem Sand in der Böschung führen, was dazu führen kann Verflüssigung der Felsfülle während eines Erdbebens. Das Verflüssigpotential kann verringert werden, indem anfälliger Materialien nicht gesättigt und durch eine angemessene Verdichtung während der Konstruktion gewährt werden. Ein Beispiel für einen Felsfüllungsdamm ist Neuer Melones Dam in Kalifornien oder der Fierza -Damm in Albanien.

Ein Kern, der immer beliebter wird, ist Asphalt, Beton. Die meisten solchen Dämme werden mit Gestein und/oder Kies als primäre Füllung gebaut. Fast 100 Staudämme dieses Designs wurden jetzt weltweit erbaut, seit der erste derartige Damm 1962 abgeschlossen wurde. Alle bisher gebauten Asphalt-Conceter-Kerndämme haben einen hervorragenden Leistungsrekord. Die Art des verwendeten Asphalts ist a viskoelastisch-Plastik Material, das sich an die Bewegungen und Verformungen anpassen kann, die dem Damm als Ganzes und der Besiedlung des Fundaments auferlegt werden. Die flexiblen Eigenschaften der Asphalt Machen Sie solche Dämme besonders geeignet für Erdbeben Regionen.[44]

Für die Moglicë -Wasserkraftwerk in Albanien die norwegische Power Company StatKraft baute einen Asphalt-Core-Felsfleckdamm. Nach Fertigstellung im Jahr 2018 wird erwartet, dass der 320 m lange, 150 m hohe und 460 m breite Damm der weltweit höchste seiner Art ist.[45][46][47]

Beton-Face-Fill-Fill-Dämme

Ein Beton-Face-Felsfleckdamm (CFRD) ist ein Felsfehler-Damm mit Betonplatten Auf dem stromaufwärts gelegenen Gesicht. Dieses Design liefert die Betonplatte als undurchlässige Wand, um Leckagen zu verhindern, und auch als Struktur ohne Anhebung des Anhebungsdrucks. Darüber hinaus ist das CFRD-Design flexibel für die Topographie, schneller zu konstruieren und kostengünstiger als Erdfehldämme. Das CFRD -Konzept entstand während der California Gold Rush In den 1860er Jahren, als Bergleute Felsen-Fill Schlittenoperationen. Das Holz wurde später durch Beton ersetzt, als das Design auf Bewässerungs- und Leistungsschemata angewendet wurde. Als CFRD -Designs in den 1960er Jahren in der Höhe wuchsen, wurde die Füllung verdichtet und die horizontalen und vertikalen Verbindungen der Platte durch verbesserte vertikale Verbindungen ersetzt. In den letzten Jahrzehnten ist Design beliebt geworden.[48]

Der höchste CFRD der Welt ist der 233 M-Tall (764 ft) Shuibuya -Damm in China, abgeschlossen im Jahr 2008.[49]

Erdfüllmämme

Erdfüllungsdämme, auch irdene Staudämme, gerollte Erdedämme oder einfach Erddämme, werden als einfacher gebaut Damm der gut kompaktierten Erde. Ein homogener gerollter Erddamm besteht ausschließlich aus einer Art von Material, kann jedoch eine Abflussschicht enthalten, um Sickerwasser zu sammeln. Ein Zonen-Earth-Damm hat unterschiedliche Teile oder Zonen mit unterschiedlichem Material, typischerweise eine Hülle aus lokal reichlich reichhaltigem Material mit einem wasserdicht Ton Ader. Moderne Böschungsböschungen in Zonen-Erde verwenden Filter- und Abflusszonen, um siegelndes Wasser zu sammeln und zu entfernen und die Integrität der nachgeschalteten Hüllezone zu erhalten. Eine veraltete Methode der Konstruktion von Zoned Earth Dam verwendete a Hydraulische Füllung einen wasserdichten Kern erzeugen. Dams mit gerolltem Erde können auch eine wasserdichte Aussicht oder einen Kern in der Art eines Felsfüllungsdamms einsetzen. Der gefrorene Kerndamm ist ein vorübergehender Erddamm, der gelegentlich in hohen Breiten durch Zirkulierung eines Kühlmittels verwendet wird, durch Rohre im Damm, um einen wasserdichten Bereich aufrechtzuerhalten Permafrost darin.

Tarbela Dam ist ein großer Damm auf der Indus Fluss in Pakistanetwa 50 km nordwestlich von 50 km Islamabad. Seine Höhe von 485 ft (148 m) über dem Flussbett und 95 m² (250 km2) Reservoir macht es zum größten, erdgefüllten Damm der Welt. Das Hauptelement des Projekts ist ein 2,700 m langer Böschungen mit einer maximalen Höhe von 142 m. Der Damm verwendete ungefähr 200 Millionen Kubikmeter (152,8 Millionen Cu. Meter), was es zu einer der größten von Menschen verursachten Strukturen der Welt macht.

Da irdene Dämme aus lokalen Materialien gebaut werden können, können sie in Regionen, in denen die Kosten für die Herstellung oder das Einbringen von Beton einbringen, kostengünstig sein können.

Dams mit festen Kritik

Ein fester Crest-Damm ist eine Betonbarriere über einen Fluss.[50] Dams mit festen Crest-Dämmen sind so konzipiert, dass sie die Tiefe im Kanal für die Navigation aufrechterhalten.[51] Sie stellen Risiken für Bootsfahrer dar, die möglicherweise über sie reisen, da sie schwer aus dem Wasser zu erkennen und induzierte Ströme zu erzeugen, die schwer zu entkommen sind.[52]

Nach Größe

Es gibt Variabilität, sowohl weltweit als auch in einzelnen Ländern, wie in den Vereinigten Staaten, in der Art und Weise, wie Dämme unterschiedlicher Größen kategorisiert werden. Dammgröße beeinflusst Konstruktion, Reparatur und Entfernung Kosten und beeinflusst den potenziellen Bereich und die Größe der Dämme der Umweltstörungen.[53]

Große Dämme

Das Internationale Kommission für große Dämme (Icold) definiert einen "großen Damm" als "einen Damm mit einer Höhe von 15 m (49 ft) oder mehr vom niedrigsten Fundament bis zum Knall oder einen Damm zwischen 5 m (16 Fuß) und 15 Meter, die mehr als 3 Millionen Kubik Meter (2.400Hektar) ".[54] "Hauptdämme" sind über 150 m hoch.[55] Das Bericht der Weltkommission für Dämme Enthält auch in der "großen" Kategorie, Dämme, die zwischen 5 und 15 m (16 und 49 ft) hoch sind, mit einer Reservoirkapazität von mehr als 3 Millionen Kubikmeter (2.400 KubikmeterHektar).[43] Wasserkraft Dämme können entweder als "hochköpfig" (mehr als 30 m Höhe) oder "niedrigem Kopf" (weniger als 30 m hoch) klassifiziert werden.[56]

Ab 2021, Icolds World Register of Dams enthält 58.700 große Dammrekorde.[57]: 6 Der höchste Damm der Welt ist der 305 m hohe (1.001 ft) Jinping-i Damm in China.[58]

Kleine Dämme

Wie bei großen Dämmen haben kleine Dämme mehrere Verwendungszwecke, z. B., aber nicht beschränkt auf, Wasserkraft Produktion, Hochwasserschutz und Wasserspeicher. Kleine Dämme können auf Farmen besonders nützlich sein, um den Abfluss für die spätere Verwendung zu erfassen, beispielsweise während der Trockenzeit.[59] Kleine Dämme haben das Potenzial, Vorteile zu generieren, ohne auch Menschen zu verdrängen.[60] und kleine, dezentrale Wasserkraftdämme können die ländliche Entwicklung in Entwicklungsländern unterstützen.[61] Allein in den Vereinigten Staaten gibt es ungefähr 2.000.000 oder mehr "kleine" Dämme, die nicht in der enthalten sind Army Corps of Engineers Nationales Inventar der Dämme.[62] Aufzeichnungen über kleine Dämme werden von staatlichen Aufsichtsbehörden gehalten, und daher sind Informationen über kleine Dämme in der geografischen Abdeckung verteilt und ungleichmäßig.[56]

Länder weltweit betrachten kleine Wasserkraftwerke (SHPs) für ihre Energiestrategien, und das Interesse an SHPs hat einen bemerkenswerten Anstieg der SHPs zugenommen.[63] Couto und Olden (2018)[63] führte eine globale Studie durch und fand 82.891 kleine Wasserkraftwerke (SHPs), die im Betrieb oder im Konstruktion betrieben werden. Technische Definitionen von SHPs, wie ihre maximale Erzeugungskapazität, Dammhöhe, Stauseen usw., variieren je nach Land.

Nicht-Gerichtsbarkeitsdämme

Ein Staudamm ist nicht verfälscht, wenn seine Größe (normalerweise "klein") von bestimmten gesetzlichen Vorschriften ausschließt. Die technischen Kriterien für die Kategorisierung eines Damms als "Gerichtsbarkeit" oder "Nicht-Gerichtsbarkeit" variieren je nach Standort. In den Vereinigten Staaten definiert jeder Staat, was einen nicht gesetzlichen Damm darstellt. In dem Staat von Colorado Ein nicht gesetzlicher Damm wird definiert als ein Damm, der a erstellt Reservoir mit einer Kapazität von 100 Morgen oder weniger und einer Oberfläche von 20 Morgen oder weniger und mit einer in den Regeln definierten Höhe 4.2.5.1. und 4.2.19 von 10 Fuß oder weniger.[64] Im Gegensatz dazu der Zustand von New-Mexiko Definiert einen Gerichtsstandsdamm mit einer Höhe von 25 Fuß oder mehr und speichert mehr als 15 Hektar einen Stau Dämme, die diese Anforderungen nicht erfüllen, sind nicht gesetzlich.[65] Die meisten US-Staudämme, 2,41 Millionen von insgesamt 2,5 Millionen Dämmen, unterliegen weder der Zuständigkeit einer öffentlichen Behörde (d. H. Sie sind nicht verpflichtet), noch sind sie auf dem aufgeführt. Nationales Inventar der Dämme (NID).[66]

Risiken unregulierter kleiner Dämme

Kleine Dämme verursachen Risiken ähnlich wie große Dämme. Das Fehlen einer Regulierung (im Gegensatz zu mehr regulierten großen Dämmen) und einer Bestandsaufnahme kleiner Dämme (d. H. Diejenigen, die nicht gesetzlich sind) können sowohl für Menschen als auch für Ökosysteme zu erheblichen Risiken führen.[66] Zum Beispiel nach dem US -Nationalparkdienst (NPS), "Nicht-Gerichtsbarkeit-bedeutet eine Struktur, die nicht die Mindestkriterien entspricht, wie in den Bundesrichtlinien für Dammsicherheit aufgeführt, die in die Damm-Sicherheitsprogramme aufgenommen werden. wird für weitere Anforderungen oder Aktivitäten im Rahmen des NPS -DAM -Sicherheitsprogramms nicht berücksichtigt. "[67] Kleine Dämme können einzeln gefährlich sein (d. H. Sie können scheitern), aber auch gemeinsam,[68] Als Aggregation kleiner Dämme entlang eines Flusses oder innerhalb eines geografischen Gebiets kann es Risiken vervielfachen. Grahams Studie von 1999 von 1999[69] von US -Staudammfehlern, was zu Todesfällen von 1960 bis 1998 führte, kam zu dem Schluss, dass das Versagen von Dämmen zwischen 6,1 und 15 m hoch ist (typischer Höhenbereich kleinerer Dämme[70]) 86% der Todesfälle, und das Versagen von Staudämmen von weniger als 6,1 m hohen 2% der Todesfälle. Nicht-Gerichtsbarkeitsdämme können Gefahren darstellen, da ihre Konstruktion, Konstruktion, Wartung und Überwachung nicht reguliert sind.[70] Wissenschaftler haben festgestellt, dass mehr Forschung erforderlich ist, um die Umweltauswirkungen kleiner Dämme besser zu verstehen[63] (z. B. ihr Potenzial, den Durchfluss, die Temperatur, das Sediment zu verändern[71][56] und Pflanzen- und Tiervielfalt eines Flusses).

Durch Verwendung

Satteldamm

Ein Satteldamm ist ein Hilfsstamm, der gebaut wurde, um das von einem Primärdamm erzeugte Reservoir einzuschränken, um entweder eine höhere Wasserhöhe und eine höhere Lagerung zu ermöglichen, oder um das Ausmaß eines Reservoirs für eine erhöhte Effizienz zu begrenzen. Ein Hilfsstamm wird an einer niedrigen Stelle oder einem "Sattel" gebaut, durch den das Reservoir sonst entkommen würde. Gelegentlich ist ein Reservoir durch eine ähnliche Struktur, die als a genannt wird Deich um die Überschwemmung des nahe gelegenen Landes zu verhindern. Deiche werden üblicherweise für die Rückgewinnung von Ackerland aus einem flachen See verwendet, ähnlich wie a Damm, das ist eine Mauer oder ein Damm entlang eines Flusses oder Baches, um angrenzende Land vor Überschwemmungen zu schützen.

Wehr

Ein Wehr (manchmal als "Überlaufdamm" bezeichnet) ist ein kleiner Damm, der häufig in einem Flusskanal verwendet wird, um einen Aufstau -See für Wasserabstraktionszwecke zu erzeugen und die auch für die Durchflussmessung oder -verzögerung verwendet werden können.

Damm überprüfen

Ein Scheckdamm ist ein kleiner Damm Erosion. Umgekehrt a Flügeldamm ist eine Struktur, die nur teilweise eine Wasserstraße einschränkt und einen schnelleren Kanal erzeugt, der der Ansammlung von Sediment widersteht.

Trockener Damm

Ein trockener Damm, der auch als Hochwasserverzögerungsstruktur bezeichnet wird, soll die Überschwemmungen kontrollieren. Normalerweise hält es kein Wasser zurück und lässt den Kanal frei fließen, außer in Perioden mit intensivem Fluss, die sonst stromabwärts überflutet werden würden.

Ablenkungsdamm

Ein Ablenkungsdamm soll alle oder einen Teil des Flusses eines Flusses von seinem natürlichen Verlauf ablenken. Das Wasser kann zur Bewässerung und/oder Wasserkraftwerbung in einen Kanal oder Tunnel umgeleitet werden.

Unterirdischer Damm

Untergrundmämme werden verwendet, um zu fangen Grundwasser und lagern Sie alle oder das meiste unter der Oberfläche für eine verlängerte Verwendung in einem lokalisierten Bereich. In einigen Fällen werden sie auch gebaut, um zu verhindern, dass Salzwasser in einen Süßwassergrundwasserleiter eindringt. Unterirdische Dämme werden in der Regel in Gebieten gebaut, in denen die Wasserressourcen minimal sind und effizient gespeichert werden müssen, z. Fukuzato Dam in Okinawa, Japan. Sie sind am häufigsten in Nordosten Afrikas und die trockenen Bereiche von Brasilien während gleichzeitig in der verwendet wird Südwestliche Vereinigte Staaten, Mexiko, Indien, Deutschland, Italien, Griechenland, Frankreich und Japan.[72]

Es gibt zwei Arten von unterirdischen Staudämmen: "Unterseite" und ein "Sand-Storage". Ein Damm unter der Oberfläche ist über eine aufgebaut Grundwasserleiter oder Entwässerungsroute von einer undurchlässigen Schicht (wie festem Grundgestein) bis direkt unter der Oberfläche. Sie können aus einer Vielzahl von Materialien gebaut werden, die Ziegel, Steine, Beton, Stahl oder PVC umfassen. Nach dem Gebäude erhöht das Wasser hinter dem Damm den Wassertisch und wird dann mit Brunnen extrahiert. Ein Sand-Storage-Damm ist ein Wehr, das in einem Bach baulich eingebaut ist oder Wadi. Es muss stark sein, da Überschwemmungen über seinem Wappen waschen. Im Laufe der Zeit sammelt sich Sand in Schichten hinter dem Damm, was hilft, Wasser aufzubewahren und vor allem zu verhindern Verdunstung. Das gespeicherte Wasser kann mit einem Brunnen, durch den Dammkörper oder mittels eines Abflussrohrs extrahiert werden.[73]

Tailings Dam

Ein Tailings-Damm ist typischerweise ein Damm mit Erdfehlerböschungen, der zur Aufbewahrung verwendet wird Tailings, die während der produziert werden Bergbau Operationen nach der Trennung des wertvollen Bruchs vom unwirtschaftlichen Teil eines Erz. Konventionelle Wasserretentionsdämme können diesen Zweck erfüllen, aber aufgrund von Kosten ist ein Tailings -Damm rentabler. Im Gegensatz zu Wasserretentionsdämmen wird während des gesamten Lebens der jeweiligen Mine ein Tailings -Staudamm erhoben. Normalerweise wird ein Basis- oder Starterdamm gebaut, und wenn sie mit einer Mischung aus Tailings und Wasser füllt, wird sie angehoben. Das Material, das zum Anheben des Damms verwendet wird, kann die Tailings (je nach Größe) zusammen mit dem Boden enthalten.[74]

Es gibt drei erhöhte Tailings -Damm -Designs, die "stromaufwärts", "stromabwärts" und "Mittellinie", die nach der Bewegung des Wappen während des Aufhebens genannt werden. Das verwendete spezifische Design hängt davon ab Topographie, Geologie, Klima, die Art der Tailings und Kosten. Ein stromaufwärts gelegener Tailings -Damm besteht aus Trapez Debellen werden oben, aber Zehen konstruiert, um einen anderen zu kämpfen und den Wappen weiter stromaufwärts zu bewegen. Dies erzeugt eine relativ flache stromabwärts gelegene Seite und eine gezackte stromaufwärts gelegene Seite, die durch Tailings getragen wird Aufschlämmung in der Aufstauung. Das nachgelagerte Design bezieht sich auf die aufeinanderfolgende Erhöhung des Dammes, das die Füllung und den Kamm weiter stromabwärts positioniert. Ein zentrierter Damm verfügt über sequentielle Dams, die direkt auf einem anderen konstruiert sind, während die Füllung auf der stromabwärts gelegenen Seite zur Unterstützung platziert wird, und die Aufschlämmung stützt die stromaufwärts gelegene Seite.[75][76]

Da Tailings -Dämme häufig giftige Chemikalien beim Bergbauprozess speichern, haben sie einen undurchlässigen Liner, um Versickerung zu verhindern. Auch für Stabilität und Umweltzwecke müssen Wasser/Aufschlämmungswerte im Tailings -Teich verwaltet werden.[76]

Durch Material

Stahldämme

A Stahldamm ist eine Art Damm, das kurz mit dem Beginn des 20. Jahrhunderts experimentiert wird und die Stahlbeschichtung (in einem Winkel) und tragende Träger als Struktur verwendet. Als dauerhafte Strukturen waren Stahldämme ein (fehlgeschlagenes) Experiment, um festzustellen, ob eine Konstruktionstechnik entwickelt werden konnte, die billiger war als Mauerwerk, Beton oder Erdarbeiten, aber stabiler als Holzbettdämme.

Holzdämme

Ein Holzbettdamm in Michigan, 1978, 1978

Holz Die Dämme wurden im frühen Teil der industriellen Revolution und in Grenzgebieten aufgrund der einfachen und Geschwindigkeit des Bauwesens weit verbreitet. In der modernen Zeit wurde selten aufgrund ihrer relativ kurzen Lebensdauer und der begrenzten Höhe, auf die sie gebaut werden können, ständig nass gehalten, um ihre Wasserretentionseigenschaften und die Grenzverschlechterung durch Fäulnis ähnlich wie ein Fass zu erhalten. Die Standorte, an denen Holzstämme am wirtschaftlichsten bauen, sind diejenigen, an denen Holz reicht. Zement ist kostspielig oder schwer zu transportieren, und entweder ist ein Damm mit niedrigem Kopfumleitungsdamm erforderlich, oder Langlebigkeit ist kein Problem. Holzdämme waren einmal zahlreich, besonders in der nordamerikanisch West, aber die meisten sind gescheitert, wurden unter Erdböschungen versteckt oder durch völlig neue Strukturen ersetzt. Zwei häufige Variationen der Holzdämme waren die "Krippe" und die "Planke".

Holzbettmämme wurden aus schweren Hölzern oder gekleideten Baumstämmen in der Art von a errichtet Blockhaus und das Innenraum voller Erde oder Trümmer. Die schwere Krippenstruktur stützte das Gesicht des Damms und das Gewicht des Wassers. Spritzdämme Wurden Holzbett -Dämme zum Schweben verwendet Protokolle stromabwärts im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert.

"Timber Plank Dams" waren elegantere Strukturen, bei denen eine Vielzahl von Baumethoden verwendet wurden, um schwere Hölzer zu stützen, um eine Wasserbehörde von Brettern zu unterstützen.

Andere Arten

Koffer

Ein Koffer während des Bauaufbaus von Schlösser am Montgomery Point Lock und Damm

A Koffer ist eine Barriere, normalerweise vorübergehend, gebaut, um Wasser aus einem Bereich auszuschließen, der normalerweise untergetaucht ist. Häufig aus Holz gemacht, Beton, oder Stahl Blech Häufung, Kofferdams werden verwendet, um die Konstruktion auf dem zu ermöglichen Stiftung von permanenten Staudämmen, Brücken und ähnlichen Strukturen. Wenn das Projekt abgeschlossen ist, wird der Kofferdam normalerweise abgerissen oder entfernt, sofern der Bereich nicht ständige Wartung erfordert. (Siehe auch Damm und Stützmauer.))

Zu den gemeinsamen Verwendungen für Kofferdams gehören die Konstruktion und Reparatur von Offshore -Ölplattformen. In solchen Fällen wird das Kofferdam aus Blechstahl hergestellt und unter Wasser eingeschweißt. Luft wird in den Raum gepumpt, das Wasser verdrängt und eine trockene Arbeitsumgebung unter der Oberfläche ermöglicht.

Naturdämme

Dämme können auch durch natürliche geologische Kräfte geschaffen werden. Lava -Dämme werden oft gebildet, wenn Lava fließt, oft Basaltfangen Sie den Weg eines Stroms oder eines Seeauslasss ab, was zur Schaffung einer natürlichen Aufstauung führt. Ein Beispiel wären die Ausbrüche der Uinkaret Vulkanfeld Vor etwa 1,8 Millionen bis 10.000 Jahren, die Lavastaude an der entstanden Colorado River im Norden Arizona in dem Vereinigte Staaten. Der größte solcher See wuchs vor dem Versagen seines Staudamms auf etwa 800 km (500 mi). Gletscheraktivität kann auch natürliche Dämme bilden, wie das Aufrühren der Clark Fork in Montana bis zum Cordilleran -Eisdecke, was die 7.780 km bildete2 (3.000 m²)) Gletschersee Missoula gegen Ende der letzten Eiszeit. Moräne Ablagerungen, die von Gletschern zurückgelassen werden können, können auch Flüsse stammen, um Seen zu bilden, wie z. Flachkopfseeauch in Montana (siehe Moränensee).

Naturkatastrophen wie Erdbeben und Erdrutsche erzeugen häufig Erdrutschdämme in Bergregionen mit instabiler lokaler Geologie. Historische Beispiele sind die USOI DAM in Tadschikistandas blockiert die Murghab River erschaffen Sarez -See. Bei 560 m (1.840 ft) ist es der höchste Damm der Welt, einschließlich natürlicher und künstlicher Dämme. Ein neueres Beispiel wäre die Schaffung von Attabadsee durch einen Erdrutsch auf Pakistan's Hunza River.

Natürliche Staudämme stellen häufig erhebliche Gefahren für menschliche Siedlungen und Infrastruktur dar. Die resultierenden Seen überfluteten häufig bewohnte Gebiete, während ein katastrophales Versagen des Damms noch größere Schäden verursachen kann, beispielsweise das Versagen des Westens Wyoming's Gros Ventre Erdrutsch Im Jahr 1927, das die Stadt von ausgelöste Kelly was zum Tod von sechs Menschen führt.

Biberdämme

Biber Schaffen Sie Dämme hauptsächlich aus Schlamm und kleben, um ein bestimmtes bewohnbares Gebiet zu überfluten. Durch Überfluten eines Grundstücks können Biber unter oder in der Nähe der Oberfläche navigieren und relativ gut verborgen oder vor Raubtieren geschützt bleiben. Die überflutete Region ermöglicht auch Biber Zugang zu Lebensmitteln, insbesondere im Winter.

Bauelemente

Stromerzeugungsanlage

Ab 2005, Wasserkraft, hauptsächlich aus Dämmen, liefert etwa 19% des weltweiten Stroms und über 63% von über 63% erneuerbare Energie.[77] Ein Großteil davon wird jedoch durch große Dämme erzeugt, obwohl jedoch China Verwendet eine kleine Wassererzeugung in einer weiten Ebene und ist für etwa 50% der weltweiten Nutzung dieser Art von Macht verantwortlich.[77]

Die meisten Wasserkraftwerke kommen von der potenzielle Energie von gestopften Wasser fahren a Wasserturbine und Generator; Um die Stromerzeugungsfähigkeiten eines Damms zu steigern, kann das Wasser durch ein großes Rohr bezeichnet werden Penstock Vor dem Turbine. Eine Variante für dieses einfache Modell verwendet Hydroelektrizität gepumpt Strom zu erzeugen, um Perioden mit hohem und niedrigem Bedarf zu entsprechen, indem Wasser zwischen Wasser bewegt wird Reservoire in verschiedenen Höhen. In Zeiten eines geringen elektrischen Bedarfs wird die überschüssige Erzeugungskapazität verwendet, um Wasser in das höhere Reservoir zu pumpen. Wenn eine höhere Nachfrage vorliegt, wird Wasser durch eine Turbine wieder in den unteren Reservoir freigesetzt. (Zum Beispiel siehe Dinorwig Kraftwerk.))

Wasserkraftdamm im Querschnitt

Verschüttungen

Überlauf auf Llyn Brianne Damm, Waleskurz nach der ersten Füllung

Ein Überlauf ist ein Teil eines Damms, der Wasser von der stromaufwärts gelegenen Seite eines Damms bis zur stromabwärts gelegenen Seite passieren soll. Viele Verschüttungen haben Schleusen Entwickelt, um den Fluss durch den Überlauf zu steuern. Es gibt verschiedene Arten von Überlauf. Ein "Service Spillway" oder "Primary Spillway" übernimmt den normalen Fluss. Ein "Hilfsschusses" freisetzt Fluss, das über die Kapazität des Dienstspalts hinausgeht. Ein "Notaufspalt" ist für extreme Bedingungen ausgelegt, beispielsweise für eine schwerwiegende Fehlfunktion des Service -Spillway. EIN "Sicherungsstopfen Spillway "ist eine niedrige Damm, die im Falle einer großen Flut überholt und weggespült werden soll. Die Elemente eines Sicherungsstopfens sind unabhängige freistehende Blöcke, die nebeneinander setzen, die ohne Fernbedienung funktionieren. Sie ermöglichen das Erhöhen des Normalwerts. Pool des Staudamms, ohne die Sicherheit des Damms zu beeinträchtigen, da sie für außergewöhnliche Ereignisse allmählich evakuiert werden sollen. Sie arbeiten manchmal als feste Wehre, indem sie Überlauf bei gemeinsamen Überschwemmungen ermöglichen.

Ein Überlauf kann allmählich sein erodiert durch Wasserfluss, einschließlich Hohlraumbildung oder Turbulenz des Wassers, der über den Überlauf fließt, was zu seinem Versagen führt. Es war das unzureichende Design der Überlaufstraße und die Installation von Fischbildschirmen South Fork Dam in Johnstown, Pennsylvania, was zu dem führt Johnstown Flut (Die "große Flut von 1889").[78]

Erosionsraten werden häufig überwacht, und das Risiko wird normalerweise minimiert, indem die stromabwärts gelegene Fläche des Überlaufs in eine Kurve gestaltet wird, die den turbulenten Fluss minimiert, wie z. Ogee Kurve.

Staudammschöpfung

Gemeinsame Zwecke

Funktion Beispiel
Energieerzeugung Wasserkraft ist eine Hauptstromquelle in der Welt. Viele Länder haben Flüsse mit ausreichendem Wasserfluss, die für Stromerzeugungszwecke gestaut werden können. Zum Beispiel die Itaipu Dam auf der Paraná River in Südamerika erzeugt 14 GW und lieferte 93% der Energie, die von verbraucht werden von Paraguay und 20% davon konsumiert von Brasilien Ab 2005.
Wasserversorgung Viele städtische Gebiete der Welt werden mit Wasser versorgt, das aus Flüssen entnommen wird, die hinter niedrigen Dämmen oder Wehre aufgebracht wurden. Beispiele beinhalten Londonmit Wasser aus dem Fluss Themse, und Chester, mit Wasser aus dem entnommen Fluss Dee. Weitere wichtige Quellen sind tiefe Hochlandreservoirs, die von hohen Dämmen über tiefe Täler enthalten sind, wie die Claerwen Reihe von Dämmen und Stauseen.
Stabilisieren Wasserfluss / Bewässerung Dämme werden häufig verwendet, um den Wasserfluss zu kontrollieren und zu stabilisieren, oft für landwirtschaftlich Zwecke und Bewässerung.[79] Andere wie der Berg Strait Dam können dazu beitragen, den Wasserstand von Inlandseen und Meeren zu stabilisieren oder wiederherzustellen, in diesem Fall die Aral -Meer.[80]
Hochwasserschutz Das Keenleyside Dam auf der Columbia River, Kanada kann 8.76 speichernkm3 (2.10cu mi) von Hochwasser und die Delta funktioniert schützt die Niederlande vor Küstenflutung.[81]
Landgewinnung Dämme (oft genannt Deiche oder Deiche in diesem Zusammenhang) werden verwendet, um das Eindringen von Wasser in einen Bereich zu verhindern, der ansonsten untergetaucht wäre, und ermöglicht es für seine Rückgewinnung für den menschlichen Gebrauch.
Wasserumleitung Ein typisch kleiner Damm, der verwendet wird, um Wasser für die Bewässerung, Stromerzeugung oder andere Verwendungszwecke zu leiten, normalerweise ohne andere Funktion. Gelegentlich werden sie verwendet, um Wasser in eine andere Entwässerung oder einen anderen Reservoir umzuleiten, um dort den Durchfluss zu erhöhen und den Wasserverbrauch in diesem bestimmten Bereich zu verbessern. Sehen: Umleitungsdamm.
Navigation Dämme erzeugen tiefe Reservoire und können auch den Wasserfluss stromabwärts variieren. Dies kann im Gegenzug vorwärts und stromabwärts beeinflussen Navigation durch Veränderung der Tiefe des Flusses. Tieferes Wasser nimmt zu oder schafft die Bewegungsfreiheit für Wassergefäße. Große Dämme können diesen Zweck erfüllen, aber meistens Wehre und Schlösser werden verwendet.

Einige dieser Zwecke sind widersprüchlich, und der Dammbetreiber muss dynamische Kompromisse einlassen. Zum Beispiel würde die Stromerzeugung und die Wasserversorgung das Reservoir hoch halten, während die Hochwasserverhütung es niedrig hält. In vielen Dämmen in Gebieten, in denen Niederschlag in einem jährlichen Zyklus schwankt, schwankt auch das Reservoir jährlich, um diese verschiedenen Zwecke auszugleichen. Das Muttermanagement wird zu einer komplexen Übung unter konkurrierenden Stakeholdern.[82]

Ort

Die Entladung von Takato Dam

Einer der besten Orte für den Bau eines Damms ist ein schmaler Teil eines tiefen Flusses. Die Talseiten können dann als natürliche Wände fungieren. Die Hauptfunktion der Struktur des Damms besteht darin, die Lücke in der vom Stream -Kanal hinterlassenen natürlichen Reservoirlinie zu schließen. Die Standorte sind normalerweise diejenigen, bei denen die Lücke für die erforderliche Speicherkapazität ein Minimum wird. Die wirtschaftlichste Anordnung ist oft eine zusammengesetzte Struktur wie a Mauerwerk Damm flankiert von Erdböschungen. Die aktuelle Nutzung des überfluteten Landes sollte entbehrlich sein.

Bessere Hälfte Ingenieurwesen und Ingenieurgeologie Überlegungen beim Bau eines Damms umfassen:

  • Permeabilität des umgebenden Felsen oder Erde
  • Erdbeben Fehler
  • Erdrutsche und Hangstabilität
  • Grundwasserspiegel
  • Hochwasserflüsse
  • Reservoirsieg
  • Umwelteinflüsse auf Flussfischerei, Wäldern und Wildtieren (siehe auch Fischleiter)
  • Auswirkungen auf menschliche Besiedlungen
  • Entschädigung für die Überschwemmung von Land sowie die Umsiedlung der Bevölkerung
  • Entfernung von giftigen Materialien und Gebäuden aus dem vorgeschlagenen Reservoirbereich

Folgenabschätzung

Auswirkungen werden auf verschiedene Arten bewertet: die Vorteile der menschlichen Gesellschaft, die sich aus dem Staudamm (Landwirtschaft, Wasser, Schadensprävention und Kraft) ergeben, Schaden oder Nutzen von Natur und Wildtieren, Auswirkungen auf die Geologie eines Gebiets (ob der Veränderung des Wasserflusses und der Veränderung und der Veränderung Die Niveaus erhöhen oder verringern die Stabilität) und die Störung des Menschenlebens (Verlagerung, Verlust von archäologisch oder kulturelle Angelegenheiten unter Wasser).

Umweltbelastung

Holz- und Müllansammlung aufgrund eines Damms

Stauseen, die hinter Dämmen gehalten werden, betreffen viele ökologische Aspekte eines Flusses. Die Topographie und Dynamik der Flüsse hängen von einer Vielzahl von Strömungen ab, während Flüsse unter den Dämmen häufig lange Zeiträume mit sehr stabilen Durchflussbedingungen oder Sägezahnströmungsmustern auftreten, die durch Freisetzungen verursacht werden, gefolgt von keinen Releases. Wasserveröffentlichungen aus einem Reservoir, einschließlich der Ausgabe einer Turbine, enthält normalerweise nur sehr wenig hängende Sedimente, und dies kann wiederum zum Durchsuchen von Flussbetten und zum Verlust von Flussufern führen. Zum Beispiel die durch die verursachte tägliche zyklische Flussvariation durch die Glen Canyon Dam war ein Mitwirkender zu Sandstange Erosion.

Älteren Dämmen fehlen oft a Fischleiter, was viele Fische davon abhalten, sich flussaufwärts zu ihren natürlichen Brutgründen zu bewegen, was zu einem Versagen von Zuchtzyklen oder der Blockierung von Migrationspfaden führt.[83] Sogar Fischleitern verhindern keine Verringerung der Fische, die das erreichen Laichen Gelände stromaufwärts.[84] In einigen Gebieten werden junge Fische ("Smolt") flussabwärts von transportiert Lastkahn Während der Teile des Jahres. Turbinen- und Power-Pflanzen-Designs, die einen geringeren Einfluss auf das Wasserleben haben, sind ein aktives Forschungsbereich.

Gleichzeitig können einige bestimmte Dämme jedoch zur Schaffung besserer Bedingungen für einige Arten von Fischen und anderen Wasserorganismen beitragen. Studien haben gezeigt, dass die Schlüsselrolle von Nebenflüssen in der stromabwärts gelegenen Richtung des Hauptflusses auf die lokale Umweltbedingungen und die Beta -Diversity -Muster jeder biologischen Gruppe beeinflussten.[85] Sowohl Ersatz- als auch Reichtumsunterschiede trugen zu hohen Werten der Gesamtbeta -Diversität für Fische (Durchschnitt = 0,77) und Phytoplankton (Durchschnitt = 0,79) bei, aber ihre relative Bedeutung war mehr mit der Ersatzkomponente für beide biologischen Gruppen (Durchschnitt = 0,45 und 0,52, assoziiert, assoziiert mit der Ersatzkomponente. beziehungsweise).[85] Eine von de Almeida, R. A., Steiner, M.T.A und andere durchgeführte Studie stellten fest, dass einige Arten nach dem Bau des Damms um mehr als 30% abnahmen, andere ihre Bevölkerung um 28% erhöhten.[86] Solche Veränderungen können durch die Tatsache erklärt werden, dass die Fische "unterschiedliche Fütterungsgewohnheiten erhalten haben, wobei fast alle Arten in mehr als einer Gruppe gefunden werden.[86]

Ein großer Damm kann den Verlust von ganzem Zustand verursachen Ecosphären, einschließlich gefährdet und unentdeckte Arten in der Region und der Ersatz der ursprünglichen Umwelt durch einen neuen Binnensee.

Große Stauseen, die sich hinter Dämmen gebildet haben, wurden im Beitrag von angegeben seismische Aktivität, aufgrund von Änderungen der Wasserbelastung und/oder der Höhe des Wasserspiegels.

Dams beeinflussen auch Dämme Erderwärmung.[87] Der sich ändernde Wasserstand in Reservoirs sind eine Quelle für Treibhausgase wie Methan.[88] Während Dämme und das Wasser hinter ihnen nur einen kleinen Teil der Erdoberfläche bedecken, beherbergen sie eine biologische Aktivität, die große Mengen an Treibhausgasen erzeugen kann.[89]

Menschliche soziale Auswirkungen

Die Auswirkungen der Dämme auf die menschliche Gesellschaft sind von Bedeutung. Nick Cullather argumentiert in Hungrige Welt: Amerikas Kampf gegen die Armut in Asien Dieser Dammkonstruktion erfordert der Staat Menschen im Namen der Menschen zu verdrängen Gemeinwohlund dass es oft zu Missbräuchen der Massen durch Planer führt. Er zitiert Morarji Desai, Innenminister von Indien, 1960 sprach mit den Dorfbewohnern verärgert über die Pong Dam, der drohte, "das Wasser freizulassen" und die Dorfbewohner zu ertränken, wenn sie nicht zusammenarbeiten.[90]

Das Drei Gorges Dam auf der yangtze Fluss in China ist mehr als fünfmal so groß wie die Hoover-Staudamm (UNS.). Es schafft einen Reservoir von 600 km (370 mi), für das sie verwendet werden müssen Hochwasserschutz und Wasserkrafterzeugung. Der Bau erforderte den Verlust von über einer Million Menschenhäusern und deren Massenverlagerung, den Verlust vieler wertvoller archäologischer und kultureller Stätten und erheblicher ökologischer Veränderungen.[91] Während der 2010 China Überschwemmungen, der Damm hielt ein, was ein gewesen wäre katastrophale Flut und das riesige Reservoir stieg über Nacht um 4 m (13 ft).[92]

Im Jahr 2008 wurden schätzungsweise 40 bis 80 Millionen Menschen weltweit infolge des Dammbaus aus ihren Häusern vertrieben.[93]

Wirtschaft

Bau von a Wasserkraftwerk erfordert eine lange Vorlaufzeit für Standortstudien, hydrologisch Studien und Umweltverträglichkeitsprüfungenund sind groß angelegte Projekte im Vergleich zur Stromerzeugung auf Kohlenstoffbasis. Die Anzahl der Standorte, die wirtschaftlich für die Wasserkraftproduktion wirtschaftlich entwickelt werden können, ist begrenzt. Neue Standorte sind in der Regel weit von Bevölkerungszentren entfernt und benötigen normalerweise umfangreich Kraftübertragung Linien. Die Wasserkraft können anfällig für wichtige Veränderungen in der Klima, einschließlich Variationen in RegenfallBoden und Oberfläche Wasserstandund Gletscherschmelze, was zu zusätzlichen Ausgaben für die zusätzliche Kapazität führt, um in den Jahren mit niedrigen Wasserversorgung ausreichend Strom zu gewährleisten.

Sobald es abgeschlossen ist, ist eine Wasserkraftquelle in der Regel vergleichsweise billig und zuverlässig. Es hat kein Kraftstoff und kein geringer Fluchtrisiko und als eine saubere Energie Quelle Es ist billiger als nuklear und windkraft.[94] Es wird leichter reguliert, um Wasser nach Bedarf zu speichern und bei Bedarf hohe Stromniveaus zu erzeugen Windkraft.

Stausee und Staudammverbesserungen

Trotz einiger positiver Auswirkungen wirkt sich der Bau von Dämmen stark auf Flussökosysteme aus, was zu degradierten Flussökosystemen im Rahmen der hydrologischen Veränderung führt.[95] Eine der Hauptmethoden, um die negativen Auswirkungen von Stauseen und Dämmen zu verringern, besteht darin, das neueste naturbasierte Reservoir-Optimierungsmodell für die Lösung des Konflikts in Bezug auf den menschlichen Wasserbedarf und den Schutz des Flussökosystems zu umsetzen.[95]

Dammentfernung

Wasser und Sediment Die Strömungen können durch Entfernen von Dämmen aus einem Fluss wiederhergestellt werden. Die Entfernung des Damms wird als angemessen angesehen, wenn der Damm alt ist und Instandhaltungskosten überschreiten die Kosten seiner Entfernung.[96] Einige Auswirkungen der Entfernung des Damms umfassen Erosion von Sediment in der Reservoir, erhöht Sedimentversorgung stromabwärts, erhöhte Flussbreite und Flechten, Wiederherstellung der natürlichen Wassertemperaturen und Rekolonisierung von Lebensräume Das waren bisher aufgrund von Dämmen nicht verfügbar.[96]

Die Welt größte Dammentfernung auf dem Elwha River in dem US -Bundesstaat Washington (sehen Wiederherstellung des Elwha -Flusses). Zwei Dämme, die Elwha und Glynes Canyon Damswurden zwischen 2011 und 2014 entfernt, dass zusammen ungefähr 30 aufbewahrt wurde Mt Sediment.[96][97] Infolgedessen die Lieferung von Sediment und Holz zum nachgelagerten Fluss und Delta war re-established. Ungefähr 65% des in der gespeicherten Sediments Reservoire erodiert, von denen ~ 10% in der abgelagert wurden Flussbett. Die verbleibenden ~ 90% wurden in die transportiert Küste. Insgesamt verursachte die erneute Sedimentabgabe ungefähr 60 ha von Delta Wachstum und führte auch zu Anstieg Flussflechten.[97]

Dammversagen

South Fork Dam Versagen und resultierende Flut that destroyed Johnstown 1889 in Pennsylvania
Internationales Sonderzeichen für Arbeiten und Installationen mit gefährlichen Kräften

Dammausfälle sind im Allgemeinen katastrophal, wenn die Struktur verletzt oder signifikant beschädigt wird. Routine Verformungsüberwachung Die Überwachung der Versickerung aus Abflüssen in und um größere Dämme ist nützlich, um Probleme zu antizipieren und die Abhilfemaßnahmen zu ermöglichen, bevor ein strukturelles Versagen erfolgt. Die meisten Dämme enthalten Mechanismen, mit denen das Reservoir bei solchen Problemen gesenkt oder sogar entwässert werden kann. Eine andere Lösung kann Gestein sein vergießt- - Druckpumpen Portland-Zement Aufschlämmung in schwache gebrochene Gestein.

Während eines bewaffneten Konflikts ist ein Damm aufgrund der massiven Auswirkungen einer möglichen Zerstörung auf die zivile Bevölkerung und die Umwelt als "Installation mit gefährlichen Kräften" zu betrachten. Als solche wird es durch die Regeln von geschützt das humanitäre Völkerrecht (IHL) und darf nicht zum Gegenstand des Angriffs gemacht werden, wenn dies schwerwiegende Verluste in der Zivilbevölkerung verursachen kann. Die Identifizierung zu erleichtern, a Schutzzeichen bestehend aus drei hellen orangefarbenen Kreisen, die auf derselben Achse platziert sind, wird durch die IHL -Regeln definiert.

Die Hauptursachen für Dammversagen sind unzureichende Verschüttungskapazität, Überlastung durch die Böschung, Fundament oder Abutments, Spillway -Entwurfsfehler (South Fork Dam), geologische Instabilität, die durch Veränderungen des Wasserspiegels während der Füllung oder zu schlechter Vermessung verursacht wird (Vajont, Malpasset, Testalinnen Creek Dämme), schlechte Wartung, insbesondere von Steckdosen (Rohre (Rasensedamm, Val di Stava Damm Zusammenbruch), extreme Niederschläge (Shakidor Dam), Erdbebenund menschlicher, Computer- oder Designfehler (Buffalo Creek Flut, Dale Dike Reservoir, Taumsauk gepumptes Lagerwerk).

Ein bemerkenswerter Fall eines absichtlichen Stammsversagens (vor der oben genannten Entscheidung) war der königliche Luftwaffe "Dambusters" Überfall auf Deutschland in Zweiter Weltkrieg (Codenamen "Operation Chastize"), in denen drei deutsche Dämme ausgewählt wurden, um die deutsche Infrastruktur sowie Herstellungs- und Leistungsfähigkeiten zu beschädigen, die aus dem stammen Ruhr und Eder Flüsse. Dieser Überfall wurde später die Grundlage für mehrere Filme.

Seit 2007 die Niederländer Ijkdijk Die Stiftung entwickelt sich mit einem offene Innovation Modell- und Frühwarnsystem für Deich-/Deichfehler. Als Teil der Entwicklungsbemühungen werden in vollem Maßstab im IJKdijk FieldLab zerstört. Der Zerstörungsprozess wird von Sensornetzwerken einer internationalen Gruppe von Unternehmen und wissenschaftlichen Institutionen überwacht.

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ "Bartleby.com: Großartige Bücher online - Zitate, Gedichte, Romane, Klassiker und Hunderte weitere". Bartleby.com. Archiviert von das Original am 8. April 2009. Abgerufen 9. November 2015.http://www.bartleby.com/
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  4. ^ S.W. Helms: "Jawa -Ausgrabungen 1975. Dritter vorläufiger Bericht", Levant 1977
  5. ^ a b Günther Garbrecht: "Wasserspeicher (Talssperren) in der Antike", Antike -Kette, 2. Sonderausgabe: Antiker Wasserbau (1986), S. 51–64 (52f.)
  6. ^ a b Mohamed Bazza (28. bis 30. Oktober 2006). "Überblick über die Kriminalität der Wasserressourcen und des Bewässerungsmanagements in der Region Naher Osten" (PDF). Lebensmittel- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen. Archiviert von das Original (PDF) am 8. August 2007. Abgerufen 1. August 2007.http://www.fao.org/docrep/005/y4357e/y4357e14.htm
  7. ^ "Lake Moeris". www.brown.edu. Abgerufen 14. August 2018.
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