Jak postavit přehradu: Přehrady se staví proto, aby zablokovaly tok vody a vytvořily za přehradou nádrž, kterou lze využít k ochraně před povodněmi, ale také k zavlažování, zásobování obcí vodou a dalším lidským činnostem.Současné stavební metody &potřeba inovací
Přehrady jsou důležitou inženýrskou praxí již tisíce let. Tento blog, inspirovaný nedávnou zprávou o selhání přehrady v Kalifornii, se zabývá tím, jak byly přehrady v posledních 100 letech historicky stavěny a jaká zlepšení jsou při stavbě přehrad nutná do budoucna.
Jak postavit přehradu
Stavba přehrady je složitý, několikastupňový proces, který vyžaduje obrovské množství lidské práce, surovin a investic. Zde jsou uvedeny základní kroky při stavbě gravitační přehrady – nejběžnějšího typu přehrady, kterou stavíme. Gravitační přehrady se tak jmenují proto, že je na zemi drží gravitace – mají velkou hmotnost a obvykle se vyrábějí z betonu nebo kamene.
- Inženýři musí rozvodnit řeku, kde má být přehrada postavena. To se provádí odkloněním řeky tunelem, který vede kolem zamýšlené zóny výstavby. Takové tunely mohou být obloženy betonem a obvykle se hloubí kombinací vrtání a výbušnin.
- S výstavbou přehrady se musí začít, když je hladina řeky nízká. Proti proudu řeky se v zóně výstavby buduje malá hráz zvaná kofferdam, která pomáhá odvádět vodu do odváděcího tunelu. Kofferdam může být postaven i níže po proudu, ale celkovým cílem je udržet stavební zónu suchou, aby mohla být postavena hlavní hráz. K odvádění vody, která pronikne do kofferdamu, mohou být použita čerpadla.
- Z koryta řeky se odstraní volná hornina a musí se vybudovat sokl. Sokl je betonový základ hráze, který ji zapouští do stěn a dna koryta řeky/údolí. Tím se zabrání úniku vody na okrajích hráze.
- Nyní je čas postavit hráz do požadované výšky. Konkávně zakřivený povrch hráze po proudu jí pomáhá absorbovat stálý tlak vody, který musí vydržet. Na povrchy samotné hráze se použije vyztužená ocel a postaví se ohrazení. Ohrada je vyplněna betonem, aby byla extrémně pevná a odolná proti proudění vody.
Co je dnes na přehradách špatně?“
Naše konstrukce a metody výstavby přehrad byly po desetiletí spolehlivé – co se v posledních letech tak pokazilo, že bychom to měli přehodnotit? Jednoduchou odpovědí je změna klimatu. Přehrady, které byly postaveny před 50 nebo 60 lety, byly navrženy s předpokladem, že klima bude vždy stabilní. Z dnešního pohledu však vidíme, že tomu tak prostě není.
Hydrologické cykly jsou citlivé i na malé změny klimatu. Přehrady se obvykle navrhují s přihlédnutím k historickým údajům, ale bez pochopení toho, jak se vodní cykly mohou změnit v budoucnu.
Jako příklad lze uvést vodní elektrárnu Muela, která byla nedávno dokončena v Lesothu, zemi, o níž se předpokládá, že má značný potenciál vodních zdrojů. Po dokončení přehrady nemělo Lesotho žádné problémy s uspokojením svých domácích energetických potřeb. Země je však náchylná k přírodním katastrofám a rozšiřování pouští a je velmi zranitelná vůči změně klimatu. Vědci předpovídají, že zvýšené teploty a nižší srážky v příštích letech způsobí, že do roku 2019 nastane období nedostatku vody, které se do roku 2060 ještě zhorší, čímž se účinnost přehrady v Lesothu výrazně sníží a bude ohrožena její energetická bezpečnost.
Naopak v Kalifornii střídání cyklů extrémního sucha a nadměrných srážek poukázalo na nepružnou konstrukci přehrad v tomto regionu. Rekordní množství srážek vedlo k rekordním záplavám, které ohrožují životy lidí žijících v okolí přehrad s nevyhovujícími přepady. Zatímco některé přehrady se vylepšují, například 340 metrů vysoká přehrada Folsom, kde armádní inženýři zvyšují kapacitu hlavního přelivu o 40 %, jiné podobné stavby jsou zanedbávány. To by mohlo mít za následek katastrofální záplavy, které by negativně ovlivnily obyvatele i životní prostředí.
Přehrady budoucnosti
Při navrhování přehrad v budoucnosti je nezbytné pochopit a zohlednit měnící se klima. Nyní víme, že na základě historických údajů nemůžeme předvídat hladinu vody a potřebnou kapacitu nádrží. Víme, že změna klimatu je realitou, ve které žijeme, a že zatímco některé lokality mohou být náchylnější k záplavám, než se dříve předpokládalo, jiné regiony se potýkají s nedostatkem vody a nemusí být schopny realizovat výhody přehrad v jakémkoli rozumném období.
Při plánování projektu, jako je přehrada, nestačí používat historické údaje. Inženýři by při práci na projektu, který je tak důležitý pro místní infrastrukturu, neměli zvažovat pouze jednu budoucnost, ale několik možných budoucností.
Investor vodních elektráren na Islandu nedávno zadal studii, která zkoumá, jak by měl rozvíjet zařízení na výrobu energie z ledovců. Tato studie byla považována za nezbytnou, protože se zdá, že tání ledovců se zvyšuje a v příštích desetiletích se očekává zvýšený průtok vody. Studie dospěla k závěru, že přehrada by měla být „naddimenzovaná“ – postavená s kapacitou, která by zvládla větší průtok, než jaký v současnosti existuje. Tento typ uvažování by se měl uplatňovat na celém světě, aby se stavěly přehrady, které nám budou bezpečně a produktivně sloužit v nejistých časech, které nás čekají.