Hvordan man bygger en dæmning: Dæmninger har været en vigtig ingeniørpraksis i tusindvis af år, og den første dæmning blev bygget af de gamle egyptere omkring 2800 f.Kr. Dæmninger bygges for at blokere vandstrømmen og skabe et reservoir bag dæmningen, som kan bruges til at kontrollere oversvømmelser samt til kunstvanding, kommunal vandforsyning og andre menneskelige aktiviteter. Inspireret af en nyhedshistorie om dæmningssvigt i Californien for nylig ser denne blog på, hvordan dæmninger historisk set er blevet bygget i de sidste 100 år, og hvilke forbedringer der er nødvendige i dæmningsbyggeriet fremadrettet.
Hvordan man bygger en dæmning
Bygning af en dæmning er en kompleks proces i flere trin, der kræver enorme mængder arbejdskraft, råmaterialer og investeringer. Her er de grundlæggende trin for at bygge en tyngdekraftsdam – den mest almindelige type dæmning, som vi bygger. Tyngdekraftsdamme hedder sådan, fordi de holdes fast i jorden af tyngdekraften – de vejer meget og er typisk lavet af beton eller sten.
- Ingeniørerne skal afvande den flod, hvor dæmningen skal bygges. Dette gøres ved at omlede floden gennem en tunnel, der løber rundt om det planlagte byggeområde. Sådanne tunneler kan være beklædt med beton og graves normalt ud ved hjælp af en kombination af boringer og sprængstoffer.
- Dambyggeriet skal påbegyndes, når flodens vandstand er lav. Der bygges en lille dæmning, en såkaldt cofferdam, opstrøms for byggeområdet for at hjælpe med at lede vandet ind i afledningstunnelen. Der kan også bygges en cofferdam nedstrøms, men det overordnede mål er at holde byggeområdet tørt, så hoveddæmningen kan bygges. Der kan anvendes pumper til at fjerne vand, der trænger ind i cofferdammen.
- Løse sten fjernes fra flodlejet, og der skal bygges en sokkel. En sokkel er et betonfundament for dæmningen, der indlejrer den i væggene og gulvet i flodlejet/dalen. Dette forhindrer vand i at løbe ud i kanterne af dæmningen.
- Nu er det tid til at bygge dæmningen til den ønskede højde. En konkavt buet nedstrøms overflade til en dæmning hjælper den med at absorbere det konstante vandtryk, som den skal tåle. Der anvendes forstærket stål til overfladerne på selve dæmningen, og der bygges en indkapsling. Inddæmningen fyldes med beton for at gøre den ekstremt stærk og modstandsdygtig over for vandstrømmen.
Hvad er der galt med dæmninger i dag?
Vores konstruktioner og metoder til at bygge dæmninger har været pålidelige i årtier – hvad er gået så galt i de sidste par år, at vi har lyst til at genoverveje det? Det enkle svar er klimaændringerne. Dæmninger, der blev bygget for 50 eller 60 år siden, blev konstrueret ud fra den antagelse, at klimaet altid ville være stabilt. Set fra nutidens synspunkt kan vi imidlertid se, at dette ganske enkelt ikke er tilfældet.
Hydrologiske kredsløb er følsomme over for selv mindre ændringer i klimaet. Dæmninger konstrueres typisk ved at tage hensyn til historiske data, men uden forståelse for, hvordan vandkredsløb kan ændre sig i fremtiden.
Som eksempel kan nævnes Muela-vandkraftværket, der for nylig blev færdiggjort i Lesotho, et land, som man mente at have et betydeligt potentiale for vandkraftressourcer. Efter færdiggørelsen af dæmningen har Lesotho ikke haft problemer med at dække sit indenlandske energibehov. Landet er imidlertid udsat for naturkatastrofer og ørkendannelse og er meget sårbart over for klimaændringer. Forskere forudser, at øgede temperaturer og mindre nedbør i de kommende år vil skabe en periode med vandstress i 2019, som vil blive værre i 2060, hvilket vil gøre Lesothos dæmning betydeligt mindre effektiv og true landets energisikkerhed.
Omvendt har vekslende cyklusser med ekstrem tørke og overdreven nedbør i Californien understreget den ufleksible udformning af dæmninger i denne region. Rekordstore nedbørsmængder har ført til rekordstore oversvømmelser, der truer livet for de mennesker, der bor omkring dæmninger med utilstrækkelige overløbsbygværker. Mens nogle dæmninger er ved at blive forbedret, f.eks. den 340 fod høje Folsom-dæmning, hvor hærens ingeniører øger kapaciteten af hovedoverløbet med 40 %, bliver andre lignende strukturer forsømt. Dette kan resultere i katastrofale oversvømmelser, som vil have negative konsekvenser for beboerne og miljøet.
Fremtidens dæmninger
Da vi designer dæmninger i fremtiden, er det afgørende, at vi forstår og tager højde for vores skiftende klima. Vi ved nu, at vi ikke kan forudsige vandstanden og den nødvendige reservoirkapacitet på grundlag af historiske data. Vi ved, at klimaforandringer er den virkelighed, vi lever i, og at mens nogle steder måske bliver mere udsat for oversvømmelser end tidligere antaget, står andre regioner over for vandstress og vil måske ikke være i stand til at udnytte fordelene ved dæmningsanlæg over en rimelig periode.
Det er ikke nok at bruge historiske data, når man planlægger et projekt som en dæmning. Ingeniører bør overveje ikke kun én fremtid, men flere mulige fremtider, når de arbejder på et projekt, der er så afgørende for den lokale infrastruktur.
En vandkraftudvikler i Island bestilte for nylig en undersøgelse, der undersøger, hvordan den bør udvikle et gletsjer-født kraftproduktionsanlæg. Denne undersøgelse blev anset for nødvendig, fordi gletsjerafsmeltningen synes at være stigende, og der forventes en øget vandgennemstrømning i de kommende årtier. Undersøgelsen konkluderede, at dæmningen bør “over-installeres”, dvs. at den skal bygges med kapacitet til at håndtere mere vandgennemstrømning, end der er i øjeblikket. Denne type tænkning bør anvendes i hele verden for at bygge dæmninger, der vil tjene os sikkert og produktivt i de usikre tider, der ligger foran os.