How to Build a Dam: 現在の建設方法と革新の必要性。 紀元前 2800 年頃の古代エジプト人によって最初のダムが建設されました。ダムは水の流れをせき止めるために建設され、ダムの背後に貯水池を作り、洪水制御、灌漑、自治体の給水、その他の人間活動に使用することができます。 このブログでは、カリフォルニア州のダム決壊のニュースに触発され、過去 100 年間にダムがどのように建設されてきたか、また今後のダム建設に必要な改善点について考察します。 ここでは、私たちが建設する最も一般的なダムである重力式ダムの基本的な建設手順を紹介します。 重力ダムは、重力によって地面に固定されるため、そのような名前が付いています。多くの重量があり、通常、コンクリートまたは石で作られています。 これは、建設予定地の周囲を通るトンネルで川を迂回させることによって行われます。 このようなトンネルはコンクリートで裏打ちされることもあり、通常は掘削と爆発物の組み合わせで掘られます。
- ダムの建設は川の水位が低いときに始めなければなりません。 工事区間の上流にコファダムと呼ばれる小さなダムを建設し、分水嶺トンネルに水を流しやすくする。 下流にもコファダムを建設する場合もあるが、全体的な目的は、工事区域を乾燥させて本ダムの建設ができるようにすることである。 コファダムを貫通した水を除去するためにポンプが使用されることもある。
- 川床から緩い岩を取り除き、台座を建設する必要がある。 台座とは、ダムを河床・谷の壁や床に埋め込むコンクリートの基礎のことである。 これによって、ダムの縁から水が漏れるのを防ぎます。
- さて、いよいよダムを目的の高さまで作ります。 ダムの下流面を凹状にカーブさせることで、常に耐えなければならない水の圧力を吸収することができる。 ダム本体の表面には鉄筋が使われ、囲いが作られる。
今日のダムは何が問題なのか
私たちのダム建設の設計と方法は何十年も信頼に足るものでした。 答えは簡単で、気候変動です。 50年、60年前に建設されたダムは、気候が常に安定していることを前提に設計されていました。 水循環は、気候のわずかな変化にも敏感に反応するのです。 ダムは通常、過去のデータを考慮して設計されますが、水循環が将来どのように変化するかについては理解されていません。
例として、水力資源に大きな可能性があると考えられているレソトで最近完成したムエラ水力発電所が挙げられます。 このダムの完成後、レソトは国内のエネルギー需要を満たすのに何の問題もない。 しかし、自然災害や砂漠化が進み、気候変動の影響を受けやすい国でもあります。 科学者は、今後数年間の気温の上昇と降水量の減少により、2019 年までに水ストレスの時期が訪れ、2060 年までに悪化し、レソトのダムの効果がかなり低下し、エネルギー安全保障が脅かされるだろうと予測しています。 記録的な大雨は記録的な洪水をもたらし、放水路が不十分なダムの周辺住民の生命を脅かしました。 陸軍技術者が主放水路の容量を40％増やした340フィートのフォルソム・ダムのように、改善中のダムもありますが、他の同様の構造物は放置されたままです。 これは、住民や環境に悪影響を及ぼす壊滅的な洪水をもたらす可能性があります。
Dams of the Future
将来ダムを設計する際には、気候の変化を理解し考慮することが極めて重要です。 私たちは現在、過去のデータに基づいて水位や必要な貯水容量を予測することができないことを知っています。 気候変動は私たちが生きている現実であり、以前考えられていたよりも洪水が発生しやすくなる場所がある一方で、水ストレスに直面している地域もあり、妥当な期間にわたってダム建設のメリットを実現できない可能性があることを知っています」
ダムのようなプロジェクトを計画するには、過去のデータを使用するだけでは十分ではありません。 地域のインフラにとって非常に重要なプロジェクトに取り組むとき、エンジニアは1つの未来だけでなく、いくつかの可能性のある未来を考慮すべきです。
アイスランドのある水力発電開発会社は最近、氷河を利用した発電施設をどのように開発すべきかを調査する研究を依頼されました。 氷河の融解が進んでいるようで、今後数十年の間に水量の増加が予想されるため、この調査が必要と判断されたのです。 調査の結果、ダムは「オーバーインストール」、つまり現在より多くの流量を処理できるように建設されるべきであるという結論に達しました。 このような考え方は、これからの不確実な時代に安全で生産性の高いダムを建設するために、世界中に適用されるべきものです
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