A gát van egy mérnöki szerkezet épült szerte a vízfolyás és célja, hogy szabályozza az áramlás és / vagy tárolására a víz, különösen az árvízvédelem , az öntözés , az ipar , a hydro , a hal , a forrása az ivóvíz , stb .
A gát környezeti és társadalmi következményei a visszatartott víz mennyiségétől és magasságától, valamint a biogeográfiai kontextustól függően változnak: a teljes völgyek fulladásával a mesterséges gát egész populációkat mozgásra kényszerítheti, és felboríthatja a helyi ökoszisztémákat. Néhányuk egy medencei fejlesztési terv részét képezi, és konzervatív és kompenzációs intézkedések tárgyát képezi. A törvény vagy a szokásjog gyakran fenntartott áramlást ír elő (a továbbfelhasználók számára fenntartott minimális áramlás, valamint a vízi ökoszisztéma és az attól függő fajok fenntartása érdekében).
Tágabb értelemben a gátnak nevezünk minden akadályt, amely a mozgástengelyen van elhelyezve, például a mozgó emberek és / vagy áruk irányítására (útzár, katonai útzár).
1821-ben a BL De Rive Belgium és Franciaország egy részének csatornáin és hajózható folyóiival kapcsolatos történelmi és statisztikai precízisében a gátat " gátnak " határozta meg, amelynek segítségével állandó vízmagasságot tartanak fenn minden területen. egy folyó, és amely elegendő azoknak a hajófajoknak, amelyeknek ott kell közlekedniük, és amelynek hatása a sebesség mérséklése és az 1 méteres lejtő 6000 méteres lejtőn történő egységes rendszerbe történő visszahelyezése " .
A jelenlegi használat nem mindig különbözteti meg a gátat a gáttól, ha azokat töltés alkotja. Beszélhetünk tehát a "tó gátjáról", vagy akár a "gát gátjáról", a gát szóról, amely akkor az egyetlen szerkezetre utal, a gát szó pedig a fejlesztés egészére, beleértve a víz tervét is . A falazatban épített gát (és különösen a betoníves gátak ) viszont egyértelműen megkülönböztethető a gáttól.
2007 óta és a hidraulikus építményekre alkalmazandó biztonsági szabályokat meghatározó rendelet közzététele óta a francia törvény egyértelműen megkülönbözteti a gátakat a gátaktól:
A francia törvények szerint a gátak tehát mind olyan művek, amelyek lehetővé teszik egy állandó vagy nem állandó víztest kialakulását, míg a gátak olyan művek, amelyek lehetővé teszik a lakosság vagy ingatlanok védelmét a folyó áradásainak hatásától. alávetések.
Mint ilyen, amikor egy csatorna hatósugara a töltéseken kialakul, és így egy síkságot vagy völgyet ural, akkor belép a gátak meghatározásába: a töltés magassága a természetes talajhoz viszonyítva, a víz térfogata a az egyik elérhető helyen van, vagyis a két zár között, amelyek meghatározzák .
A kis gátak szerkezeti víztárolók, amelyeket felszíni víz, lefolyás vagy szivattyúvíz tölt be . Szabályozási szinten gátaknak tekintik őket .
A hódgátakat ezek az állatok patakokon keresztül építik. Lehetővé teszik számukra, hogy nyáron fenntartsák az elegendő vízszintet, megvédjék a ragadozóikat a barlangtól, és garantálják a könnyű hozzáférést a felszín alatt tárolt ágakhoz, mint téli táplálék-tartalék .
A gátak valószínűleg az őskor óta léteznek, különösen Egyiptomban (ivóvízkészlet, öntözés, halastavak, halgazdaságok). Kr. E. 3000 körül 115 méter hosszú gátat építettek az egyiptomi Garawi-völgyben . AD És szerint N. Schnitter-Reinhardt, a legrégebbi gravitációs gát ismert közel Jawa a Jordan , vége felé a IV th évezred ie. Kr . U. Hérodotosz idéz egy gátat, amelyet Menes fáraó , az első dinasztia alapítója épített Koseish-ban Memphis városának ellátására .
Az első gátszakadás ismert az a Sadd el Kafara (in) , a Wadi Garawi, 30 km-re délre Kairó között 2650 és 2465 BC. Kr . Valószínűleg egy évezredre abbahagyta az építkezést.
Abban az évben 560 , a bizánci történetíró Procopius Caesarea megemlíti arch gát upstream, kőműves (Daras gát).
A rómaiak , különösen Spanyolországban, a Mérida régióban építették őket az Almonacid (34 m magasság ), a Proserpine (22 m magasság ) és a Cornalvo (28 m magasság ) gátjaival , vagy ismét Portugáliában , a Belas gátjával. .
De a középkorban fejlődtek erőteljesen Európában, különösen a vízimalmok ellátására . Úgy tűnik, hogy ők néha támaszkodhatnak üledék halmozódott upstream természetes jég lekvárok , illetve a helyszínek hód gátak, a toponymy amelynek megtartja nyomait (például Franciaországban, a szavak BIEF és Bièvre , korábbi neve, hód, rokonok, vagy olyan városok nevei, mint Beuvry , a hód egyik régi neve vagy Labeuvrière , a "hód"). Például a Cassinitől származó régi térképek tanúskodnak a helyi parasztok vagy szerzetesek által készített kis folyók számos gátjáról, amelyek a víz megőrzésére és a halak emelésére, valamint a len vagy a kender ürítésére szolgálnak .
Tartósítja a víz mennyisége és a nagyobb vízmélység a száraz évszakban, ezek a gátak is képesek voltak, hogy puffer nyári ingadozásait talajvízszint (mert minden dolog egyenlő, akkor a víz magassága, amely szabályozza a sebességet. Perkolálási szerint Darcy törvény ).
A XVI . Században a spanyolok nagy falazó gátakat valósítottak meg. A leginkább figyelemre méltó az, hogy a Tibi , 18 km-re északra Alicante épült 1594 . 45 m magas , még mindig használják .
A Franciaországban , keletre Toulouse , a Saint-Ferréol gát között épült 1667 és 1675 a vízszolgáitatásra királyi csatorna Languedoc (csatorna manapság nevezik „Canal du Midi”). A magassága 35 m az alaptól és a korona hossza 786 m , a méretei a gát tette a legnagyobb a világon, annak idején.
Az első modern boltívgátat François Zola , Émile Zola atyja építtette 1843 és 1859 között Aix-en-Provence közelében .
800 000 gátat építettek a XX . Században, ebből 52 000 nagy gátnak tekinthető, Kína (46%), az Egyesült Államok (14%) és India (9%), e nagy gátak majdnem háromnegyede.
A gát több erőnek van kitéve. A legjelentősebbek:
Ezeknek az erőknek ellenállni két stratégiát alkalmaznak:
A gátat vízszintes erő éri, amely összefügg a víz által az elmerült felületén kifejtett nyomással. Az egyes pontokon a hidrosztatikus nyomás a víz fölötti magasság függvénye.
vagy
A kapott erő a gát víz alatti felületére ható hidrosztatikus nyomások integrálja .
Ez a képlet nem könnyen integrálható összetett geometriájú gátakhoz. Másrészről analitikai kifejezés nyerhető a gravitációs gát elemére ( állandó szélességű és víz alatti magasságú „diagram” ):
honnan :
A víz által a gáton kifejtett tolóerő a gát magasságának négyzetével növekszik (ami bármilyen típusú gátra igaz). Ez nem függ a tározóban tárolt víz mennyiségétől. Ezen erő alkalmazásának pontja a nyomásdiagram barycenterén helyezkedik el , amely általában a retenciós magasság egyharmada.
A fenti számítások csak merev anyagokból (beton, falazat stb.) Készült gátakra vonatkoznak, bármilyen típusúak is legyenek (súly, boltozat, támpillérek stb.). Másrészt a csapokkal történő integráció csak a súly vagy támpillér típusú gátakat érdekli , amelyeket a szilárdság statikája irányít . A boltozatok esetében, ha az erőket hajlító és összenyomó mechanizmusok oldalirányban viszik át, akkor a csapokkal végzett számítás, amely csak a függőleges erőket veszi figyelembe, nem elegendő, és szükség van az anyagok ellenállására ( rugalmas alakváltozás ), és gyakran előrehaladásra numerikus módszerek ( lineáris vagy akár nemlineáris végeselemes módszer ).
Másrészt a laza anyagokból (talaj, föld, riprap, töltések stb.) Készült gátak tekintetében a számítások a töltések lejtőstabilitási számításaihoz kapcsolódnak, amelyeknek figyelembe kell venniük e töltések telített állapotát vagy sem. .
A hidraulika , a redukált modell széles körben használják tanulmányok áramlástani a struktúrák , mint például port , gátak , gátak, stb Ezekben az esetekben a Froude-szám hasonlóságát használjuk . Két- vagy háromdimenziós digitális modelleket is gyakran használnak.
A gravitációs gát olyan gát, amelynek saját tömege elegendő a víz által kifejtett nyomás ellen. Gyakran viszonylag vastag gátak, amelyek alakja általában egyszerű (szakaszuk a legtöbb esetben hasonló egy derékszögű háromszöghez). A gravitációs gátaknak két fő családja van, a gravitációs beton gátak és a töltésgátak (utóbbiak ráadásul általában nem gravitációs gátnak, hanem töltésgátnak minősülnek).
Bár az ív- vagy támgátak kevesebb anyagot igényelnek, mint a gravitációs gátak, az utóbbiakat ma is széles körben használják. A beton gravitációs gátat akkor választják meg, ha a helyszín szikla (völgy, partok) elég erős ahhoz, hogy egy ilyen szerkezetet megtámasszon (ellenkező esetben töltésgátakat használnak), és ha nem teljesülnek az ívgát építésének feltételei. ). A technika megválasztása tehát elsősorban geológiai: elég jó kőzetalapra van szükség. De az is szükséges, hogy építőanyagok (adalékanyagok, cement) legyenek a közelben.
A gravitációs gát technológia fejlődött. A XX . Század elejéig (1920-1930) a gravitációs gátakat falazatból építették (Franciaországban sok ilyen típusú gát található, különösen a vízi utak vízellátására). Később a hagyományos beton érvényesült.
1978 óta egy új technika váltotta fel a hagyományos betont. Ez hengerrel tömörített beton. Ez egy kevés vizet tartalmazó beton (adalékanyagok, homok, cement, víz), amelynek szemcsés és nem félfolyékony állaga van. Úgy épül fel, mint egy töltés, földmunkagépekkel. Ennek fő előnye, hogy sokkal olcsóbb, mint a hagyományos beton.
A Grande-Dixence gát in Switzerland által működtetett Alpiq , a legmagasabb gravitációs gát a világ (285 m ).
Rakparti gátMinden laza anyagból készült gátat, legyen az finom vagy durva (riprap), visszatöltő gátaknak nevezzük .
Ez a család számos nagyon különböző kategóriát tartalmaz. A különbségek a felhasznált anyagok típusaiból és a vízszigetelés biztosításához alkalmazott módszerből fakadnak.
A homogén gát egy kellően vízálló anyagból (agyag, iszap) épített töltésgát. A rakparti gátak legrégebbi technikája.
Az agyagmag gátjának központi agyagmagja van (amely vízszigetelést biztosít), amelyet áteresztőbb anyagokból készült tömések támogatnak. Ennek a technikának legalább két előnye van a homogén gáttal szemben:
Moraine mag gát gyakran használják olyan területeken jelölt gleccserek. Ezek a szerkezetek általában egy átjárhatatlan morénamagból állnak, amelyet a lelőhely közelében nyernek ki, és amelyet szemcsés anyagú szűrők védenek. A sziklatöltő gát tipikus keresztmetszete átmeneti zónát is tartalmaz a szűrő és az újratöltés között.
A maggátak néhány unokatestvére: vízzáró központi falú töltésgátak ( membránfal betonban, aszfaltbeton fal).
Az upstream maszkok gátjainak technikája újabb. A vízzárást egy "maszk" biztosítja, amely a gát felfelé néző oldalán helyezkedik el. Ez a maszk készülhet vasbetonból (jelenleg nagyon sok vasbeton maszkkal ellátott kőzetfeltöltő gát épül), bitumenes betonból vagy vékony membránból (a leggyakoribb: PVC membrán, bitumenes membrán).
A Mattmark gát a svájci és a šance gát a Cseh Köztársaságban van ilyen; A Franciaországban , a Serre-Ponçon gát (a második legnagyobb víztározója Európában ). A Hydro-Québec gátparkban a Rockfill gátak a leggyakoribbak . A társaság által 2002-ben üzemeltetett 600 gát 72% -át képviselik .
Arch gátA víz nyomását egy vízszintesen, néha függőlegesen ívelt betonfal segítségével viszik át a völgy oldalaira (ez kettős görbület boltozatnak minősül ).
Az ívgát technikához meglehetősen keskeny völgyre van szükség (bár az ívgátakat időnként meglehetősen széles völgyekben építették, ami ezt a technológiát a határáig tolta) és egy jó alapkőzetet igényel. Még akkor is, ha ezek a feltételek teljesülnek, a boltíves gát manapság gyakran szembesül a beton gravitációs gátakkal vagy a sziklatöltő gátakkal, amelyek megvalósítása gépiesebben megvalósítható.
A szükséges viszonylag kis anyagmennyiség miatt ez gazdaságilag nagyon kielégítő technika.
Franciaország legnagyobb hidraulikus katasztrófája ( Malpasset , Fréjus felett , a 1959. december 2) egy ívgátra vonatkozott az elzárás folyamatában; A boltozat egyik oldalsó támasza (és nem maga a gát) nem volt ellenálló a retenció által kifejtett erőknek, amelyek a szerkezet szinte teljes és nagyon hirtelen felszakadását okozták, valamint egy „rendkívül erőszakos töréshullám kiváltását, amely képes a boltozat száz tonna súlyú darabjainak hordozása. Ez a katasztrófa több száz ember életét vesztette, sok épületet és egy autópálya hidat elpusztított, valamint nagy mezőgazdasági területeket pusztított.
A Malpasset az egyetlen ismert eset az ívgát meghibásodásának. Ez a gát még ma is olyan állapotban van, mint a baleset után, és a gát hatalmas darabjait még mindig elhagyják a völgyben, a folyásirány alatt.
E baleset előtt (és egyesek számára még ma is) a boltozatot tartották a legbiztonságosabb gátnak. Az vajont-katasztrófa Olaszországban azt is bizonyítja: míg a boltozat felett egy nagy magasságú kettős hullám haladt át, a víztestben lévő hegy összeomlását követően a gát sértetlen maradt. A hullám okozta merülési hullám azonban több ezer életet követelt.
Vannak is gátak több boltívek, mint például a Hongrin gát a Svájcban .
Támasz vagy többcsatornás gátHa a támaszok túlságosan távol vannak egymástól, vagy ha a helyi anyag olyan tömör, hogy a kitermelés szinte lehetetlen, a támgát technikája lehetővé teszi a gát előállítását nagy anyagmegtakarítással.
A betonban lévő lapos vagy többcsatornás fal (Vezins, Migoëlou vagy Bissorte) az alapba ágyazott vasbeton támpilléreken nyugszik, amelyek a víz nyomását átadják az alsó alapoknak és a partoknak.
Az egyik legfontosabb példa az ilyen típusú a Daniel-Johnson gát in Quebec , elkészült 1968-ban részeként a mániás-Outardes projekt . 214 m magas és 1312 m széles az André Coyne által tervezett gátat két középső támpillér támasztja alá, tövükön egymástól 160 m-re . A 13 oldalsó boltozat ferde félhengereket képez, amelyek középtávolsága 76 m . Az esztétikai megfontolásokon túl a Hydro-Québec gazdasági okokból boltíves és támpilléres gát építését választotta. A tervezési tanulmányok szerint a szerkezet megépítéséhez alig több mint 2,2 millió köbméter betonra volt szükség, vagyis ötször kevesebbre, mint egy gravitációs gátra.
Mobil tűgémekA mobil vagy állandó szintû gát magassága korlátozott; általában a folyók folyásától lefelé épül, előnyösen azon a helyen, ahol a lejtő a leggyengébb. Ezt a típusú gátat általában a torkolatok és delták kialakításakor használják.
Az építés típusától függően a mobil gát lehet:
Vannak más kategóriájú gátak is, általában kisebb méretűek.
A zagytároló gátak gátak, amelyek bányászati maradványokkal hozzák létre a steril tárolóhelyek egyikét. A gátakat a bánya működésének folytatásával emelik. Hasonlóak a töltésgátakhoz.
A hegyi gátak olyan struktúrák, amelyeket a szakadó erózió hatásai elleni küzdelemre terveztek. Ők egy özönvízre épített művek. Megszakíthatják (részben vagy teljesen) a szilárd szállítást; rögzíthetik a thalweg hosszanti profilját is az áramlások agresszivitásának csökkentésével.
A szűrőgátak szabad kőből épített vályúk vagy sekélyek, ahol heves esőzések során a lefolyás összpontosul. A gát az árvíz sebességének lassítását szolgálja, és ezt a vizet az upstream oldalon lévő területre terjeszti. Ez a művelet fokozza a beszivárgást és az üledékek lerakódását. Az elárasztható terület egy megművelhető terület, amelyen jó termés érhető el, mivel a növények, például a cirok számára jobb víz- és tápanyag-hozzáférés áll rendelkezésre . Ugyanakkor a thalwegben a vízelvezető erózió megáll vagy megkerülhető.
Ritkán a gátakat kizárólag az árvíz mennyiségének egy részének tárolására építik, az árvízveszély korlátozása érdekében. Ezeket a gátakat a kisebb medertől távol építik, és a vízkivételt a folyó vízbevezető szerkezete biztosítja. Legtöbbször szárazak, és csak a legjelentősebb árvizek idején töltenek be. Egy ilyen eszköz felszereli a franciaországi Belfort - Montbéliard agglomerációját .
A felhasználás típusától függően a gát több alkotóelemet is tartalmazhat az alábbiak közül:
A gát a gát azon része, amelynek célja az áramlás kiáramlása a felső folyadéktartályból a kisülési csatornába. Különösen olyan áradás esetén alkalmazzák, amely veszélyeztetheti a gátat azáltal, hogy az upstream szint túlzottan megemelkedik. Néhány árvízi gát szeleprendszerrel van felszerelve a visszatérő áramlás szabályozására; a többi gát, más néven „szabad küszöb” gát, megbízhatóbb a repedések vagy a mechanikai meghibásodások szempontjából.
A gát az egyik fő rendszer, amely biztosítja a szerkezetek biztonságát. A gátaknak többféle típusa van: a fő gát, amely lehetővé teszi a leggyakoribb árvizek kibocsátását, a segéd gátak, amelyek lehetővé teszik a felesleges áramlás elvezetését a fő gátból, a rendkívüli áradások, amelyek a kivételes árvizek kibocsátására vannak meghatározva (legfeljebb nagyon alacsony előfordulási árvizek, egyes építményeknél a visszatérési időszak meghaladja a 10 000 évet).
A gát kialakításának reagálnia kell a kompromisszumra: a gát méretei, a tárolt víz mennyisége és a kibocsátott víz mennyisége között. Minél nagyobb ez utóbbi, annál szélesebbnek vagy mélyebbnek kell lennie a gátnak. A gát eróziós problémákkal szembesülhet, amelyek néha kavitációval vagy turbulenciával kapcsolatosak, ami megsemmisüléséhez vezethet.
Az árvíz kezelése kompromisszumot jelent a lefelé áramló áramlás és a tározó felfelé irányuló áradásának kockázata között a visszatartott víz emelkedésével. A francia szabályozás előírja, hogy ne rontsák az áradás maximális áramlását (csúcsát).
A kisülési csatornán keresztül áramló vízben lévő energia eloszlatására szolgál. Az energiát elvezető medence segít megelőzni a downstream eróziót.
A gát nem csak többé-kevésbé szilárd fal. Nem közömbös, több szempont alapján szeizmológiai és műszaki megfigyelés alatt áll. A szerkezet él, működik és elfárad attól függően, hogy milyen stressznek van kitéve.
Bármely gát négyféle kockázatnak lehet kitéve, amelyek gyakoriságát és fontosságát a helyi körülményektől függően fel kell mérni:
Az anyagok elavulása főként a beton lebomlásához kapcsolódik, amely két betegségnek lehet kitéve: az alkáli reakció (amelytől a franciaországi Chambon-gát szenved ) és a belső szulfát-reakció (ettől a franciaországi Bimont gátja) ).
Becslések szerint a XX . Század folyamán a gátak 1% -a világszerte megtört.
A szerkezetek karbantartása érdekében a gátakat rendszeresen ellenőrzik. Minden évben megvizsgálják a gát külső megjelenését, és rendszeresen (Franciaországban tízévente) kiüríthetik a víztározót, hogy hozzáférhessenek mind a szerkezet alsó részéhez, mind a berendezésekhez (vízvezetékek, rácsok) , szelepek stb.). Ezt a tízéves olajcserét egyre inkább víz alatti ellenőrzések váltják fel, amelyek lehetővé teszik az olajcsere által előidézett környezeti és gazdasági korlátok leküzdését.
A közbiztonság szempontjából érdekes struktúrákat olyan érzékelők is hallgatják, amelyek lehetővé teszik viselkedésük mérését (elmozdulásmérések, szivárgási sebesség stb.). Állapotuk a lefelé telepedett populációk biztonságától függ.
A meghibásodás valószínűsége azonban rendkívül alacsony: statisztikailag évente egy meghibásodás a 16.000 gátas globális flottában, Kínát leszámítva. Az Európában a valószínűsége is kisebb. Valójában a veszély az első feltöltéskor a legnagyobb, a kockázat azonban sokkal kisebb a betonszerkezeteknél, mint a visszatöltőknél.
A Franciaországban , gátak vannak besorolva az A, B, C vagy D méretük alapján, és a kockázati szint a lakosság (D el kell távolítani 2017-ben). A hidraulikus építmények biztonságára és szabályozására vonatkozó szabályozási rendelkezéseket különösen a Környezetvédelmi Törvénykönyv R214-112. Cikke és az azt követő cikkei határozzák meg, különös tekintettel a gátak és gátak osztályozására, valamint az ellenőrzésük biztosítását szolgáló intézkedések tisztázására, biztonság és karbantartás.
Épített gátak Alpokban , a következő években 1950 és 1960 , a magassága a aranykora a fehér szén , most egy szakaszában az öregedés, amely előírja, karbantartási költségek egyre magasabbak. Az EDF becslése szerint a legtöbb hidraulikus szerkezet csak várható élettartamának felét éri el, de jelentős beruházási programot jelentett be karbantartás és rehabilitáció céljából. A francia tudományos és technológiai választások értékelését végző parlamenti iroda jelentése szerint2009. július 9, a legfőbb aggályok kevésbé a nagy szerkezetekben rejlenek, mint a kis gátak sokaságában Franciaországban, amelyeknél a karbantartás és az ellenőrzés szintje nem megfelelő.
A tervezési vagy karbantartási hiba katasztrófához vezethet: ha a gát megadja a helyét, amikor a vízvisszatartás viszonylag nagy, akkor egy szakadási hullám söpörhet végig a lefelé áramló populációkon, amelyet többé-kevésbé a thalweg domborzata vezet. található (lásd a Katasztrófa cikket ). A Franciaországban , egy ilyen katasztrófa történt 1959-ben közel Fréjus, meg a Malpasset gát .
A film La Folie des hommes (2001) beszámol a katasztrófa a Vajont gát , az olaszországi , az1963. október 9. A film bemutatja azokat az okokat és eseményláncokat, amelyek 270 millió köbméteres földcsuszamláshoz vezettek a gát víztározójának vizein. Az ezt követő óriási hullám, amely áttört a gáton, anélkül, hogy megtörte volna, 2000 áldozatot okozott.
A leghalálosabb katasztrófa által okozott egy gát történt a Banqiao gát a Kína 1975-ben: a burst hullám okozta a halálát 26.000 ember.
FöldrengésekA földrengések olyan események közé tartoznak, amelyek valószínűleg befolyásolják a gátak stabilitását, különösen azokban a régiókban, ahol a szeizmikus kockázat nagyobb. Történelmileg a földrengések okozta repedések nagyon kevesek voltak, összehasonlítva a tervezési hibák okozta törésekkel. Bizonyos geológiai összefüggésekben a gát gyors feltöltése és kiürítése olyan jelenség, amely önmagában is indukált földrengések forrása lehet .
Franciaországban a nagy gátak a számítógépes viselkedésszimuláció tárgyát képezik a régióban ismert legerősebb történelmi földrengés esetén (gyakran régi dokumentumok alapján becsülik meg, de nem haladják meg az 500 évet). Így a Pireneusokban az a referencia-földrengés 1660. június 21-én volt, amelynek nagysága 6 körüli volt, és amelynek intenzitása Bagnères-de-Bigorrénál IX volt . Egy ilyen földrengés jelentős károkat okozna ma a Hautes-Pyrénées-ben, de mindazonáltal az összes nagy gát támogatná .
A leggyakoribb repedések közepes méretű, homokos vagy iszapos anyagból épített , vagy ilyen jellegű talajon alapuló visszatöltő szerkezetekre vonatkoztak ; ebben az esetben a tixotropia nevű jelenség alakulhat ki , amely minden ellenállást elveszít a homokkal vagy a telített iszappal szemben.
ModellezésA számítástechnika és a matematikai modellezés fejlődése , valamint a tapasztalatok visszacsatolásának tanulmányozása ) egyre reálisabb modellezést tesz lehetővé a szakadás (pillanatnyi vagy szakaszos) kockázatainak és azok hatásainak ( turbulens vagy lamináris áramlás ), feltéve, hogy a modellt geológiai és a minőségre, a "szakadási hullámra" vonatkozó hidrológiai adatok, például a tutajokra vagy vízszintes vagy ferde csatornákra alkalmazott Saint-Venant egyenletek alapján .
A modellezés ezen előrelépései lehetővé teszik a hatások jobb előrejelzését is:
A múltban történt számos baleset arra késztette Svájcot, hogy biztosítsa ezen infrastruktúrák szigorú biztonságát. Szabályokat hoztak létre például a felhasznált anyagok tömegére, a víznyomásra, a hőmérsékleti ingadozásokra, az áradásokra, a fagyásra, az üledékfelhalmozódásra és az esetleges földrengésekre vonatkozóan. A teodolitok számológépei és műholdas jelei a gát szerkezet milliméteres elmozdulásainak és alakváltozásainak mérésére. „A mérési jelentéseket és nyilvántartásokat a szakemberek és a Szövetségi Energiaügyi Hivatal elemzi és értelmezi. "
A riasztás lehetővé teszi, hogy a lakosság menedéket kapjon, ha a gátszakadás várható.
A gátak üzembiztonsága üzemeltetőinek polgári és büntetőjogi felelőssége. Tekintettel azonban a kockázatra és a lehetséges következmények mértékére, a területet állami szolgálatok ellenőrzik. A vízierő-koncessziókban található gátak a Nyilvános Hidroelektromos Terület részét képezik. A DREAL-ok (korábban DRIRE, Energy divízió) felelősek az államhoz tartozó és koncesszióval egy fejlesztőre / üzemeltetőre bízott munkák felügyeletéért. A MISE (Inter Services Mission on Water, a DDEA-n belül) felelős az engedélyezési rendszer szerint épített és üzemeltetett építményekért (kis vízerőművek és energiafelhasználás nélküli építmények).
A katasztrófa után Malpasset (december 2, 1959), a Közmunkák Minisztériuma elkészítette a kör n o 70-15 of 14 augusztus 1970 szabályozó ellenőrző részlegek feladatait és kötelezettségeit, a piaci szereplők. Az Ipari Minisztérium 1995. május 23-án kiegészítette a 70-15 körlevelet egy kör alakú BMI-vel (közepes méretű gátak), amely csak a koncessziós munkákra vonatkozik. Ugyanakkor 1963-ban létrehozták a CTPB-t (Gátak Állandó Műszaki Bizottsága), amely 2007-ben a Gátak és Hidraulikus Művek Állandó Műszaki Bizottságává (CTPBOH) vált, amely a legnagyobb francia szakértőket tömöríti, és 1992 óta a legnagyobb gátak PPI (speciális beavatkozási terv) alá tartozik, ahol elemzik a kockázatokat (ideértve a Vajont-gát típusú földrengéseket és földcsuszamlásokat ).
A villamosenergia-piac megnyitásával és a fő szolgáltatók (EDF, CNR, SHEM ) státusának megváltozásával a körlevelek hatástalanná váltak, és együttes elmélkedés után 2007-ben új szabályozás lépett életbe és hangsúlyozta a bevezetett rendelkezéseket. hallgassa meg a gátakat és elemezze viselkedésüket.
Valamennyi, kétméteres magasságú gátat, akár hidroelektromos, akár nem, jogi szempontból két geometriai jellemzőjük szerint osztályoznak:
A három osztály a következő:
Az A, B vagy C kategóriába nem sorolt és 2 m- nél magasabb gátak vonatkozásában egy negyedik D osztály létezett a 2007. évi rendelet és a2015. május 12.
Az A osztályú gátakra tízévente veszélyes vizsgálatot (EDD), teljes műszaki vizsgálatot stb. (a régi tízéves ellenőrzés helyébe lép) és egy biztonsági felülvizsgálat (RPS). A B osztályú gátakat tízévente veszélyes vizsgálatnak vetik alá.
Minden osztályozott gátnak (A, B, C) rendelkeznie kell:
Ezek a következők:
A prefektusok szigoríthatják a struktúrák megfigyelésének feltételeit, különösen azok korszerűsítésével.
A gátak lebontását a biztonság, a költségek és egyre inkább a környezeti szempontok motiválják.
Gátak és kis gátak eseteA franciaországi gátak és kisméretű gátak felének nincs ismert (vagy már nincs) ipari vagy mezőgazdasági felhasználása. Az első hidroelektromos gát, amelyet lebontottak, a Côtes-d'Armor-i Plounévez-Moëdec-ben található Kernansquillec gátja. „1996-ban a vízerőmű gátjának lebontása, amely először Franciaországban volt egy lazacfolyón, lehetővé tette a víz alá merült táj felújulását. " Mivel a közbiztonsági kötelezettségeknek nem tettek eleget, a Saint-Chamond-i Piney gátat (ivóvíz, kommunális projektmenedzsment) 2000-ben biztonságossá tették, mivel egy zsilipet fúrtak a gát lábához. A bontás kis gátak és gátak is egyre gyakrabban indokoltak megtakarítások a karbantartási költségek és újra létrehozni egy szabad mozgását a halak, míg része a vízgyűjtő medencék visszatérése hódok lehetővé teszi, hogy megtalálja a hód gátak , amelyek lassítják a víz áramlását, és javítják a vízfolyások heterogenitását, valamint a talajvízellátást.
Nagy gátak eseteA nagyméretű gátak lebontását szinte mindig a biztonság (a gát életkorának elérése) indokolja, még akkor is, ha ez lehetővé teszi a folyó ökoszisztémáinak természetesebb működését, részben azért, mert a vízfolyást gyakran lefelé és felfelé fejlesztették. Az építtető által elvégzett kezdeti beruházás, amelyet közmű (ivóvíz, öntözés és / vagy áram) igazol egy olyan eszközzel , amelyet általában a fenntartható fejlődésben résztvevőnek minősítenek, általában nem szándékozik elhagyni vagy megsemmisíteni, amíg a gát hasznosnak bizonyul. . A halgazdálkodási (főleg rekreációs) célú leszerelés finanszírozása és az így elveszett energiatermelés pótlására fenntartható eszközök tervezése általában nem létezik.
Fotovoltaikus alternatívaA leendő tanulmányok azt mutatják, hogy ekvivalens (vagy akár sokkal nagyobb) mennyiségű villamos energiát lehetne előállítani a fotovoltaikus panelek telepítésével a korábban a gát által elöntött területen (néha sivatagi területeken például az Asszuáni gát esetében) és / vagy külső helyeken. Az áram tárolásának költségei, korlátai és nehézségei eddig kiküszöbölték ezt az alternatívát az energiaszerkezetben , de olyan kutatók szerint, mint J. Waldman, S. Sharma, S. Afshari és Fekete B. a jelenlegi technológiákkal, minden az ország által előállított vízenergia ( 2016-ban 274 868 GWh / év , amelyet 2603 gát termel), 529 885 ha napelemre lenne szükség , vagy Delaware felszínére, ami csak a víztározók területének 13% -át teszi ki. az országban meglévő gátak. Ha eltávolítanák az ország összes vízerőmű-gátját, az újjáalakuló földek 50% -a elegendő lenne 945 062 GWh / év termelésére , vagyis 3,44-szer több villamos energia, mint az összes jelenlegi vízenergia-termelés. Összehasonlításképpen, az Egyesült Államokban 2019-ben 35.919 GWh / év a fényelektromos energia állították elő, ami mintegy 13% a vízenergia-termelés 2016-ban.
Ez az értékelés megemlíti azt a tényt, hogy a gátak gyakran üledék- és üvegházhatású gázok forrásává váltak , de nem veszi figyelembe a gát értékét, mint a víz tárolásának és az "áram tárolásának" eszközét. " rosszul orientált völgyek, sem a szétszerelés és a telepítés költségei (amelyek a helyszíntől függően nagyban változnak, még akkor is, ha általában egy utat építenek és tartanak fenn a gáthoz való hozzáférés érdekében, és ha az elektromos csatlakozás már megvan). Néhány gátat csak részben tudtak szétszerelni, és megtartották a kiegészítő tárolási funkciót, és - vegye figyelembe J. Waldman és munkatársai - a villamos energia olcsóbb, kevésbé szennyező és biztonságosabb akkumulátorok (például kalcium-kén) tárolása vagy inerciális tárolása révén lehetőségeket nyit meg a gátak vagy azok egy részének jövőbeni cseréje fotovoltaikus berendezésekkel, "miközben sokkal kevesebb földterületet használnak, jelentős környezeti és ökológiai előnyökkel" .
A gát az ökológiai széttagoltság tényezője, amikor lelassítja vagy blokkolja a vízi fajok vándorlását . Egyes országokban néhány év új munka (Franciaországban, a folyók minősül „bevándorlók” a törvény „Halászat” n o 84-512 június 29-i 1984), hogy tartalmazza hallépcsők . Ezek továbbra is ritkák nagy régi építményeken vagy olyan folyókon, ahol a vándorló fajok jelenlétét nem azonosítják. Bizonyos építményeket az üzemeltető akarata szerint kötelezettség nélkül szerelnek fel. Egyes rosszul megtervezett vagy rosszul megépített hallétrák hatástalanok lehetnek. A hal teherautóval történő szállítása néha a választott alternatíva, például a Carbonne és Camon közötti Garonne- on , ahol öt nagyobb gát sorozatának költséges felszerelésre lett volna szüksége, és egy olyan útra, amely még mindig megpróbálta a migránst. A halakat ezért a lánc egyik végén „csapdába ejtik”, azonosítják és tartálykocsikkal szállítják a másik végébe.
Ha a gát kezelése nem megfelelő, felboríthatja a vízfolyás természetes és szezonális áramlását, befolyásolhatja a vízszint szintjét, valamint a lebegő anyagok és üledékek átadását. Ez lehet késleltetett hatások az ökoszisztémák nagy terület miatt az árvíz a upstream területen , és az erős módosítását a vízáram rendszer a downstream területen , valamint módosult a minőség. A víz okozta a tározó . A folyó a víz alatt gyűjti össze a vizet, amelyet egyes esetekben a szennyezett városok és iparok öntözésére használtak. Számos betegség, amelyet a vízszennyezés okoz vagy elősegít, például Egyiptomban jelent meg.
A gát az ökológiai struktúrák módosítását eredményezheti, és megkönnyítheti a „ biológiai inváziókat ”. A sub-természetes és többé-kevésbé kiegyensúlyozottnak ökoszisztéma rekonstituáljuk ezeken a területeken gyorsabban vagy kevésbé gyorsan (a tér mintegy 30 év, az ökoszisztéma lenne 99% újra , különösen downstream a régi területeken. Azonban, ez az ökoszisztéma soha nem azonos az eredetivel: az áramlások eltűnése az áramlási irányban és az áramlás nagyon hirtelen csökkenése, valamint a szezonális áramlások eltűnése vagy elsimulása általában bizonyos őshonos fajok eltűnését okozza. Ezenkívül a 2008. szeptember megerősítette az Egyesült Államokban, hogy a vízgyűjtőkben a mesterséges környezetek, például a retenciós tavak, sokkal elősegítették az úgynevezett „ invazív ” vízi fajok. Természetes tavak kialakulását. Ez a tanulmány a Nagy-tavak régiójában kívánt összefüggést mutatni a biológiai inváziók fontossága a víztest fizikai-kémiai szempontjaival, a tengeri tevékenységek intenzitása és jellege a öt nem őshonos faj földrajzi elterjedése miatt. A tanulmány kimutatta, hogy a biológiai invázió kockázata (a Nagy Tavak régió esetében) a tározókban 2,4–3- szor nagyobb, mint a természetes tavakban (2005/2008 körül). Ez a kockázat az idő múlásával nőtt, és a fenyegetések fokozódnak a természetes tavakra nézve, mivel az érintett gátak számának növekedése szinte mindenütt csökkentette a "szennyezett" víz és a természetes víz közötti távolságot. Ez ebben az esetben az ember, aki játssza a fő szerepet a Hawker és különösen szerinti Pieter TJ Johnson egyik tanulmány szerzői, a halászat és a tengeri tevékenységeket, amelyek kedveznek a terjesztése számos szervezet, köztük a zebra kagyló (lóg csónakok), invazív watermilfoils lóg csónak pótkocsik, szivárvány smelts és invazív rák , hogy használták csalinak (most betiltott).
Míg a vízenergiát hagyományosan tiszta energiának tekintik , a gáttartályok az erdőirtás, a növényzet talajba merítése vagy a tározóban és a területen lévő bakteriológiai aktivitás révén időszakosan üvegházhatású gázokat bocsáthatnak ki , amelyek nagy mennyiségű szén-dioxidot és / vagy metánt szabadítanak fel .
Egyiptomban a Nasser-tó feltöltését követően új kockázat jelent meg : a szeizmikus kockázat. A magas gát a Richter-skálán 7-es erősséget képes ellenállni , de Asszuán városa nincs védve az 5-nél nagyobb földrengések miatt.1981. november 14, 5,4-es erősségű földrengés rázta meg a régiót. Az altalaj szeizmicitásának és elektromos ellenállásának mérése alapján Kebeasy megmutatta, hogy a mesterséges tó által visszatartott impozáns víztömeg valóban felelős a szeizmikus aktivitás újbóli fellendüléséért.
Pozitív hatásokA duzzasztótó a vándormadarak befogadásának, bizonyos vízi fajok szaporodásának helye lehet,
A gát tó javíthatja az alacsony áramlási viszonyokat . A hidroelektromos gátak egyre inkább részt vesznek az alacsony áramlású támaszokban, lehetővé téve a nyári életet azokban a folyókban, amelyeket egyébként számos kivonás érint (engedélyezett vagy nem engedélyezett), javítva a vízhűtést és a szennyezés hígítását a folyásirányban. Franciaországban ugyanazon, az 1984-es halászati törvény óta a francia folyókon lévő összes akadálynak el kell hagynia a vízfolyást a modulus 1/40-ével (átlagos áramlás), 1/10-rel minden új szerkezetnél vagy olyannál, amelynél a cím megújul. Annak érdekében, hogy véget vessen ennek az egyenlőtlen helyzetet (pózol sok problémát variációs áramlási sebesség ugyanazon vízfolyás), az új törvény a víz és a vízi környezet beállítva1 st január 20141/10 szállítási határidő minden munkára. Ez a LEMA azonban bevezeti a magas fejű gátak kivételét, biztosítva az elektromos hálózat támogatását, amelyre a fenntartott áramlás 1/20-ra korlátozható (a rendelettel rögzítendő lista). Hasonlóképpen, egy megfelelő tanulmány igazolása esetén az áramlás az év folyamán modulálható (fenntartott mód).
A duzzasztótó megújuló energiaforrás lehet , ha ez egy vízgát.
Például Kína és a Három-szoros gátja esetében , amely a világ legnagyobb vízerőművévé vált, éves teljesítménye 84,7 milliárd kilowattóra, a térség levegőjének minősége javult. , köszönhetően Kína évi 50 000 tonna szén-gazdaságának.
A gát kialakítása, mint például az Asszuán magas gát , segít a folyó áradásának kezelésében és ésszerűsítésében. E technológiai újítás nélkül, Asszuán esetében, a rendkívüli aszályok és áradások időszakai nem szűntek volna meg az egyiptomi népesség erőteljes növekedésétől függeni; ez 20 évenként megduplázódik : 20 millió 1950-ben, 40 millió 1970-ben; így folytatva 1990-ben elérhette a 80 millió egyiptomi embert , míg ezt az értéket csak 2012-ben érték el. Valójában a Nasser-tó ( 157 milliárd köbméter) vízkészlete az Asszuáni Magas Gát építésének köszönhetően jött létre. , lehetővé tette több százezer hektár sivatagi terület javítását. Az öntözőrendszer egész évben lehetővé tett működése lehetővé tette a mezőgazdasági termelés növekedését. A betakarítások száma az áradások kezelésének, valamint az öntözés és a vízelvezetés korszerűsítésének köszönhetően megduplázódott, sőt megháromszorozódott. A megművelt terület megduplázódott 1970 (a Nasser-tó létrehozása előtt) és a 2000-es évek eleje között.
Öntözés vagy ivóvíz gátak is épült, hogy előnyöket mezőgazdasági és vízellátás . Ezért ezeket a hatásokat ugyanúgy mérlegelni kell, mint a vízi környezet vagy a szabadidős horgászat hátrányait .
A gátépítésnek általában sok gazdasági hatása van. Az Egyesült Államokban, a Colorado folyón található Hoover-gát lehetővé tette például az amerikai délnyugati rész jelentős fejlődését, köszönhetően a vízenergia-termelésnek és a talaj öntözésének. Így olyan városok, mint Los Angeles vagy Las Vegas , valószínűleg soha nem tudtak volna ekkora jelentőséget a gát által lehetővé tett vízellátás nélkül.
A Három-szoros gátjának felállítása számos pozitív hatással volt Kína gazdaságára. Először is, az általa generált villamosenergia-termelés nagy előnyökkel jár ennek az országnak a teljes gazdasági fejlődésben. Ezután a vízépítés eredményeként létrejött új vízgazdálkodásnak két fő pozitív hatása volt. Egyrészt, ami a projekt egyik legfőbb kihívása volt, a Dél-Kína, a vízben gazdag monszunok régiója és az észak egyértelműen hátrányos helyzetű hidrográfiai területek közötti transzfer lehetővé teszi ezek fenntartható gazdasági és társadalmi fejlődését északi régiók. Másrészt az áradások kezelése, amelyek egykor többször is halálosak voltak, lehetővé teszi a Kék folyó által átszelt régiók jobb fejlődését , amelyekre a gát épül. Végül a Kék folyón megengedték a 10 000 tonnánál nagyobb hajók hajózását, elősegítve a kereskedelmet, egyes kínai metropoliszok gazdasági megnyílását és az észak fejlődését.
Ezenkívül Egyiptomban a 2100 MWh elektromos kapacitással rendelkező Asszuán-gát is jelentősen hozzájárul az egyiptomi gazdasághoz. A mezőgazdaságban azonban a vízellátás minden évszakban történő ellenőrzése ellenére, tíz évvel a gát elkészülte után, az eredmények negatívak voltak: az elégtelen mezőgazdasági termelés, a talaj termékenységének csökkenése, valamint a gazdasági egyensúlyhiányok. a népesség növekedése meghaladja a termelését). Ezenkívül az élelmiszer-autonómia nem valósul meg, mert például 2002-ben Egyiptom az elfogyasztott búza csak 25% -át termelte, míg 1960-ban még mindig 65% -ot termelt.
Bizonyos esetekben az anyaállatok része egy szélesebb gazdasági integrációs terv: ez a helyzet a Jirau és Santo António gátak , a Madeira folyó a állapotában Rondonia Brazíliában. A gátak megépítésének kezdeti terve egy másik részt vett: egy hatalmas fejlesztési programot Dél-Amerikának, IIRSA néven ( Kezdeményezés Dél-Amerika regionális infrastruktúrájának integrálására ).
Ez a regionális integrációs terv azonban számos nem kormányzati szervezet részéről vitatott.
Noha sok gát lakóhelyének elmozdulását vonja maga után, ez nem történt meg az amerikai nyugat különösen száraz területén épült Hoover-gát esetében. Ennek azonban továbbra is fontos következményei voltak a közelben élő navaho indiánok életmódjára. Valójában a navajói gazdaságot ebben az időszakban a juh- és kecsketenyésztésen alapuló fenyegetés fenyegette, amikor a kormány úgy ítélte meg, hogy felelősséggel tartozik az állattenyésztés okozta földterület eróziója miatt a gát tározójában található iszap hozzájárulása. . Így az állattenyésztés kormány általi tömeges megvásárlása fontos következményekkel járt az indiánok társadalmi-kulturális szerkezetére, megváltoztatva életmódjukat.
A populációk elmozdulása azonban a Három-szoros gát esetében történik . A gát építése tizenhárom város és 1500 falu áradását vonta maga után, ami több mint 1,2 millió ember elmozdítását okozta . Ha a kínai hatóságok által deklarált célkitűzések egyike a kis mezőgazdaságból élő emberek életkörülményeinek javítása és vadonatúj házba költözés volt, akkor egyértelmű, hogy a vállalat kudarcot vallott.
De az áradás nemcsak a városokat és falvakat érinti: számos régészeti lelőhelyet is elnyeltek a gát építése nyomán. Összességében a kínai civilizáció közel 230 fő történelmi helyét semmisítették meg vagy helyezték át az emelkedő vizek miatt.
Ugyanez a helyzet történt Egyiptomban, az Asszuán-gát építése során felhívást tett az UNESCO: az építkezés végére a Nílus-völgy hatalmas tóvá alakul át, és Núbia templomait azzal fenyegetik, hogy víz alá merül. a vizek. Ez a szolidaritási felhívás egyetemes tudatosságot és világszerte mozgósítást eredményezett: három év alatt megmozgatták Abu Szimbel két templomát . Régészeti szempontból elkerülhető volt a szerves kulturális katasztrófa. Núbia lakóinak nagy része azonban kénytelen volt elhagyni földjét, kitépve , új városokba költöztették őket a felső-egyiptomi Kôm Ombo -ba és az etiópiai Khashm El Girba -ba . Ezenkívül a lakosságot, akik az alsó völgyből érkeztek, hogy letelepedjenek a partokra, most a Nasser-tó körüli áradások fenyegetik . Valójában, ha a folyó szintje Asszuánban néhány tíz centiméternél többet nem változik a gáttól lefelé, felfelé, akkor viszont a Nasser-tónak van árvíz. Óriási mennyisége ellenére ez a tó nem képes elnyelni a Nílus legerősebb áradását; 1998-ban a gát építése óta a legsúlyosabb áradás következett be a vagyon megsemmisítése és az áldozatok száma szempontjából. A magas gát másik negatív következménye kapcsolódik a homok szélmozgásaihoz, amelyek hatással vannak a núbiai populációkra, amelyek az upstream völgyből Gharb Aswanba, a bal parton kerültek át, és ki vannak téve az iszapolás kockázatának. Ez a veszély már az építkezés előtt ismert volt, de elhanyagolták.
Egy másik következmény, a korábbiakkal ellentétben, új populációk érkezése: valóban a gát felépítése nagy mennyiségű munkaerőt igényel. Sok gát esetében ez a munkaerő nem áll rendelkezésre helyben, ezért máshol kell felvenni. Így jöttek munkások ezrei a brazíliai Jirau és Santo Antonio gát közelében . A gátépítés befejezése után ez a nagy tömeg tömeg komplex társadalmi problémát jelent, mivel az érintett területen gyakran nincs elég munkahely.
: a cikk forrásaként használt dokumentum.