A gátakat arra használjuk, hogy akadályozzuk vagy megállítsuk a víz áramlását egy folyó mentén. Bár ezt a mérnöki szerkezetet általában a vízenergia termelésével hozzák összefüggésbe, számos más célra is használjuk őket. Amikor egy folyót feltorlaszolnak, egy mesterséges tavat hoznak létre mögötte, amelyet ivóvízként, rekreációs célokra és öntözésre lehet használni.
Az első gátakat, amelyeket az emberek létrehoztak, gravitációs gátaknak tekintették. Ezek falazatból vagy betonból készültek, amelyek a súlyuk miatt ellen tudtak állni a vízterhelésnek. Úgy gondolják, hogy az ókori egyiptomiak építették az elsőt, és Sadd el-Kafara volt a neve. Ez a név arabul annyit jelent, hogy “a pogányok gátja”. A régészek úgy vélik, hogy az építmény 37 láb magas és majdnem 350 láb széles volt a csúcsánál. A szerkezet megépítéséhez több mint 100 000 tonna követ és kavicsot használtak fel, de néhány év után túlfolyások miatt meghibásodott.
A gátak számos előnyét és hátrányát érdemes áttekinteni, amikor e technológia közvetlen és hosszú távú hatásait vizsgáljuk.
A gátak előnyeinek felsorolása
1. A gátak tiszta energiaforrást biztosítanak számunkra.
A vízenergia a világ energiaellátásának 19%-át adja, évente több mint 3000 terawattot kínálva. A gátakból azért tudunk energiát termelni, mert a víz mozgásának kinetikus energiája a turbinák forgását okozza. Ez teszi lehetővé, hogy tiszta és megújuló villamos energiát termeljünk. Ha a gát teljes egészében megépül, többé nem függünk a fosszilis tüzelőanyagoktól, hogy a modern életmód fenntartásához szükséges energiáért felelhessünk.
Az Egyesült Államok ma a világ egyik legnagyobb vízenergia-termelője, még a működő létesítmények csökkenése ellenére is. Az amerikaiak több mint 103 000 megawatt megújuló villamos energiát termelnek ezzel az erőforrással, ennél több energiát jelenleg csak Kanada állít elő ilyen módon.
2. A gátak segítenek megtartani a vízkészleteinket.
Amikor megragadjuk a lehetőséget, hogy egy folyót gátoljunk, akkor a víz összegyűlik, és a szerkezet mögött egy víztározót képez. Ez az eredmény lehetővé teszi az adott régió lakossági központjai számára, hogy a nagy csapadékos időszakokban friss vizet gyűjtsenek, amelyet szárazság vagy aszály idején felhasználhatnak. Ezt a mérnöki csodát arra is használjuk, hogy szabályozzuk az árvizeket, vagy hogy a környező területeket mezőgazdasági öntözésre meghatározott mennyiségű folyadékkal lássuk el.
Ez azt jelenti, hogy egy gát pufferként szolgálhat egy egész régió számára a szélsőséges időjárási események vagy a rendszertelen csapadékminták ellen.
3. Ez a technológia létfontosságú rekreációs lehetőségeket biztosít számunkra.
A gátak gazdasági, környezeti és társadalmi előnyök széles körét biztosíthatják számunkra. Az Egyesült Államokban számos víztározó kínál lehetőséget kempingezésre, csónakázásra és vízisíelésre. Olyan régiókban, ahol általában nem lenne vízhez való hozzáférés, csónakázási lehetőséget biztosítanak, amely támogatja a kereskedelmi célú halászati tevékenységeket. Ezek a célpontok tökéletes helyszínt jelenthetnek piknikezésre, túrázásra és a családdal való időtöltésre.
4. Egy jól megépített gát számos árvízvédelmi előnyt biztosít.
A gátak segítenek megelőzni a vagyoni veszteségeket, miközben csökkentik az éves árvizek által az emberi életre jelentett kockázatot. Ezek a szerkezetek az árvizet a gát mögötti víztározóba tudják visszatartani, lehetővé téve, hogy szabályozottan engedjük el, vagy tároljuk a jövőbeni felhasználásra. A túlzott csapadékot a települések felé irányíthatjuk, hogy friss ivóvizet nyerjünk, több öntözési lehetőséget teremtsünk, és különféle energiával kapcsolatos igényeket elégítsünk ki.
A Nílus folyó a történelem során híres volt kiszámíthatatlan éves vízhozamáról. Az éghajlatváltozás előrehaladtával az El Nino és La Nina mintázatai a Csendes-óceánban tovább fognak erősödni. Ez azt jelenti, hogy több lesz a túlzott csapadék és a szárazság ciklusa, és a gátak segíthetnek szabályozni ezt a problémát.
5. A gátak lehetőséget adnak arra, hogy olyan szántóföldeket öntözzünk, amelyek esetleg nem kapnak elég nedvességet.
Az Egyesült Államokban a szántóföldek mintegy 10%-át jelenleg olyan vízzel öntözik, amelyet gát mögötti tározókban tárolnak. Munkahelyek tízezrei kapcsolódnak közvetlenül a növénytermesztéshez és más mezőgazdasági tevékenységekhez, amelyek ennek az előnynek köszönhetően történnek. Élelmiszer-elosztó hálózataink aktívak és következetesek maradnak ennek az előnynek köszönhetően, és ez lehetővé teszi számunkra, hogy többet tegyünk a termesztési erőfeszítéseinkkel, mintha csak a szezonális csapadékmintákra hagyatkoznánk.
6. Egy gát stabil hajózási rendszert biztosíthat.
A folyókon lévő gátakkal stabil belvízi közlekedési rendszert biztosíthatunk. Az Egyesült Államok hajózható vízi útjai, mint például a Mississippi folyó, a változó vízszintek miatt kihívást jelenthetnek egyes hajók számára. Egy ilyen technológiával felszerelt zsiliprendszer telepítése biztonságos helyet teremt számunkra az áruszállításhoz, és számos további előnnyel jár.
Egyes helyzetekben a gátak még fokozott környezetvédelmet is biztosíthatnak. Ez a technológia képes a veszélyes anyagok visszatartására vagy a sérülékeny folyókon az üledékképződés hatásának csökkentésére.
7. A víztározók ivóvízforrásként szolgálhatnak.
Mivel a gát mögött egy víztározóban tárolt víz friss, a közeli városok számára ivóvízforrásként használhatjuk. Az Egyesült Államokban nem ritka, hogy a települések a teljes ellátást a közeli patakokból vagy folyókból nyerik. Nagy csatornák, csövek és más szállítási módok segítségével biztosíthatjuk, hogy minden otthon biztonságos és tiszta ivóvízhez jusson.
A gátak hátrányainak felsorolása
1. A gátak jelentős számú embert telepíthetnek ki.
A becslések szerint az elmúlt két évszázadban 500 millió embert telepítettek ki a gátak az egyes építmények mögött kialakuló víztározók miatt. Mivel a környező száraz területeket elárasztják, többé nincs lehetőségünk arra, hogy olyan földterületeket használjunk, amelyek korábban különböző célokra voltak hozzáférhetőek. Ez azt jelenti, hogy a helyi mezőgazdasági tevékenységek megszakítási folyamaton mennek keresztül, még akkor is, ha a rendelkezésre álló vízmennyiség esetleges növekedése több öntözést támogat.
2. A gát mögötti víztározók magasabb üvegházhatású gázkibocsátáshoz vezethetnek.
Amikor a növényzetet elnyeli a víz, akkor a növények végül elpusztulnak. Amikor ez az eredmény bekövetkezik, az elhalt szerves anyagból metán szabadul fel, amely végül a légkörbe kerül. Az üvegházhatású gázok termelésének növekedése azért jelentős, mert a metán akár hússzor erősebb fényvisszaverő, mint a szén-dioxid.
A gát használata bizonyos területeken szintén hozzájárulhat az erdők pusztulásához. Amikor egyszerre jelentős számú fát veszítünk el, akkor ennek megfelelően szén-dioxid felvétel történik, mert kevesebb fotoszintézis folyamat zajlik le naponta.
3. Ez a technológia megzavarja a helyi ökoszisztémákat.
A gátak a tározó kialakításának módjaként árvízi problémát hoznak létre az építmény mögött. Ez nem csak az emberi tevékenységeket zavarja, hanem a meglévő vadon élő állatok élőhelyeit is tönkreteszi. Ez a kérdés egész ökoszisztémákat zavarhat meg, ami kedvezőtlen hatással lehet egy egész regionális bioszférára. A folyó akadálytalan áramlásától függő tengeri élővilágot, például a vándorló halakat hátrányosan érintheti a víz feltározására vonatkozó döntés.
4. A folyók egyes hordalékai hasznosak.
A gátak mélyreható hatást gyakorolhatnak egy régió teljes vízi ökoszisztémájára. A folyásirányban felfelé történő átalakulás olyan településhiányt hoz létre, amely a vízfolyáson lefelé haladva a teljes tengeri élőhelyet támogatja. Emellett változásokat okozhat a hőmérsékletben, a kémiai összetételben és a partvonal stabilitásában. Sok víztározó olyan invazív fajoknak is otthont ad, mint például az algák vagy a csigák, amelyek aláássák a folyón korábban élő növények és állatok természetes közösségeit.
A gátak után a folyók medre a működés első évtizedében több métert erodálódhat. Ez a kár azután több száz mérföldre terjedhet lefelé a folyón.
5. A gátak árvízveszélyt jelentenek, ha meghibásodnak.
A gátakat talán azért használjuk, hogy egyfajta árvízvédelemmel szolgáljanak számunkra, de ennek a szerkezetnek a meghibásodása pusztító következményekkel járhat a folyásirány alatti településekre nézve. A Vajont-gát 1963-ban, mindössze 4 évvel azután, hogy az olaszországi Velence mellett befejezték az építését, meghibásodott. A kezdeti feltöltés során bekövetkezett földcsuszamlás szökőárat váltott ki a tározóban, ami több mint 50 000 000 köbméternyi árvizet okozott, amely a közeli városokra és falvakra is hatással volt. Egyes jelentések szerint a hullám magassága meghaladta a 820 lábat.
Majdnem 2000 ember halt meg ebben a katasztrófában, és mindez azért történt, mert a gát egy geológiailag instabil területen helyezkedett el. Amikor 1975-ben Kínában a Banqiao víztározó gátja meghibásodott, a becslések szerint 171 000 ember halálát okozta.
6. A gátak kedvezőtlen hatással lehetnek a talajvízszintre.
Amikor a folyómedrek mélyülése tapasztalható, akkor ez a probléma alacsonyabb talajvízszintet hoz létre a folyó mentén. Ez azt jelenti, hogy a növények gyökerei számára nagyobb kihívást jelent, hogy elérjék a túléléshez szükséges mennyiséget. A környékbeli háztulajdonosoknak is mélyebb kutakat kell ásniuk, hogy vizet nyerjenek a háztartásaik számára. Ez a probléma még a folyadékban található ásványi anyagokat és sókat is megváltoztathatja, ami a talajszerkezetek károsodását idézi elő az út mentén.
7. A gátépítés költséges beruházás.
A nagy gát alatt olyan építményt értünk, amely 15 méternél magasabb. Ez a meghatározás azt jelenti, hogy világszerte több mint 57 000 építmény létezik. A nagyobb gátak 150 méternél magasabbak, és ezekből több mint 300 van. Kínában van a legtöbb, több mint 23 000 működő létesítmény. Az Egyesült Államok a második helyen áll, de messze lemaradva, 9 200-zal. Egy nagy gát költségei ma meghaladhatják a 20 milliárd dollárt, és az építés 7-10 évig is eltarthat. Ezek olyan erőforrások, amelyeket sok közösség jobban is felhasználhatna.
8. A gátak akadályozhatják a víz előrehaladását különböző államok, tartományok és országok felé.
Ha egy gát két állam, tartomány vagy ország határán vagy annak közelében épül, akkor az egyik ilyen területen a víz előrehaladását is akadályozhatja. Ez azt jelenti, hogy a szomszédos országban ugyanabból a folyóból származó utánpótlás már nem az ő közvetlen ellenőrzésük alatt áll. Ez a hátrány súlyos problémákat eredményezhet a szomszédok között, állandó konfliktusforrást teremtve, ami néha akár háborúhoz is vezethet.
9. Túl sekélyessé teheti a vizet a hajózáshoz.
A gátak úgy próbálják elkerülni a környezeti hatásokat, hogy lefelé engedik a vizet, és olyan tengeri életcsatornákat hoznak létre, amelyek lehetővé teszik a felfelé haladást. Bár ez a megközelítés tökéletlen, ennek a mérnöki folyamatnak az aktualizálásai bizonyos előnyökkel jártak. Amit nem oldanak meg ezzel a folyamattal, az a folyásirányban esetleg rendelkezésre álló vízmélység. A Colorado folyó kiváló példa erre a problémára, mivel a vízfolyás a legtöbb évben nem jut el a kifolyójáig a sok gátépítési tevékenység miatt.
Ha a víz túl sekély ahhoz, hogy egy folyóban használjuk, akkor nincs mód arra, hogy közlekedési előnyökre használjuk. Ez a kérdés a települési profilt is megváltoztatja, így a mocsarak és a vizes élőhelyek már nem kapják meg a folyóból azokat az egészséges támogatásokat, amelyekre szükségük van.
10. A víztározók fenntartása kihívást jelenthet.
Ha az aszály jelentős problémát jelent egy közösség számára, akkor egy gát mögött lévő víztározó létfontosságú erőforrás lehet. Ennek az új víztározónak a fenntartása egy sor sajátos kihívással jár, mivel a párolgás a szárazság idején megtörténhet, ami a környezeti problémák növekedését eredményezheti. Ezzel a hátránnyal hajlamos az üledékben a szerves anyag jelentős felhalmozódására is, ami potenciálisan rákkeltő trihalometánokat eredményez, amikor a vizet ivási célokra klórozzák.
Következtetés
A Klamath folyó közel 60 éve négy gát hatása alatt működik. Ezek a szerkezetek évente átlagosan 82 megawatt energiát termelnek. Ez az energia lehet, hogy megújuló energia, de nem mentes a környezeti következményektől. Ezek a szerkezetek elvettek egy dinamikus ökoszisztémát, és egy nyomorult önmaga utánzatával helyettesítették. Még a gátak tulajdonosa is úgy döntött, hogy a szerkezetek fenntartásának költségei már nem érik meg, ezért lebontják őket.
A Costa Rica-i Reventazon gát egészen más történetet mesél el. A mérnökök az elmúlt 6 évben folyamatosan kordában tartották a folyót, így a létesítmény évente 305 megawatt villamos energiát tud termelni. Ez a projekt a legnagyobb a maga nemében Közép-Amerikában, és szinte garantálja, hogy az ország elektromos hálózata majdnem 100%-ban megújuló energiából fog működni.
Amikor a gátak előnyeit és hátrányait vizsgáljuk, nem szabad elfelejteni, hogy mindkét nézőpont jogosan állítja, hogy azt teszi, ami a legjobb a környezet számára. Lehet, hogy ezeket a szerkezeteket az Egyesült Államokban lebontják, de a világ többi részén mindenütt felhúzzák őket. Ez azt jelenti, hogy ez a technológia egyes népek számára a múlté lesz, de mások számára a jövőé is.