Używamy zapór, aby utrudnić lub zatrzymać przepływ wody wzdłuż rzeki. Chociaż ta struktura inżynieryjna jest powszechnie kojarzona z produkcją energii hydroelektrycznej, używamy ich również do wielu różnych celów. Kiedy rzeka dostaje zaporę, tworzy sztuczne jezioro za nim, które mogą być wykorzystywane do wody pitnej, celów rekreacyjnych i nawadniania.
Pierwsze tamy, które ludzie stworzyli były uważane za tamy grawitacyjne. Były one wykonane z muru lub betonu, które mogły wytrzymać obciążenie wodą ze względu na ich wagę. Uważa się, że pierwszą z nich zbudowali starożytni Egipcjanie, a nazywała się ona Sadd el-Kafara. Nazwa ta oznacza po arabsku „tamę pogan”. Archeolodzy uważają, że struktura ta była wysoka na 37 stóp i szeroka na prawie 350 stóp. Do jej budowy użyto ponad 100 000 ton kamienia i żwiru, ale po kilku latach zawiodła z powodu przepełnienia.
Kilka zalet i wad tam jest wartych przejrzenia, gdy patrzymy na natychmiastowe i długoterminowe skutki tej technologii.
Lista zalet tam
1. Tamy zapewniają nam źródło czystej energii.
Energia wodna jest odpowiedzialna za 19% światowych dostaw energii, oferując ponad 3000 terawatów każdego roku. Możemy produkować energię z zapór wodnych, ponieważ energia kinetyczna ruchów wody powoduje obracanie się turbin. To właśnie pozwala nam na generowanie energii elektrycznej, która jest czysta i odnawialna. Gdy tama zostanie całkowicie zbudowana, nie mamy już zależności od paliw kopalnych, aby być odpowiedzialnym za energię, której potrzebujemy, aby utrzymać nowoczesny styl życia.
Stany Zjednoczone są jednym z największych producentów energii wodnej na świecie dzisiaj, nawet z redukcją obiektów operacyjnych. Amerykanie generują ponad 103 000 megawatów odnawialnej energii elektrycznej z tego zasobu, tylko Kanada obecnie tworzy więcej mocy w ten sposób.
2. Zapory pomagają nam zachować nasze zasoby wodne.
Gdy skorzystamy z okazji, aby zaporę na rzece, wtedy woda będzie się łączyć, aby utworzyć zbiornik za strukturą. Ten wynik pozwala centrom ludności w tym regionie zbierać świeżą wodę w okresach silnych opadów do wykorzystania w czasie suszy. Używamy również tego cudu inżynierii do kontrolowania wód powodziowych lub dostarczania stałej ilości płynu do okolicznych obszarów w celu nawadniania rolnictwa.
To oznacza, że zapora może zapewnić bufor dla całego regionu przed ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi lub nieregularnymi wzorcami opadów.
3. Ta technologia zapewnia nam krytyczne możliwości rekreacyjne.
Zapory mogą zapewnić nam szeroki zakres korzyści ekonomicznych, środowiskowych i społecznych. Liczne zbiorniki wodne w całych Stanach Zjednoczonych oferują możliwości biwakowania, pływania łódką i na nartach wodnych. Dają one regionom, które zazwyczaj nie miałyby dostępu do wody, miejsce do wodowania łodzi, które wspiera komercyjną działalność połowową. Te miejsca mogą być doskonałym miejscem na piknik, wędrówki i spędzanie czasu z rodziną.
4. Dobrze skonstruowana zapora zapewnia kilka korzyści związanych z kontrolą powodzi.
Zapory pomagają zapobiegać stratom materialnym, jednocześnie zmniejszając ryzyko dla życia ludzkiego wynikające z corocznych powodzi. Konstrukcje te mogą zatrzymywać wody powodziowe w zbiorniku za zaporą, pozwalając na ich kontrolowane wypuszczanie lub przechowywanie do wykorzystania w przyszłości. Możemy skierować nadmierne opady do gmin, aby uzyskać świeżą wodę pitną, stworzyć więcej możliwości nawadniania i zaspokoić różne potrzeby związane z energią.
Rzeka Nil słynie z nieprzewidywalnych rocznych przepływów na przestrzeni dziejów. W miarę postępu zmian klimatycznych, wzorce El Nino i La Nina na Oceanie Spokojnym będą się nadal nasilać. Oznacza to, że będziemy mieli więcej cykli nadmiernych opadów i suszy, a zapory mogą pomóc nam uregulować tę kwestię.
5. Tamy dają nam możliwość nawadniania pól uprawnych, które mogą nie otrzymywać wystarczającej ilości wilgoci.
Około 10% pól uprawnych w Stanach Zjednoczonych jest obecnie nawadnianych przy użyciu wody, która jest przechowywana w zbiornikach za tamą. Dziesiątki tysięcy miejsc pracy są bezpośrednio związane z produkcją roślinną i innymi działaniami rolniczymi, które mają miejsce dzięki tej korzyści. Nasze sieci dystrybucji żywności pozostają aktywne i spójne dzięki tej korzyści, a to pozwala nam zrobić więcej z naszymi wysiłkami wzrostu niż gdybyśmy polegali tylko na sezonowych wzorcach opadów.
6. Zapora może zapewnić stabilny system nawigacji.
Możemy używać zapór na rzekach, aby zapewnić stabilny system transportu śródlądowego. Żeglowne drogi wodne w Stanach Zjednoczonych, takie jak te znajdujące się na rzece Missisipi, mogą stanowić wyzwanie dla niektórych łodzi ze względu na zmienny poziom wody. Instalacja systemu śluz z tą technologią tworzy dla nas bezpieczne miejsce do transportu towarów i szereg dodatkowych korzyści.
W niektórych sytuacjach, zapory mogą nawet zapewnić zwiększoną ochronę środowiska. Technologia ta jest w stanie zapewnić zatrzymanie niebezpiecznych materiałów lub zmniejszyć wpływ sedymentacji na wrażliwe rzeki.
7. Zbiorniki wodne mogą służyć jako źródło wody pitnej.
Ponieważ woda przechowywana za tamą w zbiorniku jest słodka, możemy ją wykorzystać jako źródło wody pitnej dla pobliskich miast i miasteczek. Nie jest niczym niezwykłym, że społeczności w Stanach Zjednoczonych otrzymują całe swoje zaopatrzenie z pobliskich strumieni lub rzek. Możemy użyć dużych kanałów, rur i innych metod transportu, aby zapewnić, że każdy dom ma dostęp do bezpiecznej i czystej wody pitnej.
Lista wad zapór
1. Tamy mogą przesiedlić znaczną liczbę ludzi.
Oszacowano, że 500 milionów ludzi zostało przesiedlonych przez tamy w ciągu ostatnich dwóch stuleci z powodu zbiorników, które tworzą się za każdą strukturą. Ponieważ okoliczne suche obszary zostają zalane, nie mamy już możliwości wykorzystania ziemi, która wcześniej była dostępna do różnych celów. Oznacza to, że lokalna działalność rolnicza przechodzi przez proces zakłóceń, nawet jeśli ostateczny wzrost dostępnej wody wspiera więcej nawadniania.
2. Zbiorniki za zaporą mogą prowadzić do zwiększenia emisji gazów cieplarnianych.
Gdy roślinność zostaje pochłonięta przez wodę, rośliny w końcu umierają. Kiedy ten wynik występuje, martwy materiał organiczny uwalnia metan, który ostatecznie robi swoją drogę do atmosfery. Wzrost produkcji gazów cieplarnianych jest znaczący, ponieważ metan jest do 20 razy silniejszy jako reflektor niż dwutlenek węgla.
Użycie zapory w niektórych obszarach może również przyczynić się do utraty lasów. Kiedy jednocześnie tracimy znaczną liczbę drzew, następuje odpowiednie wchłanianie dwutlenku węgla, ponieważ każdego dnia zachodzi mniej procesów fotosyntezy.
3. Technologia ta zakłóca lokalne ekosystemy.
Tamy tworzą problem powodziowy za strukturą jako sposób na utworzenie zbiornika. To nie tylko zakłóca działalność człowieka, ale także niszczy istniejące siedliska dzikiej przyrody, które istnieją. Problem ten może zakłócić całe ekosystemy, co może mieć negatywny wpływ na cały regionalny biosferę. Życie morskie, które polega na niezakłóconym przepływie rzeki, takie jak ryby wędrowne, może mieć negatywny wpływ na decyzję o zaporze wodnej.
4. Niektóre osady rzeczne są korzystne.
Tamy mogą mieć głęboki wpływ na ogólny ekosystem wodny regionu. Transformacja w górę rzeki tworzy brak osady, która porusza się w dół drogi wodnej, aby wspierać całe siedlisko morskie. Może to również powodować zmiany w temperaturze, składzie chemicznym i stabilności linii brzegowej. Wiele zbiorników jest również gospodarzem gatunków inwazyjnych, takich jak algi lub ślimaki, które osłabiają naturalne społeczności roślin i zwierząt, które żyły w rzece wcześniej.
Koryta rzek, które są w dole rzeki od tamy mogą erodować o kilka metrów w ciągu pierwszej dekady eksploatacji. Szkody te mogą rozciągać się na setki mil w dół rzeki w późniejszym okresie.
5. Zapory stwarzają zagrożenie powodziowe, jeśli doświadczą awarii.
Możemy używać zapór, aby zapewnić nam pewną formę kontroli powodzi, ale awaria tej struktury może mieć niszczące konsekwencje dla społeczności znajdujących się w dole rzeki. Tama Vajont uległa awarii w 1963 roku, zaledwie 4 lata po zakończeniu jej budowy w pobliżu Wenecji we Włoszech. Osuwisko ziemi podczas początkowego napełniania zbiornika wywołało tsunami w zbiorniku, powodując ponad 50 000 000 metrów sześciennych wody powodziowej, która wpłynęła na pobliskie miasta i wsie. Niektóre raporty mówią, że fala miała ponad 820 stóp wysokości.
Prawie 2000 osób zginęło w tej katastrofie, a to wszystko dlatego, że tama znajdowała się na geologicznie niestabilnym obszarze. Kiedy w 1975 roku w Chinach zawiodła zapora Banqiao Reservoir Dam, spowodowała ona śmierć około 171 000 osób.
6. Zapory mogą mieć negatywny wpływ na poziom wód gruntowych.
Gdy koryta rzek ulegają pogłębieniu, problem ten powoduje obniżenie poziomu wód gruntowych wzdłuż rzeki. Oznacza to, że jest to trudniejsze dla korzeni roślin, aby osiągnąć to, co jest wymagane do przetrwania. Właściciele domów w pobliżu muszą również kopać głębsze studnie, aby czerpać wodę dla swoich gospodarstw domowych. Ten problem może nawet zmienić zawartość minerałów i soli znajdujących się w płynie, powodując uszkodzenie struktur gleby po drodze.
7. Budowa tamy jest kosztowną inwestycją.
Duża tama jest definiowana jako struktura, która jest wyższa niż 15 metrów. Ta definicja oznacza, że na całym świecie istnieje ponad 57 000 struktur. Główne zapory mają ponad 150 metrów wysokości i jest ich ponad 300. Najwięcej, bo ponad 23 000 działających obiektów, mają Chiny. Stany Zjednoczone są na drugim miejscu, ale daleko w tyle z liczbą 9 200. Koszt budowy dużej tamy może dziś wynieść ponad 20 miliardów dolarów, a jej ukończenie może zająć od 7 do 10 lat. Są to zasoby, które wiele społeczności może umieścić do lepszego use.
8. Zapory mogą zablokować progresję wody do różnych stanów, prowincji i krajów.
Gdy zapora zostaje zbudowany na lub w pobliżu granicy między dwoma stanami, prowincji lub krajów, to może również zablokować postęp wody w jednym z tych obszarów. Oznacza to, że podaż z tej samej rzeki w sąsiednim kraju nie jest już pod ich bezpośrednią kontrolą. Ta wada może spowodować poważne problemy między sąsiadami, tworząc stałe źródło konfliktu, który czasami może nawet prowadzić do wojny.
9. Może sprawić, że woda będzie zbyt płytka do żeglugi.
Zapory próbują uniknąć wpływu na środowisko, uwalniając wodę w dół rzeki i tworząc kanały życia morskiego, które pozwalają na ruch w górę rzeki. Chociaż to podejście jest niedoskonałe, aktualizacje tego procesu inżynieryjnego przyniosły pewne korzyści. To, co nie zostaje rozwiązane w tym procesie, to głębokość wody, która może być dostępna w dół rzeki. Rzeka Kolorado jest doskonałym przykładem tego problemu, ponieważ droga wodna nie dociera do swojego ujścia przez większość lat z powodu wszystkich działań zaporowych, które mają miejsce.
Jeśli wody są zbyt płytkie, aby wykorzystać je w rzece, to nie ma możliwości wykorzystania ich do celów transportowych. Kwestia ta zmienia również profil osadnictwa tak, że bagna i tereny podmokłe nie otrzymują już zdrowego wsparcia od rzeki, którego potrzebują.
10. Zbiorniki wodne mogą być trudne do utrzymania.
Gdy susza jest istotnym problemem dla społeczności, wtedy zbiornik wodny, który znajduje się za tamą może być ważnym zasobem. Utrzymanie tego nowego zbiornika wodnego wiąże się z szeregiem własnych wyzwań, ponieważ w czasie suszy może dojść do parowania, co powoduje wzrost problemów środowiskowych. Istnieje również tendencja do znacznego gromadzenia się materii organicznej w osadach z tą wadą, co skutkuje potencjalnie rakotwórczymi trihalometanami, gdy woda jest chlorowana do celów pitnych.
Wniosek
Rzeka Klamath pracowała pod wpływem czterech zapór przez prawie 60 lat. Budowle te generują średnio 82 megawaty mocy rocznie. Ta energia może być odnawialna, ale nie jest wolna od konsekwencji środowiskowych. Budowle te zabrały dynamiczny ekosystem i zastąpiły go nędzną podróbką samego siebie. Nawet właściciel zapór zdecydował, że koszty utrzymania tych struktur nie są już tego warte, więc są one rozbierane.
Tama Reventazon w Kostaryce opowiada zupełnie inną historię. W ciągu ostatnich 6 lat inżynierowie systematycznie regulowali bieg rzeki tak, aby obiekt mógł generować 305 megawatów energii elektrycznej rocznie. Ten projekt jest największym tego typu w Ameryce Środkowej, i prawie gwarantuje, że krajowa sieć elektryczna będzie prawie 100% energii odnawialnej.
Gdy badamy zalety i wady zapór, ważne jest, aby pamiętać, że obie perspektywy sprawiają, że uzasadnione roszczenia do robienia tego, co jest najlepsze dla środowiska. Struktury te mogą zostać zburzone w Stanach Zjednoczonych, ale powstają one na całym świecie. Oznacza to, że ta technologia będzie należała do przeszłości dla niektórych populacji, ale będzie też przyszłością dla innych.