Damm

Dämme können durch menschliches Handeln, natürliche Ursachen oder sogar durch den Eingriff von Wildtieren wie Bibern entstehen. Von Menschenhand geschaffene Dämme werden typischerweise nach ihrer Größe (Höhe), ihrem Zweck oder ihrer Struktur klassifiziert.

Nach Struktur

Basierend auf der Struktur und dem verwendeten Material werden Dämme als leicht und ohne Material zu errichtende Dämme, Bogen-Schwergewichtsdämme, Dammwälle oder Mauerdämme klassifiziert, wobei es mehrere Untertypen gibt.

Bogendämme

Der Gordon Dam, Tasmanien, ist eine Bogenstaumauer.

Bei der Bogenstaumauer wird die Stabilität durch eine Kombination aus Bogen- und Schwerkraftwirkung erreicht. Ist die stromaufwärts gelegene Seite vertikal, muss das gesamte Gewicht des Damms durch die Schwerkraft auf das Fundament übertragen werden, während die Verteilung des normalen hydrostatischen Drucks zwischen vertikaler Auskragung und Bogenwirkung von der Steifigkeit des Damms in vertikaler und horizontaler Richtung abhängt. Wenn die stromaufwärts gelegene Fläche geneigt ist, ist die Verteilung komplizierter. Die normale Komponente des Gewichts des Bogenrings kann von der Bogenwirkung übernommen werden, während der normale hydrostatische Druck wie oben beschrieben verteilt wird. Bei dieser Art von Damm sind feste, zuverlässige Stützen an den Widerlagern (entweder Strebepfeiler oder Schluchtseitenwand) wichtiger. Der beste Ort für einen Bogendamm ist eine enge Schlucht mit steilen Seitenwänden aus festem Gestein. Die Sicherheit eines Bogendamms hängt von der Festigkeit der Seitenwandwiderlager ab, daher sollte der Bogen nicht nur gut auf den Seitenwänden sitzen, sondern auch die Beschaffenheit des Felsens sorgfältig geprüft werden.

Der Daniel-Johnson-Damm in Quebec ist ein mehrbogiger Strebepfeilerdamm.

Es gibt zwei Arten von einbogigen Dämmen, nämlich den Damm mit konstantem Winkel und den mit konstantem Radius. Beim Typ mit konstantem Radius ist der Radius der Dammwand in allen Höhenlagen gleich, was bedeutet, dass der zentrale Winkel der Dammwand kleiner wird, je enger das Gerinne zur Sohle des Damms hin wird. Der Jones Falls Dam in Kanada ist ein Damm mit konstantem Radius. Bei einem Damm mit konstantem Winkel, der auch als Damm mit variablem Radius bezeichnet wird, wird dieser Winkel konstant gehalten, und der Abstand zwischen den Widerlagern auf verschiedenen Ebenen wird durch Variation der Radien ausgeglichen. Dämme mit konstantem Radius sind viel seltener als Dämme mit konstantem Winkel. Der Parker-Damm am Colorado River ist ein Bogenstaudamm mit konstantem Radius.

Ein ähnlicher Typ ist der doppelt gekrümmte oder dünnschalige Damm. Der Wildhorse-Damm in der Nähe von Mountain City, Nevada, in den Vereinigten Staaten ist ein Beispiel für diesen Typ. Diese Bauweise minimiert die für den Bau erforderliche Betonmenge, überträgt aber große Lasten auf das Fundament und die Widerlager. Das Erscheinungsbild ähnelt einem einbogigen Damm, der jedoch eine deutliche vertikale Krümmung aufweist, die ihm von flussabwärts betrachtet das vage Aussehen einer konkaven Linse verleiht.

Der mehrbogige Damm besteht aus einer Reihe von einbogigen Dämmen mit Betonpfeilern als Stützpfeilern, wie z. B. dem Daniel-Johnson-Damm in Québec, Kanada. Die mehrbogige Staumauer benötigt nicht so viele Strebepfeiler wie die hohle Schwergewichtsmauer, erfordert aber einen guten Felsuntergrund, da die Strebepfeiler stark belastet werden.

Schwergewichtsmauern

Der Grand-Coulee-Damm ist ein Beispiel für einen massiven Schwerkraftdamm.

Bei einem Schwerkraftdamm ist die Kraft, die den Damm gegen den Druck des Wassers an Ort und Stelle hält, die Schwerkraft der Erde, die auf die Masse des Damms drückt. Das Wasser drückt seitlich (stromabwärts) auf die Staumauer und neigt dazu, die Staumauer durch Drehung um ihre Spitze (ein Punkt an der unteren stromabwärts gelegenen Seite der Staumauer) zu kippen. Das Gewicht des Dammes wirkt dieser Kraft entgegen, so dass sich der Damm in die andere Richtung um seine Spitze dreht. Der Konstrukteur sorgt dafür, dass der Damm schwer genug ist, damit das Gewicht des Dammes diesen Wettbewerb gewinnt. In technischer Hinsicht ist dies immer dann der Fall, wenn die Resultierende der auf den Damm wirkenden Schwerkraft und des auf den Damm wirkenden Wasserdrucks in einer Linie wirkt, die stromaufwärts vom Dammfuß verläuft. Der Konstrukteur versucht, den Damm so zu gestalten, dass, wenn man den Teil des Dammes oberhalb einer bestimmten Höhe als ganzen Damm betrachten würde, dieser Damm auch durch die Schwerkraft gehalten wird, d. h., es gibt keine Spannung in der stromaufwärts gelegenen Seite des Dammes, die die Oberseite des Dammes nach unten hält. Der Konstrukteur tut dies, weil es in der Regel praktischer ist, einen Damm aus im Wesentlichen nur aufgeschichtetem Material zu errichten, als das Material gegen vertikale Spannungen zusammenzuhalten. Die Form, die Spannungen auf der stromaufwärts gelegenen Seite verhindert, beseitigt auch eine ausgleichende Druckspannung auf der stromabwärts gelegenen Seite, was zusätzliche Wirtschaftlichkeit bietet.

Für diese Art von Damm ist ein undurchlässiges Fundament mit hoher Tragfähigkeit unerlässlich. Bei durchlässigen Fundamenten ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass unter dem Damm Hebungsdrücke entstehen. Hebungsdrücke sind hydrostatische Drücke, die durch den Wasserdruck des Stausees verursacht werden, der gegen den Boden des Dammes drückt. Wenn der Auftriebsdruck groß genug ist, besteht die Gefahr, dass die Schwergewichtsmauer aus Beton destabilisiert wird.

An einem geeigneten Standort kann sich eine Schwergewichtsmauer als bessere Alternative zu anderen Arten von Dämmen erweisen. Wenn sie auf einem soliden Fundament gebaut wird, stellt die Gewichtsstaumauer wahrscheinlich das am besten entwickelte Beispiel des Dammbaus dar. Da die Angst vor Überschwemmungen in vielen Regionen ein starker Motivator ist, werden Schwergewichtsmauern in einigen Fällen gebaut, in denen eine Bogenmauer wirtschaftlicher gewesen wäre.

Schwergewichtsmauern werden als „massiv“ oder „hohl“ klassifiziert und sind im Allgemeinen entweder aus Beton oder aus Mauerwerk gefertigt. Die massive Form ist die am weitesten verbreitete von beiden, obwohl der hohle Damm häufig wirtschaftlicher zu bauen ist. Der Grand Coulee Dam ist ein massiver Schwergewichtsdamm und der Braddock Locks & Dam ist ein hohler Schwergewichtsdamm.

Bogen-Schwergewichtsdämme

Der Hoover Dam ist ein Beispiel für einen Bogen-Schwergewichtsdamm.

Eine Schwerkraft-Staumauer kann mit einer Bogen-Staumauer zu einer Bogen-Schwerkraft-Staumauer für Gebiete kombiniert werden, in denen große Mengen Wasser fließen, aber weniger Material für eine reine Schwerkraft-Staumauer vorhanden ist. Der Druck, den das Wasser auf den Damm ausübt, verringert die seitliche (horizontale) Kraft, die auf den Damm wirkt. Dadurch verringert sich die für den Damm erforderliche Schwerkraft, d. h. der Damm muss nicht so massiv sein. Dies ermöglicht dünnere Dämme und spart Ressourcen.

Sperrwerke

Das Koshi-Sperrwerk von Nepal

Ein Staudamm ist eine besondere Art von Damm, der aus einer Reihe großer Tore besteht, die geöffnet oder geschlossen werden können, um die Wassermenge zu steuern, die den Damm passiert. Die Tore befinden sich zwischen flankierenden Pfeilern, die die Wasserlast tragen, und werden häufig zur Kontrolle und Stabilisierung des Wasserflusses für Bewässerungssysteme eingesetzt. Ein Beispiel für diese Art von Dämmen ist der inzwischen stillgelegte Red Bluff Diversion Dam am Sacramento River in der Nähe von Red Bluff, Kalifornien.

Dämme, die an den Mündungen von Flüssen oder Lagunen gebaut werden, um Gezeiteneinbrüche zu verhindern oder den Gezeitenstrom für die Gezeitenkraft zu nutzen, werden als Gezeitendämme bezeichnet.

Dämme

Dämme bestehen aus verdichteter Erde und werden in zwei Haupttypen unterteilt: „Steinschüttung“ und „Erdschüttung“. Wie Schwergewichtsdämme aus Beton stützen sich Dämme auf ihr Gewicht, um die Kraft des Wassers zurückzuhalten.

Felsschüttdämme

Der Gathright-Damm in Virginia ist ein Felsschüttdamm.

Felsschüttdämme sind Dämme aus verdichtetem, frei abfließendem, körnigem Erdreich mit einer undurchlässigen Zone. Die verwendete Erde enthält oft einen hohen Anteil an großen Partikeln, daher die Bezeichnung „Steinschüttung“. Die undurchlässige Zone kann sich an der stromaufwärts gelegenen Seite befinden und aus Mauerwerk, Beton, Kunststoffmembranen, Stahlspundwänden, Holz oder anderen Materialien bestehen. Die undurchlässige Zone kann sich auch innerhalb des Dammes befinden; in diesem Fall wird sie als „Kern“ bezeichnet. In den Fällen, in denen Ton als undurchlässiges Material verwendet wird, wird der Damm als „Verbunddamm“ bezeichnet. Um zu verhindern, dass der Lehm durch die Sickerwirkung in die Felsschüttung eindringt, wird der Kern durch einen Filter getrennt. Filter sind speziell abgestufte Böden, die die Wanderung von feinkörnigen Bodenpartikeln verhindern sollen. Wenn geeignetes Baumaterial zur Verfügung steht, wird der Transport auf ein Minimum reduziert, was zu Kosteneinsparungen beim Bau führt. Steinschüttdämme sind resistent gegen Schäden durch Erdbeben. Eine unzureichende Qualitätskontrolle beim Bau kann jedoch zu einer schlechten Verdichtung und zu Sand im Damm führen, was bei einem Erdbeben zu einer Verflüssigung der Steinschüttung führen kann. Das Verflüssigungspotenzial kann verringert werden, indem das anfällige Material nicht gesättigt wird und während des Baus für eine angemessene Verdichtung gesorgt wird. Ein Beispiel für einen Steinschüttdamm ist der New-Melones-Damm in Kalifornien oder der Fierza-Damm in Albanien.

Ein immer beliebter werdender Kern ist Asphaltbeton. Die meisten dieser Dämme werden mit Gestein und/oder Kies als Hauptfüllmaterial gebaut. Seit der Fertigstellung des ersten Staudamms dieser Art im Jahr 1962 wurden weltweit fast 100 Dämme dieser Bauart errichtet. Alle bisher gebauten Asphaltbeton-Kerndämme haben eine ausgezeichnete Leistungsbilanz vorzuweisen. Bei dem verwendeten Asphalt handelt es sich um ein viskoelastisch-plastisches Material, das sich den Bewegungen und Verformungen des gesamten Dammes und den Setzungen des Fundaments anpassen kann. Durch die flexiblen Eigenschaften des Asphalts eignen sich solche Dämme besonders für Erdbebengebiete.

Für das Wasserkraftwerk Moglicë in Albanien hat das norwegische Energieunternehmen Statkraft einen Asphaltkern-Felsschüttdamm gebaut. Nach seiner Fertigstellung im Jahr 2018 soll der 320 m lange, 150 m hohe und 460 m breite Damm der weltweit höchste seiner Art sein.

Betonschüttdämme

Ein Betonschüttdamm (CFRD) ist ein Felsschüttdamm mit Betonplatten an der Oberseite. Bei dieser Konstruktion dient die Betonplatte als undurchlässige Wand, um Leckagen zu verhindern, und stellt eine Konstruktion dar, die nicht durch Auftriebsdruck beeinträchtigt wird. Darüber hinaus ist die CFRD-Konstruktion anpassungsfähig an die Topografie, schneller zu bauen und kostengünstiger als Erdschüttdämme. Das CFRD-Konzept stammt aus der Zeit des kalifornischen Goldrausches in den 1860er Jahren, als Bergleute für den Schleusenbetrieb Dämme mit Holzaufschüttung errichteten. Später wurde das Holz durch Beton ersetzt, als das Konzept auf Bewässerungs- und Stromerzeugungsanlagen angewandt wurde. Als die CFRD-Konstruktionen in den 1960er Jahren an Höhe gewannen, wurde die Schüttung verdichtet und die horizontalen und vertikalen Fugen der Platte durch verbesserte vertikale Fugen ersetzt. In den letzten Jahrzehnten hat sich diese Bauweise durchgesetzt.

Der höchste CFRD der Welt ist der 233 m hohe Shuibuya-Damm in China, der 2008 fertiggestellt wurde.

Dämme mit Erdschüttung

Dämme mit Erdschüttung, auch Erddämme, Erdwalzdämme oder einfach Erddämme genannt, werden als einfacher Damm aus gut verdichteter Erde gebaut. Ein homogener Erdwalzendamm besteht vollständig aus einer Art von Material, kann jedoch eine Drainageschicht zum Auffangen von Sickerwasser enthalten. Ein Zonendamm besteht aus verschiedenen Teilen oder Zonen aus unterschiedlichem Material, in der Regel aus einer Schale aus lokal reichlich vorhandenem Material mit einem wasserdichten Tonkern. Moderne Erddämme mit Zoneneinteilung verwenden Filter- und Drainagezonen, um Sickerwasser aufzufangen und abzuleiten und die Integrität der stromabwärts gelegenen Schalenzone zu erhalten. Eine veraltete Methode zum Bau von Erddämmen mit Zoneneinteilung verwendete eine hydraulische Schüttung zur Herstellung eines wasserdichten Kerns. Erdwalzendämme können auch eine wasserdichte Verkleidung oder einen Kern in der Art eines Steinschüttdamms aufweisen. Der Damm mit gefrorenem Kern ist ein temporärer Erddamm, der gelegentlich in hohen Breitengraden eingesetzt wird, indem ein Kühlmittel durch Rohre im Inneren des Dammes zirkuliert, um eine wasserdichte Region mit Permafrost zu erhalten.

Der Tarbela-Damm ist ein großer Damm am Indus in Pakistan, etwa 50 km nordwestlich von Islamabad. Mit einer Höhe von 148 m über dem Flussbett und einer Fläche von 250 km2 ist er der größte mit Erde gefüllte Staudamm der Welt. Das Hauptelement des Projekts ist ein 2.700 m (9.000 Fuß) langer Damm mit einer maximalen Höhe von 142 m (465 Fuß). Für den Damm wurden etwa 200 Millionen Kubikyard (152,8 Millionen Kubikmeter) Füllmaterial verwendet, was ihn zu einem der größten von Menschenhand geschaffenen Bauwerke der Welt macht.

Da Erddämme aus lokalen Materialien gebaut werden können, sind sie in Regionen kostengünstig, in denen die Kosten für die Herstellung oder den Transport von Beton unerschwinglich wären.

Dämme mit fester Dammkrone

Ein Damm mit fester Dammkrone ist eine Betonsperre, die einen Fluss überspannt. Festdämme sollen die Tiefe der Fahrrinne für die Schifffahrt erhalten. Sie stellen ein Risiko für Bootsfahrer dar, die sie überfahren, da sie vom Wasser aus schwer zu erkennen sind und Strömungen erzeugen, denen man nur schwer entkommen kann.

Nach Größe

Es gibt sowohl weltweit als auch innerhalb einzelner Länder, wie z. B. in den Vereinigten Staaten, Unterschiede bei der Einteilung von Dämmen unterschiedlicher Größe. Die Größe eines Staudamms beeinflusst die Bau-, Reparatur- und Abrisskosten und wirkt sich auf die potenzielle Reichweite und das Ausmaß von Umweltbeeinträchtigungen aus.

Große Staudämme

Die Internationale Kommission für Großstaudämme (ICOLD) definiert einen „großen Staudamm“ als „einen Staudamm mit einer Höhe von 15 m oder mehr vom niedrigsten Fundament bis zur Krone oder einen Staudamm mit einer Höhe zwischen 5 m und 15 m, der mehr als 3 Millionen Kubikmeter aufstaut“. „Große Staudämme“ sind mehr als 150 m hoch (490 ft). Im Bericht der Weltkommission für Staudämme werden auch Dämme mit einer Höhe zwischen 5 und 15 m und einem Fassungsvermögen von mehr als 3 Millionen Kubikmetern in die Kategorie „groß“ eingestuft. Wasserkraftwerke können entweder als „hohe Dämme“ (mit einer Höhe von mehr als 30 m) oder als „niedrige Dämme“ (mit einer Höhe von weniger als 30 m) klassifiziert werden.

Im Jahr 2021 enthält das World Register of Dams der ICOLD 58.700 Einträge zu großen Dämmen.Der höchste Damm der Welt ist der 305 m hohe Jinping-I-Damm in China.

Kleine Dämme

Wie große Dämme haben auch kleine Dämme mehrere Verwendungszwecke, wie z. B. die Erzeugung von Wasserkraft, Hochwasserschutz und Wasserspeicherung. Kleine Dämme können besonders in landwirtschaftlichen Betrieben nützlich sein, um Abflüsse aufzufangen und später zu nutzen, zum Beispiel in der Trockenzeit. Kleinstaudämme haben das Potenzial, auch ohne Vertreibung von Menschen Nutzen zu stiften, und kleine, dezentralisierte Wasserkraftwerke können die ländliche Entwicklung in Entwicklungsländern fördern. Allein in den Vereinigten Staaten gibt es etwa 2.000.000 oder mehr „kleine“ Dämme, die nicht im Nationalen Inventar der Dämme des Army Corps of Engineers aufgeführt sind. Aufzeichnungen über kleine Staudämme werden von staatlichen Aufsichtsbehörden geführt, und daher sind die Informationen über kleine Staudämme verstreut und geografisch ungleichmäßig verteilt.

Länder auf der ganzen Welt betrachten kleine Wasserkraftwerke (SHP) als wichtig für ihre Energiestrategien, und das Interesse an SHP hat deutlich zugenommen. Couto und Olden (2018) führten eine globale Studie durch und fanden 82.891 Kleinwasserkraftwerke (KKW), die in Betrieb oder im Bau sind. Die technischen Definitionen von KWK-Anlagen, wie z. B. ihre maximale Erzeugungskapazität, die Höhe des Staudamms, die Fläche des Stausees usw., variieren von Land zu Land.

Nonjurisdictional Dams

Ein Staudamm ist nicht juristisch, wenn er aufgrund seiner Größe (in der Regel „klein“) nicht bestimmten gesetzlichen Vorschriften unterliegt. Die technischen Kriterien für die Einstufung eines Staudamms als „jurisdictional“ oder „non-jurisdictional“ sind von Ort zu Ort unterschiedlich. In den Vereinigten Staaten definiert jeder Bundesstaat, was ein Staudamm ist, der nicht der Rechtsprechung unterliegt. Im US-Bundesstaat Colorado gilt ein Staudamm, der nicht der Rechtsprechung unterliegt, als Staudamm, der ein Reservoir mit einem Fassungsvermögen von höchstens 100 acre-feet und einer Fläche von höchstens 20 acres bildet und dessen Höhe gemäß den Regeln 4.2.5.1. und 4.2.19. höchstens 10 Fuß beträgt. Im Gegensatz dazu definiert der Bundesstaat New Mexico einen Staudamm, der der Rechtsprechung unterliegt, als einen Damm mit einer Höhe von 25 Fuß oder mehr und einer Speicherkapazität von mehr als 15 acre-feet oder einen Damm mit einer Speicherkapazität von 50 acre-feet oder mehr und einer Höhe von sechs Fuß oder mehr (Abschnitt 72-5-32 NMSA), was darauf hindeutet, dass Dämme, die diese Anforderungen nicht erfüllen, nicht der Rechtsprechung unterstehen. Die meisten US-amerikanischen Staudämme, 2,41 Millionen von insgesamt 2,5 Millionen Staudämmen, fallen weder unter die Zuständigkeit einer Behörde (d.h. sie sind nicht der Gerichtsbarkeit unterworfen), noch sind sie im Nationalen Verzeichnis der Staudämme (NID) aufgeführt.

Risiken unregulierter kleiner Staudämme

Kleine Staudämme sind mit ähnlichen Risiken verbunden wie große Staudämme. Das Fehlen einer Regulierung (im Gegensatz zu stärker regulierten Großstaudämmen) und eines Inventars von Kleinstaudämmen (d.h. von solchen, die nicht der Rechtsprechung unterliegen) kann jedoch zu erheblichen Risiken für Mensch und Ökosystem führen. Nach Angaben des US National Park Service (NPS) ist ein Bauwerk, das nicht der Zuständigkeit des Staudamms unterliegt, ein Bauwerk, das nicht die in den Bundesrichtlinien für die Sicherheit von Staudämmen aufgeführten Mindestkriterien erfüllt, um in Staudammsicherheitsprogramme aufgenommen zu werden. Das nicht-zuständige Bauwerk erhält keine Gefahreneinstufung und wird nicht für weitere Anforderungen oder Aktivitäten im Rahmen des NPS-Dammsicherheitsprogramms berücksichtigt.“ Kleine Dämme können nicht nur einzeln gefährlich sein (d. h. sie können versagen), sondern auch in ihrer Gesamtheit, da eine Ansammlung kleiner Dämme entlang eines Flusses oder innerhalb eines geografischen Gebiets die Risiken vervielfachen kann. Grahams 1999 durchgeführte Studie über US-amerikanische Dammbrüche mit Todesfolge im Zeitraum 1960-1998 kam zu dem Schluss, dass das Versagen von Dämmen mit einer Höhe zwischen 6,1 und 15 m (typischer Höhenbereich kleinerer Dämme) 86 % der Todesfälle verursachte, während das Versagen von Dämmen mit einer Höhe von weniger als 6,1 m 2 % der Todesfälle verursachte. Staudämme, die nicht der Gerichtsbarkeit unterliegen, können eine Gefahr darstellen, da ihre Planung, ihr Bau, ihre Instandhaltung und ihre Überwachung nicht geregelt sind. Wissenschaftler haben festgestellt, dass mehr Forschung erforderlich ist, um die Umweltauswirkungen kleiner Staudämme besser zu verstehen (z. B. ihr Potenzial, den Durchfluss, die Temperatur, die Sedimente sowie die Pflanzen- und Tiervielfalt eines Flusses zu verändern).

Nach Verwendung

Satteldamm

Ein Satteldamm ist ein Hilfsdamm, der gebaut wird, um das von einem Hauptdamm geschaffene Reservoir zu begrenzen, entweder um eine höhere Wasserhöhe und -speicherung zu ermöglichen oder um die Ausdehnung eines Reservoirs zur Steigerung der Effizienz zu begrenzen. Ein Hilfsdamm wird an einer niedrigen Stelle oder einem „Sattel“ errichtet, durch den das Wasser sonst entweichen würde. Gelegentlich wird ein Stausee durch ein ähnliches Bauwerk, einen Deich, eingegrenzt, um eine Überflutung des umliegenden Landes zu verhindern. Deiche werden in der Regel zur Gewinnung von Ackerland aus einem flachen See verwendet, ähnlich wie ein Damm, der entlang eines Flusses oder Baches gebaut wird, um angrenzendes Land vor Überschwemmungen zu schützen.

Wehr

Ein Wehr (manchmal auch „Überlaufdamm“ genannt) ist ein kleiner Damm, der oft in einem Flusskanal eingesetzt wird, um einen Stausee für die Wasserentnahme zu schaffen, und der auch zur Durchflussmessung oder -verzögerung eingesetzt werden kann.

Rückschlagdamm

Ein Rückschlagdamm ist ein kleiner Damm, der dazu dient, die Fließgeschwindigkeit zu verringern und die Bodenerosion zu kontrollieren. Umgekehrt ist ein Flügeldamm ein Bauwerk, das einen Wasserlauf nur teilweise einschränkt und so ein schnelleres Gerinne schafft, das der Ansammlung von Sedimenten entgegenwirkt.

Trockendamm

Ein trockener Damm, auch Hochwasserrückhaltebauwerk genannt, dient dem Hochwasserschutz. Er hält normalerweise kein Wasser zurück und lässt das Gerinne frei fließen, außer in Zeiten starker Strömung, die sonst zu Überschwemmungen flussabwärts führen würde.

Umleitungsdamm

Ein Umleitungsdamm dient dazu, den gesamten oder einen Teil des Flusses von seinem natürlichen Lauf abzulenken. Das Wasser kann in einen Kanal oder Tunnel zur Bewässerung und/oder zur Erzeugung von Strom aus Wasserkraft umgeleitet werden.

Unterirdischer Staudamm

Unterirdische Staudämme dienen dazu, Grundwasser aufzufangen und ganz oder größtenteils unter der Oberfläche zu speichern, um es in einem bestimmten Gebiet länger nutzen zu können. In einigen Fällen werden sie auch gebaut, um das Eindringen von Salzwasser in einen Süßwasser-Aquifer zu verhindern. Unterirdische Staudämme werden in der Regel in Gebieten gebaut, in denen die Wasserressourcen gering sind und effizient gespeichert werden müssen, z. B. in Wüsten und auf Inseln wie dem Fukuzato-Damm in Okinawa, Japan. Am häufigsten werden sie im Nordosten Afrikas und in den Trockengebieten Brasiliens eingesetzt, aber auch im Südwesten der Vereinigten Staaten, in Mexiko, Indien, Deutschland, Italien, Griechenland, Frankreich und Japan.

Es gibt zwei Arten von unterirdischen Dämmen: „Unterirdische“ und „Sandspeicher“. Ein unterirdischer Damm wird über einem Grundwasserleiter oder einer Entwässerungsstrecke von einer undurchlässigen Schicht (z. B. fester Untergrund) bis knapp unter die Oberfläche gebaut. Sie können aus verschiedenen Materialien wie Ziegeln, Steinen, Beton, Stahl oder PVC gebaut werden. Nach dem Bau hebt das hinter dem Damm gespeicherte Wasser den Grundwasserspiegel an und wird dann durch Brunnen entnommen. Ein Sandspeicherdamm ist ein Wehr, das in mehreren Stufen über einen Bach oder ein Wadi gebaut wird. Er muss sehr stabil sein, da Hochwasser über die Dammkrone schwappen wird. Im Laufe der Zeit sammelt sich der Sand in Schichten hinter dem Damm an, was dazu beiträgt, Wasser zu speichern und vor allem die Verdunstung zu verhindern. Das gespeicherte Wasser kann mit einem Brunnen, durch den Dammkörper oder mit Hilfe eines Abflussrohrs entnommen werden.

Tailings Dam

Ein Abraumdamm ist in der Regel ein Erddamm, der zur Lagerung von Abraum dient, der beim Bergbau nach der Trennung des wertvollen Anteils vom unwirtschaftlichen Anteil eines Erzes anfällt. Herkömmliche Wasserrückhaltedämme können diesen Zweck erfüllen, aber aus Kostengründen ist ein Absetzteppich wirtschaftlicher. Im Gegensatz zu Wasserrückhaltedämmen wird ein Absetzteppich im Laufe der Lebensdauer des jeweiligen Bergwerks nach und nach erhöht. In der Regel wird ein Basis- oder Startdamm errichtet, der sich mit einer Mischung aus Abraum und Wasser füllt und dann erhöht wird. Das für die Erhöhung des Dammes verwendete Material kann aus Abraum (je nach Größe) und Erdreich bestehen.

Es gibt drei Arten von erhöhten Abraumdämmen: „stromaufwärts“, „stromabwärts“ und „Mittellinie“, die nach der Bewegung der Dammkrone während der Erhöhung benannt sind. Welches Design verwendet wird, hängt von der Topografie, der Geologie, dem Klima, der Art der Abraumhalden und den Kosten ab. Ein flussaufwärts gerichteter Absetzbecken-Damm besteht aus trapezförmigen Dämmen, die auf einem anderen Damm aufgesetzt werden, wobei die Dammkrone weiter flussaufwärts verschoben wird. Auf diese Weise entsteht eine relativ flache stromabwärts gelegene Seite und eine zerklüftete stromaufwärts gelegene Seite, die durch den Abraum in der Aufstauung gestützt wird. Die stromabwärts gerichtete Konstruktion bezieht sich auf die sukzessive Erhöhung des Dammes, wodurch die Schüttung und die Dammkrone weiter stromabwärts verlagert werden. Bei einem mittig angeordneten Damm werden die Dämme direkt übereinander gebaut, während die flussabwärts gelegene Seite mit Füllmaterial und die flussaufwärts gelegene Seite mit Schlamm gestützt wird.

Da in den Dämmen oft giftige Chemikalien aus dem Bergbauprozess gelagert werden, sind sie mit einer undurchlässigen Auskleidung versehen, um ein Versickern zu verhindern. Der Wasser- bzw. Schlammspiegel im Absetzteich muss aus Stabilitäts- und Umweltschutzgründen kontrolliert werden.

Nach Material

Stahldämme

Redridge Steel Dam, erbaut 1905, Michigan

Ein Stahldamm ist eine Art von Damm, mit dem zu Beginn des 20. Jahrhunderts kurzzeitig experimentiert wurde und bei dem die Struktur aus Stahlplatten (in einem Winkel) und tragenden Trägern besteht. Als dauerhafte Bauwerke gedacht, waren Stahldämme ein (gescheitertes) Experiment, um herauszufinden, ob eine Bautechnik entwickelt werden kann, die billiger als Mauerwerk, Beton oder Erdarbeiten, aber stabiler als Holzkrippendämme ist.

Holzdämme

Ein Holzkrippendamm in Michigan, 1978

Holzdämme waren zu Beginn der industriellen Revolution und in Grenzgebieten wegen ihrer einfachen und schnellen Bauweise weit verbreitet. In der heutigen Zeit werden sie wegen ihrer relativ kurzen Lebensdauer und der begrenzten Höhe, in der sie gebaut werden können, seltener gebaut. Holzdämme müssen ständig feucht gehalten werden, um ihre Wasserrückhalteeigenschaften zu erhalten und den Verfall durch Fäulnis zu begrenzen, ähnlich wie bei einem Fass. Der Bau von Holzdämmen ist dort am wirtschaftlichsten, wo Holz im Überfluss vorhanden ist, Zement teuer oder schwer zu transportieren ist und entweder ein Damm mit geringer Fallhöhe benötigt wird oder Langlebigkeit kein Thema ist. Früher gab es zahlreiche Holzdämme, vor allem im Westen Nordamerikas, doch die meisten sind inzwischen gescheitert, unter Erdwällen verborgen oder durch völlig neue Bauwerke ersetzt worden. Zwei gängige Varianten von Holzdämmen waren die „Krippe“ und die „Planke“.

Holzkrippendämme wurden aus schweren Hölzern oder zugerichteten Stämmen in der Art eines Blockhauses errichtet und das Innere mit Erde oder Schutt aufgefüllt. Die schwere Krippenkonstruktion stützte die Stirnseite des Damms und das Gewicht des Wassers. Splash Dams waren Holzkrippendämme, die im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert dazu dienten, Baumstämme flussabwärts zu treiben.

„Timber Plank Dams“ waren elegantere Bauwerke, die eine Vielzahl von Konstruktionsmethoden verwendeten, bei denen schwere Hölzer zur Unterstützung einer wasserhaltenden Anordnung von Bohlen eingesetzt wurden.

Andere Typen

Cofferdams

Ein Kofferdamm beim Bau von Schleusen an der Montgomery Point Lock and Dam

Ein Kofferdamm ist eine Barriere, die in der Regel vorübergehend errichtet wird, um Wasser von einem Bereich fernzuhalten, der normalerweise unter Wasser steht. Fangedämme bestehen in der Regel aus Holz, Beton oder Stahlspundwänden und werden verwendet, um den Bau von permanenten Dämmen, Brücken und ähnlichen Bauwerken zu ermöglichen. Nach Abschluss des Projekts wird der Kofferdamm in der Regel abgerissen oder entfernt, es sei denn, der Bereich muss ständig gewartet werden. (Siehe auch Damm und Stützmauer.)

Gebräuchliche Verwendungszwecke für Kofferdämme sind der Bau und die Reparatur von Offshore-Ölplattformen. In solchen Fällen wird der Kofferdamm aus Stahlblech hergestellt und unter Wasser eingeschweißt. In den Raum wird Luft gepumpt, die das Wasser verdrängt und eine trockene Arbeitsumgebung unter der Oberfläche ermöglicht.

Natürliche Dämme

Dämme können auch durch natürliche geologische Kräfte entstehen. Lavadämme entstehen, wenn Lavaströme, oft aus Basalt, den Weg eines Baches oder Seeausflusses kreuzen und so einen natürlichen Stausee bilden. Ein Beispiel dafür sind die Ausbrüche des Uinkaret-Vulkanfeldes vor etwa 1,8 Millionen bis 10.000 Jahren, durch die Lavadämme am Colorado River im nördlichen Arizona in den Vereinigten Staaten entstanden. Der größte dieser Seen wuchs auf eine Länge von etwa 800 km (500 Meilen) an, bevor er brach. Gletscheraktivitäten können auch natürliche Dämme bilden, wie z. B. das Aufstauen des Clark Fork in Montana durch das Kordilleren-Eisschild, das den 7.780 km2 großen Gletschersee Missoula gegen Ende der letzten Eiszeit bildete. Von Gletschern zurückgelassene Moränenablagerungen können auch Flüsse stauen und so Seen bilden, wie z. B. den Flathead Lake, ebenfalls in Montana (siehe von Moränen gestauter See).

Naturkatastrophen wie Erdbeben und Erdrutsche führen in Gebirgsregionen mit instabiler lokaler Geologie häufig zu Erdrutschdämmen. Ein historisches Beispiel ist der Usoi-Damm in Tadschikistan, der den Murghab-Fluss staut und den Sarez-See bildet. Mit einer Höhe von 560 m ist er der höchste Staudamm der Welt, der sowohl natürliche als auch von Menschen errichtete Dämme umfasst. Ein jüngeres Beispiel ist der Attabad-See, der durch einen Erdrutsch am pakistanischen Hunza-Fluss entstanden ist.

Natürliche Dämme stellen oft eine erhebliche Gefahr für menschliche Siedlungen und Infrastrukturen dar. Die entstehenden Seen überschwemmen oft bewohnte Gebiete, während ein katastrophales Versagen des Damms noch größeren Schaden anrichten kann, wie z.B. das Versagen des Gros Ventre Erdrutsches im Westen Wyomings im Jahr 1927, der die Stadt Kelly zerstörte und den Tod von sechs Menschen zur Folge hatte.

Biberdämme

Biber errichten Dämme hauptsächlich aus Schlamm und Stöcken, um ein bestimmtes bewohnbares Gebiet zu überfluten. Durch die Überflutung eines Grundstücks können sich Biber unter oder nahe der Oberfläche bewegen und relativ gut versteckt oder vor Raubtieren geschützt bleiben. Das überschwemmte Gebiet ermöglicht den Bibern auch den Zugang zu Nahrung, insbesondere im Winter.