Gát

A gátak kialakulhatnak emberi tevékenység, természeti okok, vagy akár a vadon élő állatok, például a hódok beavatkozásával. Az ember által épített gátakat jellemzően méretük (magasságuk), rendeltetésük vagy szerkezetük szerint osztályozzák.

Szerkezetük szerint

A szerkezet és a felhasznált anyag alapján a gátakat anyag nélkül könnyen létrehozható, íves-gravitációs gátak, duzzasztógátak vagy falazott gátak szerint osztályozzák, több altípussal.

Az íves gátak

A tasmániai Gordon-gát egy boltíves gát.

A boltíves gátban a stabilitást a boltíves és a gravitációs hatás kombinációjával érik el. Ha a felöli oldal függőleges, a gát teljes súlyát a gravitációnak kell az alapozásra vinnie, míg a normál hidrosztatikai nyomás függőleges konzolos és íves hatás közötti megoszlása a gát függőleges és vízszintes irányú merevségétől függ. Ha a felöli oldal lejtős, az eloszlás bonyolultabb. Az ívgyűrű súlyának normál komponensét az ívhatás veheti fel, míg a normál hidrosztatikai nyomás a fent leírtak szerint oszlik meg. Az ilyen típusú gátak esetében fontosabbak a szilárd, megbízható támaszok a támpilléreknél (akár támfal, akár kanyon oldalfal). Az íves gát legkívánatosabb helye egy szűk kanyon, amelynek meredek oldalfalai szilárd kőzetből állnak. Az íves gát biztonsága az oldalfali támaszok szilárdságán múlik, ezért nemcsak az ívnek kell jól ülnie az oldalfalakon, hanem a szikla jellegét is gondosan meg kell vizsgálni.

A quebeci Daniel-Johnson gát egy több íves támpilléres gát.

Az egyíves gátak két típusa használatos, az állandó szögű és az állandó sugarú gát. Az állandó sugarú típus a gát minden magasságában azonos homlokrádiuszt alkalmaz, ami azt jelenti, hogy ahogy a csatorna a gát alja felé egyre szűkül, a gát homlokrésze által bezárt középső szög egyre kisebb lesz. A kanadai Jones Falls gát állandó sugarú gát. Az állandó szögű gátnál, amelyet változó sugarú gátnak is neveznek, ezt a szöget állandó értéken tartják, és a különböző szinteken a támpillérek közötti távolság változásait a sugarak változtatásával oldják meg. Az állandó sugarú gátak sokkal ritkábban fordulnak elő, mint az állandó szögű gátak. A Colorado folyón lévő Parker-gát egy állandó szögű íves gát.

A hasonló típus a kettős görbületű vagy vékony héjú gát. A Wildhorse-gát a nevadai Mountain City közelében, az Egyesült Államokban található Wildhorse-gát egy példa erre a típusra. Ez az építési mód minimalizálja az építéshez szükséges beton mennyiségét, de nagy terheket továbbít az alapozásra és a támaszokra. A megjelenés hasonló az egyívű gátakhoz, de határozott függőleges görbülettel is rendelkezik, ami a folyásirányból nézve egy homorú lencse homályos megjelenését kölcsönzi.

A többívű gát számos egyívű gátból áll, amelyek támasztó támaszai beton támpillérek, mint például a Daniel-Johnson gát, Québec, Kanada. A több ívű gát nem igényel annyi támpillért, mint az üreges gravitációs típus, de jó sziklaalapozást igényel, mert a támpillérterhek nagyok.

Gravitációs gátak

A Grand Coulee gát egy példa a szilárd gravitációs gátra.

A gravitációs gátban a gátat a víz nyomásával szemben a Föld gravitációja tartja a helyén, amely lehúzza a gát tömegét. A víz oldalirányban (folyásirányban lefelé) nyomja a gátat, és a gátat a lábazat (a gát alsó, folyásirány alatti oldalán lévő pont) körül elforgatva hajlamos felborítani. A gát súlya ellensúlyozza ezt az erőt, és a gátat a másik irányba igyekszik elforgatni a lábazat körül. A tervező gondoskodik arról, hogy a gát elég nehéz legyen ahhoz, hogy a gát súlya megnyerje ezt a versenyt. Mérnöki szempontból ez akkor igaz, ha a gátra ható gravitációs erő és a gátra ható víznyomás eredője a gát lábától felfelé haladó vonalban hat. A tervező igyekszik úgy alakítani a gátat, hogy ha a gát egy adott magasság feletti részét önmagában egy egész gátnak tekintenénk, akkor azt a gátat is a gravitáció tartaná a helyén, azaz a gát felöli oldalon nincs olyan feszültség, amely a gát tetejét lefelé tartaná. A tervező ezt azért teszi, mert általában praktikusabb egy gátat lényegében csak felhalmozott anyagból készíteni, mint az anyagot a függőleges feszültséggel szemben összetapasztani. Az a forma, amely megakadályozza a feszültséget a feláramlás felőli oldalon, kiküszöböli a kiegyenlítő nyomófeszültséget a leáramlás felőli oldalon is, ami további gazdaságosságot biztosít.

Egy ilyen típusú gát esetében alapvető fontosságú a nagy teherbírású, vízzáró alapozás. Az áteresztő alapozásnál nagyobb a valószínűsége annak, hogy a gát alatt felhajtó nyomások keletkeznek. A felemelkedési nyomás olyan hidrosztatikus nyomás, amelyet a tározó víznyomása okoz, amely a gát aljára nyomódik. Ha elég nagy felhajtóerő keletkezik, fennáll a beton gravitációs gát destabilizálódásának veszélye.

Egy megfelelő helyszínen a gravitációs gát jobb alternatívának bizonyulhat más típusú gátakkal szemben. Ha szilárd alapra épül, a gravitációs gát valószínűleg a gátépítés legjobban kidolgozott példáját képviseli. Mivel az árvíztől való félelem sok régióban erős motivációt jelent, gravitációs gátakat építenek egyes esetekben, ahol egy íves gát gazdaságosabb lett volna.

A gravitációs gátakat “tömör” vagy “üreges” gátaknak minősítik, és általában betonból vagy falazatból készülnek. A tömör forma a kettő közül a szélesebb körben használt, bár az üreges gát gyakran gazdaságosabban épül. A Grand Coulee gát szilárd gravitációs gát, a Braddock Locks & gát pedig üreges gravitációs gát.

Az íves gravitációs gátak

A Hoover-gát egy példa az íves gravitációs gátra.

Egy gravitációs gát kombinálható egy íves gáttal egy ív-gravitációs gáttá olyan területeken, ahol hatalmas mennyiségű víz áramlik, de kevesebb anyag áll rendelkezésre egy tiszta gravitációs gáthoz. A gátnak a víz által befelé irányuló összenyomása csökkenti a gátra ható oldalirányú (vízszintes) erőt. Így a gát által igényelt gravitációs erő csökken, azaz a gátnak nem kell olyan masszívnak lennie. Ez vékonyabb gátakat tesz lehetővé és erőforrásokat takarít meg.

Gátak

A nepáli Koshi-gát

A gát egy speciális gátfajta, amely nagyméretű kapuk sorából áll, amelyek nyithatók vagy zárhatók, hogy szabályozzák a gáton áthaladó víz mennyiségét. A kapukat az oldalsó pillérek közé helyezik, amelyek a vízterhelés megtartásáért felelősek, és gyakran használják öntözőrendszerek vízáramlásának szabályozására és stabilizálására. Az ilyen típusú gátra példa a kaliforniai Red Bluff közelében lévő Sacramento folyón lévő, mára már üzemen kívül helyezett Red Bluff elterelő gát.

A folyók vagy lagúnák torkolatánál épített gátakat, amelyeket az árapály beáramlásának megakadályozására vagy az árapály áramlásának árapály-energia hasznosítására építenek, árapály-gátaknak nevezzük.

Gátak

A gátak tömörített földből készülnek, és két fő típusuk van: “kőtöltéses” és “földtöltéses”. A beton gravitációs gátakhoz hasonlóan a töltésgátak is a súlyukra támaszkodnak, hogy visszatartsák a víz erejét.

A kőtöltéses töltésgátak

A virginiai Gathright-gát egy kőtöltéses töltésgát.

A kőtöltéses gátak tömörített, szabad lefolyású szemcsés földből készült gátak, vízzáró zónával. A felhasznált föld gyakran nagy arányban tartalmaz nagy szemcséket, innen ered a “kőzettöltés” kifejezés. A vízzáró zóna lehet a felöli oldalon, és készülhet falazatból, betonból, műanyag membránból, acél cölöpökből, fából vagy más anyagból. A vízzáró zóna lehet a töltés belsejében is, ebben az esetben “magnak” nevezik. Azokban az esetekben, amikor agyagot használnak vízzáró anyagként, a gátat “összetett” gátnak nevezik. Az agyagnak a szivárgási erők által a sziklatöltésbe történő belső eróziójának megakadályozása érdekében a magot szűrővel választják el. A szűrők speciálisan osztályozott talajok, amelyeket úgy terveztek, hogy megakadályozzák a finom szemcséjű talajrészecskék vándorlását. Ha megfelelő építőanyag áll rendelkezésre, a szállítás minimalizálható, ami költségmegtakarítást eredményez az építkezés során. A sziklatöltéses gátak ellenállnak a földrengések okozta károknak. Az építés során végzett nem megfelelő minőségellenőrzés azonban rossz tömörítést és homokot eredményezhet a gátban, ami földrengéskor a sziklatöltés cseppfolyósodásához vezethet. A cseppfolyósodás lehetősége csökkenthető az érzékeny anyag telítődésének megakadályozásával, valamint az építés során a megfelelő tömörítés biztosításával. Sziklatöltéses gátra példa a kaliforniai New Melones gát vagy az albániai Fierza gát.

Egy egyre népszerűbb mag az aszfaltbeton. Az ilyen gátak többsége sziklával és/vagy kaviccsal mint elsődleges töltéssel épül. Az első ilyen gát 1962-es elkészülte óta már csaknem 100 ilyen kialakítású gát épült világszerte. Az eddig megépített aszfaltbeton maggátak mindegyike kiválóan teljesít. Az alkalmazott aszfalt egy viszkoelasztikus-plasztikus anyag, amely képes alkalmazkodni a gát egészére ható mozgásokhoz és deformációkhoz, valamint az alapozás ülepedéséhez. Az aszfalt rugalmas tulajdonságai miatt az ilyen gátak különösen alkalmasak a földrengés sújtotta régiókban.

Az albániai Moglicë vízerőműhöz a norvég Statkraft energiaipari vállalat aszfaltbetétes sziklatöltéses gátat épített. A 320 m hosszú, 150 m magas és 460 m széles gát 2018-as elkészülte után várhatóan a világ legmagasabb ilyen jellegű gátja lesz.

Betonburkolatú sziklatöltéses gátak

A betonburkolatú sziklatöltéses gát (CFRD) olyan sziklatöltéses gát, amelynek felöli oldalán betonlapok vannak. Ez a kialakítás a betonlapot vízzáró falként biztosítja a szivárgás megakadályozására, valamint a felhajtónyomással nem törődő szerkezetet. Ezenkívül a CFRD-konstrukció rugalmasan alkalmazkodik a domborzathoz, gyorsabban megépíthető és kevésbé költséges, mint a földtöltéses gátak. A CFRD koncepció a kaliforniai aranyláz idején, az 1860-as években alakult ki, amikor a bányászok sziklatöltéses, fából készült gátakat építettek a zsilipeléshez. A faanyagot később betonra cserélték, amikor a konstrukciót öntözési és villamosenergia-rendszereknél alkalmazták. Ahogy a CFRD-konstrukciók az 1960-as években egyre magasabbak lettek, a töltést tömörítették, és a födém vízszintes és függőleges illesztéseit javított függőleges illesztésekre cserélték. Az utóbbi évtizedekben a kialakítás népszerűvé vált.

A világ legmagasabb CFRD gátja a 2008-ban elkészült 233 m magas Shuibuya gát Kínában.

A földtöltéses gátak

A földtöltéses gátak, más néven földgátak, hengerelt földgátak vagy egyszerűen földgátak, egyszerű, jól tömörített földből készült gátként épülnek. A homogén hengerelt földgát teljes egészében egyfajta anyagból épül, de tartalmazhat egy drénréteget a szivárgó víz összegyűjtésére. A zónás földgát különböző anyagú, elkülönülő részekből vagy zónákból áll, jellemzően egy helyenként bőséges anyagból készült héjjal és egy vízzáró agyagmaggal. A modern zónás földgátak szűrő- és vízelvezető zónákat alkalmaznak a szivárgó víz összegyűjtésére és eltávolítására, valamint a folyásirányban lévő héjzóna épségének megőrzésére. A zónás földgátépítés elavult módszere hidraulikus töltést alkalmazott a vízzáró mag kialakítására. A hengerelt földgátak is alkalmazhatnak vízzáró burkolatot vagy magot a sziklatöltéses gátakhoz hasonlóan. A fagyott maggal rendelkező gát egy ideiglenes földgát, amelyet alkalmanként a magas szélességi körökben használnak úgy, hogy egy hűtőközeget keringetnek a gáton belüli csöveken keresztül, hogy a gáton belül egy vízzáró permafroszt régiót tartsanak fenn.

A Tarbela-gát egy nagy gát az Indus folyón Pakisztánban, Iszlamabadtól mintegy 50 km-re (31 mérföldre) északnyugatra. A folyó medre feletti 148 méteres magasságával és 95 négyzetmérföldes (250 km2) víztározójával a világ legnagyobb földdel töltött gátja. A projekt fő eleme egy 2000 láb (2700 m) hosszú gát, amelynek maximális magassága 142 m (465 láb). A gáthoz mintegy 200 millió köbméter (152,8 millió köbméter) töltést használtak fel, ami a világ egyik legnagyobb ember alkotta építményévé teszi.

Mivel a földgátak helyi anyagokból építhetők, költséghatékonyak lehetnek olyan régiókban, ahol a beton előállításának vagy behozatalának költségei megfizethetetlenek lennének.

Fixed-crest dams

A fix gát egy folyón átívelő beton gát. A fix gátakat úgy tervezték, hogy a hajózás érdekében fenntartsák a csatorna mélységét. Kockázatot jelentenek a rajtuk áthaladó hajósok számára, mivel a vízről nehéz észrevenni őket, és olyan indukált áramlatokat hoznak létre, amelyekből nehéz kiszabadulni.

Méret szerint

A különböző méretű gátak kategorizálása világszerte és az egyes országokon belül, például az Egyesült Államokban is változó. A gátak mérete befolyásolja az építési, javítási és eltávolítási költségeket, valamint befolyásolja a gátak lehetséges hatókörét és a környezeti zavarok nagyságát.

Nagy gátak

A Nagy Gátak Nemzetközi Bizottsága (ICOLD) meghatározása szerint a “nagy gát”: “A legalacsonyabb alaptól a koronáig 15 m (49 láb) vagy annál magasabb gát, vagy 5 m (16 láb) méter és 15 méter közötti gát, amely több mint 3 millió köbmétert (2 400 acre⋅ft) duzzaszt”. A “nagyobb gátak” 150 méternél (490 láb) magasabbak. A gátakkal foglalkozó világbizottság jelentése a “nagy” kategóriába sorolja azokat az 5 és 15 m (16 és 49 láb) közötti magasságú gátakat is, amelyek tározókapacitása meghaladja a 3 millió köbmétert (2,400 acre⋅ft). A vízenergia-gátak besorolhatók a “nagy belmagasságú” (30 méternél magasabb) és a “kis belmagasságú” (30 méternél alacsonyabb) gátak közé.

2021-ben az ICOLD gátak világregisztere 58 700 nagy gátrekordot tartalmaz.:6 A világ legmagasabb gátja a 305 m magas Jinping-I gát Kínában.

Kis gátak

A nagy gátakhoz hasonlóan a kis gátak is többféleképpen használhatók, például, de nem kizárólagosan, vízenergia-termelésre, árvízvédelemre és víztározásra. A kis gátak különösen hasznosak lehetnek a gazdaságokban a lefolyó víz összegyűjtésére későbbi felhasználásra, például a száraz évszakban. A kisméretű gátak az emberek kitelepítése nélkül is képesek hasznot termelni, és a kis, decentralizált vízerőművek segíthetik a fejlődő országok vidékfejlesztését. Csak az Egyesült Államokban körülbelül 2 000 000 vagy annál is több “kis” gát van, amelyek nem szerepelnek az Army Corps of Engineers nemzeti gátleltárában. A kis gátakról az állami szabályozó ügynökségek vezetnek nyilvántartást, ezért a kis gátakra vonatkozó információk szétszórtak és földrajzi lefedettségük egyenlőtlen.

Az országok világszerte fontosnak tartják a kis vízerőműveket (SHP) energiastratégiáik szempontjából, és az SHP-k iránti érdeklődés jelentősen megnőtt. Couto és Olden (2018) globális tanulmányt készített, és 82 891 működő vagy építés alatt álló kis vízerőművet (SHP) talált. Az SHP-k technikai definíciói, például a maximális termelési kapacitás, a gát magassága, a tározó területe stb. országonként eltérőek.

Nem joghatósági gátak

A gát akkor nem joghatósági, ha mérete (általában “kicsi”) kizárja, hogy bizonyos jogi előírások hatálya alá tartozzon. A gátak “joghatósági” vagy “nem joghatósági” kategóriába sorolásának technikai kritériumai helyenként eltérőek. Az Egyesült Államokban minden állam maga határozza meg, hogy mi minősül nem joghatósági gátnak. Colorado államban a nem joghatósági gát olyan gát, amely 100 hektár láb vagy annál kisebb kapacitású, legfeljebb 20 hektár felszíni területű víztározót hoz létre, és amelynek a 4.2.5.1. és 4.2.19. szabályban meghatározottak szerint mért magassága legfeljebb 10 láb. Ezzel szemben Új-Mexikó állam a joghatósági gátat úgy határozza meg, hogy az legalább 25 láb magas és több mint 15 hektár folyómétert tárol, vagy legalább 50 hektár folyómétert tárol, és legalább 6 láb magas (72-5-32 NMSA szakasz), ami arra utal, hogy azok a gátak, amelyek nem felelnek meg ezeknek a követelményeknek, nem joghatósági gátnak minősülnek. A legtöbb amerikai gát – 2,41 millió a 2,5 millió gátból – nem tartozik egyetlen hatóság joghatósága alá sem (azaz nem joghatósági gátak), és nem szerepelnek a gátak nemzeti jegyzékében sem.

A szabályozatlan kis gátak kockázatai

A kis gátak a nagy gátakhoz hasonló kockázatokkal járnak. Azonban a szabályozás hiánya (ellentétben a jobban szabályozott nagy gátakkal) és a kis gátak (azaz a nem joghatóság alá tartozó gátak) nyilvántartásának hiánya jelentős kockázatokhoz vezethet mind az emberek, mind az ökoszisztémák számára. Az USA Nemzeti Park Szolgálata (NPS) szerint például “a nem joghatósági gátak olyan szerkezetet jelentenek, amely nem felel meg a gátbiztonsági programokban való részvételhez szükséges, a gátbiztonsági szövetségi iránymutatásokban felsorolt minimális kritériumoknak. A nem joghatósági szerkezet nem kap veszélyességi besorolást, és nem veszik figyelembe az NPS gátbiztonsági programjának további követelményei vagy tevékenységei szempontjából”. A kis gátak egyenként is veszélyesek lehetnek (azaz meghibásodhatnak), de együttesen is, mivel a kis gátak halmaza egy folyó mentén vagy egy földrajzi területen belül megsokszorozhatja a kockázatokat. Graham 1999-es tanulmánya az 1960-1998 közötti, halálos áldozatokkal járó amerikai gátszakadásokról megállapította, hogy a 6,1 és 15 m közötti magasságú gátak (a kisebb gátak tipikus magassági tartománya) meghibásodása okozta a halálesetek 86%-át, a 6,1 m-nél alacsonyabb gátak meghibásodása pedig a halálesetek 2%-át. A nem joghatósági gátak azért jelenthetnek veszélyt, mert tervezésük, építésük, karbantartásuk és felügyeletük nem szabályozott. A tudósok megjegyezték, hogy több kutatásra van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük a kis gátak környezeti hatásait (pl. a folyó áramlásának, hőmérsékletének, üledékének, valamint növényi és állati sokféleségének megváltoztatására vonatkozó potenciáljukat).

A használat szerint

Szádgát

A szádgát olyan segédgát, amelyet az elsődleges gát által létrehozott tározó korlátozására építettek, akár a nagyobb vízmagasság és tárolás érdekében, akár a nagyobb hatékonyság érdekében a tározó kiterjedésének korlátozására. A segédgátat egy olyan mélyponton vagy “nyeregben” építik, amelyen keresztül a tározó egyébként kiszökne. Esetenként a tározót egy hasonló, gátnak nevezett szerkezettel korlátozzák, hogy megakadályozzák a közeli területek elárasztását. A gátakat általában a szántóföldek sekély tóból történő rekultivációjára használják, hasonlóan a gáthoz, amely egy folyó vagy patak mentén épített fal vagy gát, hogy megvédje a szomszédos földterületeket az áradástól.

Gát

A gát (néha “túlfolyógátnak” is nevezik) egy kis gát, amelyet gyakran használnak egy folyócsatornában, hogy vízkivételi célokra egy duzzasztott tavat hozzanak létre, és amely az áramlás mérésére vagy feltartóztatására is használható.

Forgát

Az ellenőrző gát olyan kis gát, amelyet az áramlási sebesség csökkentésére és a talajerózió szabályozására terveztek. Ezzel szemben a szárnygát olyan szerkezet, amely csak részben korlátozza a vízfolyást, gyorsabb csatornát hozva létre, amely ellenáll az üledék felhalmozódásának.

Sárazgát

A szárazgát, más néven árvízkésleltető építmény, az árvizek megfékezésére szolgál. Általában nem tart vissza vizet, és hagyja, hogy a csatorna szabadon folyjon, kivéve az olyan intenzív áramlási időszakokban, amelyek egyébként áradást okoznának a folyásirányban.

Diverziós gát

A terelőgátat úgy tervezték, hogy a folyó természetes folyásától teljesen vagy részben eltérítse. A vizet öntözés és/vagy vízenergia-termelés céljából csatornába vagy alagútba lehet terelni.

Földalatti gát

A földalatti gátakat arra használják, hogy a talajvizet felfogják és annak egészét vagy nagy részét a felszín alatt tárolják egy helyi területen történő hosszabb távú felhasználás céljából. Egyes esetekben azért is épülnek, hogy megakadályozzák a sós víz behatolását egy édesvízi víztartó rétegbe. A földalatti gátakat általában olyan területeken építik, ahol a vízkészletek minimálisak és hatékonyan kell tárolni, például sivatagokban és szigeteken, mint például a japán Okinawán található Fukuzato gát. Leggyakoribbak Afrika északkeleti részén és Brazília száraz területein, de használják őket az Egyesült Államok délnyugati részén, Mexikóban, Indiában, Németországban, Olaszországban, Görögországban, Franciaországban és Japánban is.

A földalatti gátaknak két típusa van: A “felszín alatti” és a “homok-tároló”. A felszín alatti gátat egy vízadó rétegtől (például szilárd alapkőzet) a felszín alatti vízadó rétegig vagy vízelvezető útvonalon keresztül építik. A gátak különböző anyagokból készülhetnek, például téglából, kőből, betonból, acélból vagy PVC-ből. Miután megépítették, a gát mögött tárolt víz megemeli a talajvízszintet, majd kutakkal kitermelik. A homoktározó gát egy szakaszosan, egy patak vagy wadi fölé épített gát. Erősnek kell lennie, mivel az árvizek átmossák a tetejét. Idővel a gát mögött homokrétegek halmozódnak fel, amelyek segítik a víz tárolását, és ami a legfontosabb, megakadályozzák a párolgást. A tárolt vizet kúttal, a gát testén keresztül, vagy egy lefolyócső segítségével lehet kivonni.

Folyógát

A faragógát jellemzően egy földtöltéses gát, amelyet a bányászati műveletek során keletkező, az érc értékes frakciójának a gazdaságtalan frakciótól való elválasztása után keletkező hordalék tárolására használnak. A hagyományos vízvisszatartó gátak is szolgálhatják ezt a célt, de a költségek miatt a zagytározó gát életképesebb. A vízvisszatartó gátakkal ellentétben a zagytározó gátakat az adott bánya élettartama alatt egymás után emelik. Általában egy alap- vagy indítógátat építenek, és ahogy az megtelik a hordalék és a víz keverékével, úgy emelik meg. A gát emeléséhez használt anyag lehet a hordalék (méretétől függően) és a talaj is.

Háromféle emelt gát létezik, az “upstream”, a “downstream” és a “centerline”, amelyek elnevezése a gerincnek az emelés során történő elmozdulásától függ. Az alkalmazott konkrét kialakítás a domborzati viszonyoktól, a geológiától, az éghajlattól, a hordalék típusától és a költségektől függ. A folyásirányban felfelé épített gát olyan trapéz alakú gátakból áll, amelyeket egy másik gát tetejére, de annak csúcsaira építenek, a csúcsot pedig a folyásirányban feljebb helyezik. Ezáltal egy viszonylag lapos alsó folyásirányú oldal és egy tagolt felső folyásirányú oldal jön létre, amelyet a zagytározóban lévő hordalékiszap támaszt meg. A folyásirány szerinti kialakítás a töltés egymást követő megemelésére utal, amely a töltést és a gerincet a folyásirányban lejjebb helyezi. A középvonalas gátnál a közvetlenül egymásra épített gátak egymás után következnek, miközben a töltés a folyásirány alatti oldalra kerül alátámasztásra, a folyásirány feletti oldalt pedig iszap támasztja alá.

Mivel a bányászati folyamatból származó mérgező vegyi anyagokat gyakran tárolják, a szivárgás megakadályozása érdekében vízhatlan béléssel látják el a gátakat. A stabilitás és a környezetvédelem érdekében is szabályozni kell az ülepítőmedencében a víz/iszap szintjét.

Anyag szerint

Acélgátak

Redridge acélgát, épült 1905-ben, Michigan

Az acélgát egy olyan, a 20. század eleje körül rövid ideig kísérletezett gáttípus, amelynek szerkezete acéllemezből (ferdén) és teherhordó gerendákból áll. Az állandó szerkezetnek szánt acélgátak egy (sikertelen) kísérlet voltak annak megállapítására, hogy ki lehet-e dolgozni egy olyan építési technikát, amely olcsóbb, mint a falazott, beton vagy földmunkák, de szilárdabb, mint a fából készült bölcsőgátak.

Fából készült gátak

Fából készült gát Michiganben, 1978

A fából készült gátakat az ipari forradalom korai szakaszában és a határ menti területeken széles körben használták az egyszerű és gyors építés miatt. A modern korban viszonylag rövid élettartamuk és a korlátozott építési magasságuk miatt ritkán épülnek, a fából készült gátakat folyamatosan nedvesen kell tartani, hogy a hordóhoz hasonlóan megőrizzék vízvisszatartó tulajdonságaikat és korlátozzák a rothadás okozta romlást. A fából készült gátak építése azokon a helyeken a leggazdaságosabb, ahol a fa bőséges, a cement drága vagy nehezen szállítható, és vagy alacsony vízszintű elterelő gátra van szükség, vagy a hosszú élettartam nem jelent problémát. A fából készült gátak egykor számosak voltak, különösen Észak-Amerika nyugati részén, de a legtöbbjük meghibásodott, földgátak alá rejtették őket, vagy teljesen új szerkezetekkel helyettesítették őket. A fából készült gátak két elterjedt változata a “bölcsőgát” és a “deszkagát” volt.

A fából készült bölcsőgátakat nehéz fából vagy faragott rönkökből építették a rönkházak mintájára, és a belső teret földdel vagy törmelékkel töltötték ki. A nehéz bölcsőszerkezet megtámasztotta a gát falát és a víz súlyát. A csobogógátak a 19. század végén és a 20. század elején a rönkök lefelé történő leúsztatásának elősegítésére használt fagerendás gátak voltak.

A “fadeszkás gátak” elegánsabb szerkezetek voltak, amelyek különböző építési módszereket alkalmaztak, nehéz faanyagokat használva a deszkák vízvisszatartó elrendezésének alátámasztására.

Egyéb típusok

Cofferdam

Egy kofferdam a Montgomery Point Lock and Dam zsilip építése során

A kofferdam olyan, általában ideiglenes akadály, amelyet azért építettek, hogy kizárják a vizet egy olyan területről, amely általában víz alatt van. Az általában fából, betonból vagy acéllemezből készült kaffergátakat arra használják, hogy lehetővé tegyék az állandó gátak, hidak és hasonló szerkezetek alapozását. A projekt befejezésekor a kaffergátat általában lebontják vagy eltávolítják, kivéve, ha a terület folyamatos karbantartást igényel. (Lásd még gát és támfal.)

A kofferdamok gyakori felhasználási területei közé tartozik a tengeri olajfúró platformok építése és javítása. Ilyen esetekben a kaffergátat acéllemezből gyártják és a víz alatt hegesztik a helyére. A térbe levegőt pumpálnak, amely kiszorítja a vizet, és száraz munkakörnyezetet biztosít a felszín alatt.

természetes gátak

A gátakat természetes geológiai erők is létrehozhatják. Lávagátak akkor jönnek létre, amikor a gyakran bazaltos lávafolyások megszakítják egy patak vagy tó kifolyójának útját, ami egy természetes gát kialakulását eredményezi. Erre példa az Uinkaret vulkáni mező 1,8 millió-10 ezer évvel ezelőtti kitörései, amelyek lávagátakat hoztak létre az Egyesült Államokban, Arizona északi részén található Colorado folyón. A legnagyobb ilyen tó mintegy 800 km (500 mi) hosszúra nőtt a gát meghibásodása előtt. A gleccsertevékenység természetes gátakat is kialakíthat, mint például a montanai Clark Fork folyónak a Cordilleran jégtakaró általi feltorlódása, amely az utolsó jégkorszak vége felé kialakította a 7 780 km2 -es Missoula gleccsertavat. A gleccserek által hátrahagyott moréna lerakódások szintén feltorlaszolhatják a folyókat, hogy tavakat alakítsanak ki, mint például a Flathead-tónál, szintén Montanában (lásd: moréna által feltorlaszolt tó).

A természeti katasztrófák, mint például a földrengések és földcsuszamlások gyakran hoznak létre földcsuszamlásgátakat a hegyvidéki régiókban, ahol a helyi geológia instabil. Történelmi példa erre az Usoi gát Tádzsikisztánban, amely elzárja a Murghab folyót, hogy létrehozza a Sarez-tavat. A maga 560 méteres magasságával ez a legmagasabb gát a világon, beleértve a természetes és mesterséges gátakat is. Egy újabb példa az Attabad-tó létrehozása egy földcsuszamlással a pakisztáni Hunza folyón.

A természetes gátak gyakran jelentős veszélyt jelentenek az emberi településekre és az infrastruktúrára. A keletkező tavak gyakran elárasztják a lakott területeket, míg a gát katasztrofális meghibásodása még nagyobb károkat okozhat, mint például a nyugat-wyomingi Gros Ventre földcsuszamlás 1927-es meghibásodása, amely Kelly városát elsöpörte, hat ember halálát okozva.

Hódgátak

A hódok gátakat hoznak létre elsősorban sárból és botokból, hogy elárasszanak egy adott lakható területet. Egy földterület elárasztásával a hódok a felszín alatt vagy közelében tudnak közlekedni, és viszonylag jól elrejtőzve vagy védve maradnak a ragadozóktól. Az elárasztott terület táplálékhoz való hozzáférést is lehetővé tesz a hódok számára, különösen télen.