Dam

Le dighe possono essere formate dall’uomo, da cause naturali, o anche dall’intervento della fauna selvatica come i castori. Le dighe create dall’uomo sono tipicamente classificate in base alle loro dimensioni (altezza), allo scopo previsto o alla struttura.

Per struttura

In base alla struttura e al materiale utilizzato, le dighe sono classificate come facilmente realizzabili senza materiali, dighe ad arco-gravità, dighe a terrapieno o dighe in muratura, con diversi sottotipi.

Dighe ad arco

Gordon Dam, Tasmania, è una diga ad arco.

Nella diga ad arco, la stabilità è ottenuta da una combinazione di azione dell’arco e della gravità. Se la faccia a monte è verticale, l’intero peso della diga deve essere portato alla fondazione dalla gravità, mentre la distribuzione della pressione idrostatica normale tra l’azione verticale a sbalzo e quella dell’arco dipende dalla rigidità della diga in direzione verticale e orizzontale. Quando la faccia a monte è inclinata la distribuzione è più complicata. La componente normale del peso dell’anello dell’arco può essere presa dall’azione dell’arco, mentre la pressione idrostatica normale sarà distribuita come descritto sopra. Per questo tipo di diga, supporti solidi e affidabili alle spalle (sia il contrafforte che la parete laterale del canyon) sono più importanti. Il luogo più desiderabile per una diga ad arco è un canyon stretto con pareti laterali ripide composte da roccia solida. La sicurezza di una diga ad arco dipende dalla forza delle spalle laterali, quindi non solo l’arco dovrebbe essere ben posizionato sulle pareti laterali ma anche il carattere della roccia dovrebbe essere attentamente ispezionato.

Daniel-Johnson Dam, Quebec, è una diga a contrafforti multipli.

Sono in uso due tipi di dighe ad arco singolo, cioè la diga ad angolo costante e quella a raggio costante. Il tipo a raggio costante impiega lo stesso raggio del fronte a tutte le altezze della diga, il che significa che man mano che il canale si restringe verso il fondo della diga, l’angolo centrale sotteso dal fronte della diga diventa più piccolo. Jones Falls Dam, in Canada, è una diga a raggio costante. In una diga ad angolo costante, conosciuta anche come diga a raggio variabile, questo angolo sotteso è mantenuto costante e la variazione della distanza tra le spalle a vari livelli è curata variando i raggi. Le dighe a raggio costante sono molto meno comuni delle dighe ad angolo costante. La diga Parker sul fiume Colorado è una diga ad arco ad angolo costante.

Un tipo simile è la diga a doppia curvatura o a guscio sottile. Wildhorse Dam vicino a Mountain City, Nevada, negli Stati Uniti è un esempio di questo tipo. Questo metodo di costruzione minimizza la quantità di cemento necessaria per la costruzione, ma trasmette grandi carichi alla fondazione e alle spalle. L’aspetto è simile a quello di una diga ad arco singolo, ma con una distinta curvatura verticale che le conferisce il vago aspetto di una lente concava vista da valle.

La diga ad arco multiplo consiste in un certo numero di dighe ad arco singolo con contrafforti in cemento come spalle di sostegno, come per esempio la diga Daniel-Johnson, Québec, Canada. La diga ad archi multipli non richiede così tanti contrafforti come il tipo a gravità cava, ma richiede una buona fondazione in roccia perché i carichi dei contrafforti sono pesanti.

Dighe a gravità

La diga Grand Coulee è un esempio di diga a gravità solida.

In una diga a gravità, la forza che tiene la diga in posizione contro la spinta dell’acqua è la gravità della Terra che tira verso il basso la massa della diga. L’acqua preme lateralmente (a valle) sulla diga, tendendo a rovesciare la diga ruotando intorno alla sua punta (un punto sul lato inferiore a valle della diga). Il peso della diga contrasta questa forza, tendendo a ruotare la diga nell’altro senso intorno alla sua punta. Il progettista si assicura che la diga sia abbastanza pesante che il peso della diga vinca questa gara. In termini ingegneristici, questo è vero ogni volta che la risultante delle forze di gravità che agiscono sulla diga e la pressione dell’acqua sulla diga agisce in una linea che passa a monte della punta della diga. Il progettista cerca di modellare la diga in modo che se si dovesse considerare la parte della diga al di sopra di qualsiasi altezza particolare come un’intera diga stessa, anche quella diga sarebbe tenuta in posizione dalla gravità, cioè, non c’è tensione nella faccia a monte della diga che tiene giù la cima della diga. Il progettista fa questo perché di solito è più pratico fare una diga di materiale essenzialmente solo ammucchiato piuttosto che far aderire il materiale contro la tensione verticale. La forma che impedisce la tensione nella faccia a monte elimina anche una tensione di compressione di bilanciamento nella faccia a valle, fornendo un’ulteriore economia.

Per questo tipo di diga, è essenziale avere una fondazione impervia con un’alta resistenza ai cuscinetti. Le fondazioni permeabili hanno una maggiore probabilità di generare pressioni di sollevamento sotto la diga. Le pressioni di sollevamento sono pressioni idrostatiche causate dalla pressione dell’acqua del bacino che spinge verso l’alto contro il fondo della diga. Se si generano pressioni di sollevamento abbastanza grandi, c’è il rischio di destabilizzare la diga a gravità in calcestruzzo.

Su un sito adatto, una diga a gravità può rivelarsi una migliore alternativa ad altri tipi di dighe. Se costruita su una solida base, la diga a gravità rappresenta probabilmente l’esempio meglio sviluppato di costruzione di dighe. Poiché la paura delle inondazioni è un forte motivatore in molte regioni, le dighe a gravità sono costruite in alcuni casi dove una diga ad arco sarebbe stata più economica.

Le dighe a gravità sono classificate come “solide” o “cave” e sono generalmente fatte di cemento o di muratura. La forma solida è la più usata delle due, anche se la diga cava è spesso più economica da costruire. La Grand Coulee Dam è una diga a gravità solida e la Braddock Locks & Dam è una diga a gravità cava.

Dighe ad arco-gravità

La Hoover Dam è un esempio di diga ad arco-gravità.

Una diga a gravità può essere combinata con una diga ad arco in una diga ad arco-gravità per aree con massicci flussi d’acqua ma meno materiale disponibile per una diga a gravità pura. La compressione della diga verso l’interno da parte dell’acqua riduce la forza laterale (orizzontale) che agisce sulla diga. Così, la forza gravitazionale richiesta dalla diga è ridotta, cioè la diga non ha bisogno di essere così massiccia. Questo permette di realizzare dighe più sottili e di risparmiare risorse.

Barrage

Lo sbarramento Koshi del Nepal

Una diga di sbarramento è un tipo speciale di diga che consiste in una linea di grandi porte che possono essere aperte o chiuse per controllare la quantità di acqua che passa la diga. Le paratoie sono collocate tra i pilastri laterali che sono responsabili di sostenere il carico d’acqua, e sono spesso utilizzate per controllare e stabilizzare il flusso d’acqua per i sistemi di irrigazione. Un esempio di questo tipo di diga è l’ormai dismessa Red Bluff Diversion Dam sul fiume Sacramento vicino a Red Bluff, California.

Le dighe che sono costruite alla foce dei fiumi o delle lagune per prevenire le incursioni delle maree o per utilizzare il flusso delle maree per l’energia di marea sono conosciute come dighe di marea.

Dighe d’argine

Le dighe a terra sono fatte di terra compattata, e sono di due tipi principali: “rock-fill” e “earth-fill”. Come le dighe a gravità in calcestruzzo, le dighe di terrapieno fanno affidamento sul loro peso per trattenere la forza dell’acqua.

Dighe di terrapieno in roccia

Gathright Dam in Virginia è una diga di terrapieno in roccia.

Le dighe di terrapieno sono argini di terra granulare compattata e drenante con una zona impervia. La terra utilizzata contiene spesso un’alta percentuale di particelle grandi, da cui il termine “rock-fill”. La zona impervia può essere sulla faccia a monte e fatta di muratura, cemento, membrana plastica, palancole d’acciaio, legno o altro materiale. La zona impervia può anche essere all’interno del terrapieno, nel qual caso si parla di “nucleo”. Nei casi in cui l’argilla è usata come materiale impermeabile, la diga è definita “composita”. Per prevenire l’erosione interna dell’argilla nel riempimento di roccia a causa delle forze di infiltrazione, il nucleo è separato utilizzando un filtro. I filtri sono terreni specificamente classificati progettati per prevenire la migrazione di particelle di terreno a grana fine. Quando il materiale da costruzione adatto è a portata di mano, il trasporto è ridotto al minimo, con conseguente risparmio di costi durante la costruzione. Le dighe in rock-fill sono resistenti ai danni dei terremoti. Tuttavia, un controllo di qualità inadeguato durante la costruzione può portare a una scarsa compattazione e alla presenza di sabbia nel terrapieno che può portare alla liquefazione del rock-fill durante un terremoto. Il potenziale di liquefazione può essere ridotto mantenendo il materiale suscettibile di essere saturato e fornendo un’adeguata compattazione durante la costruzione. Un esempio di diga in rock-fill è la diga New Melones in California o la diga Fierza in Albania.

Un nucleo che sta crescendo in popolarità è il calcestruzzo asfaltato. La maggior parte di queste dighe sono costruite con roccia e/o ghiaia come riempimento primario. Quasi 100 dighe di questo tipo sono state costruite in tutto il mondo da quando la prima diga è stata completata nel 1962. Tutte le dighe con nucleo in asfalto-calcestruzzo costruite finora hanno un eccellente record di prestazioni. Il tipo di asfalto utilizzato è un materiale viscoelastico-plastico che può adattarsi ai movimenti e alle deformazioni imposte all’argine nel suo insieme e all’assestamento della fondazione. Le proprietà flessibili dell’asfalto rendono tali dighe particolarmente adatte alle regioni sismiche.

Per la centrale idroelettrica di Moglicë in Albania, la compagnia elettrica norvegese Statkraft ha costruito una diga in roccia con nucleo in asfalto. Una volta completata nel 2018, la diga lunga 320 m, alta 150 m e larga 460 m sarà la più alta del mondo nel suo genere.

Dighe di rock-fill con facciata in cemento

Una diga di rock-fill con facciata in cemento (CFRD) è una diga di rock-fill con lastre di cemento sulla sua faccia a monte. Questo disegno fornisce la lastra di cemento come un muro impermeabile per prevenire le perdite e anche una struttura senza preoccupazioni per la pressione di sollevamento. Inoltre, il progetto CFRD è flessibile per la topografia, più veloce da costruire e meno costoso delle dighe di terra. Il concetto di CFRD è nato durante la corsa all’oro in California nel 1860, quando i minatori costruivano dighe in legno con riempimento in roccia per le operazioni di sbarramento. Il legname fu poi sostituito dal cemento quando il progetto fu applicato agli schemi di irrigazione e di alimentazione. Quando i progetti CFRD crebbero in altezza durante gli anni ’60, il riempimento fu compattato e i giunti orizzontali e verticali della lastra furono sostituiti con giunti verticali migliorati. Negli ultimi decenni, il progetto è diventato popolare.

Il CFRD più alto del mondo è la diga di Shuibuya in Cina, alta 233 m (764 piedi), completata nel 2008.

Dighe di terra

Le dighe di terra, chiamate anche dighe di terra, dighe di terra laminata o semplicemente dighe di terra, sono costruite come un semplice argine di terra ben compattata. Una diga in terra laminata omogenea è interamente costruita con un solo tipo di materiale, ma può contenere uno strato di drenaggio per raccogliere l’acqua di infiltrazione. Una diga in terra a zone ha parti distinte o zone di materiale diverso, tipicamente un guscio di materiale localmente abbondante con un nucleo di argilla impermeabile. I moderni argini in terra battuta impiegano zone di filtraggio e drenaggio per raccogliere e rimuovere l’acqua di infiltrazione e preservare l’integrità della zona del guscio a valle. Un metodo obsoleto di costruzione di dighe in terra a zone utilizzava un riempimento idraulico per produrre un nucleo impermeabile. Le dighe in terra laminata possono anche impiegare un rivestimento o un nucleo impermeabile alla maniera di una diga in rock-fill. La diga a nucleo congelato è una diga temporanea in terra usata occasionalmente alle alte latitudini facendo circolare un refrigerante attraverso i tubi all’interno della diga per mantenere una regione impermeabile di permafrost al suo interno.

Tarbela Dam è una grande diga sul fiume Indo in Pakistan, circa 50 km (31 mi) a nord-ovest di Islamabad. La sua altezza di 485 piedi (148 m) sopra il letto del fiume e il suo serbatoio di 95 miglia quadrate (250 km2) ne fanno la più grande diga in terra del mondo. L’elemento principale del progetto è un argine lungo 9.000 piedi (2.700 m) con un’altezza massima di 465 piedi (142 m). La diga ha utilizzato circa 200 milioni di metri cubi (152,8 milioni di metri cubi) di materiale di riempimento, il che la rende una delle più grandi strutture artificiali del mondo.

Perché le dighe di terra possono essere costruite con materiali locali, possono essere convenienti in regioni dove il costo di produzione o di trasporto del cemento sarebbe proibitivo.

Dighe a cresta fissa

Una diga a cresta fissa è una barriera di cemento attraverso un fiume. Le dighe a cresta fissa sono progettate per mantenere la profondità del canale per la navigazione. Presentano dei rischi per i diportisti che possono passarci sopra, in quanto sono difficili da individuare dall’acqua e creano correnti indotte che sono difficili da sfuggire.

Per dimensione

C’è variabilità, sia a livello mondiale che all’interno dei singoli paesi, come negli Stati Uniti, nel modo in cui vengono classificate le dighe di diverse dimensioni. Le dimensioni delle dighe influenzano i costi di costruzione, riparazione e rimozione e incidono sulla gamma potenziale delle dighe e sulla grandezza dei disturbi ambientali.

Grandi dighe

La Commissione Internazionale sulle Grandi Dighe (ICOLD) definisce una “grande diga” come “Una diga con un’altezza di 15 m (49 ft) o superiore dalle fondamenta più basse alla cresta o una diga tra 5 m (16 ft) metri e 15 metri con più di 3 milioni di metri cubi (2.400 acri⋅ft)”. Le “grandi dighe” sono più di 150 m (490 ft) di altezza. Il Rapporto della Commissione Mondiale sulle Dighe include anche nella categoria “grandi”, le dighe che hanno un’altezza tra i 5 e i 15 m (16 e 49 ft) con una capacità di invaso superiore a 3 milioni di metri cubi (2.400 acri⋅ft). Le dighe idroelettriche possono essere classificate come “ad alta testa” (più di 30 m di altezza) o “a bassa testa” (meno di 30 m di altezza).

Al 2021, il Registro Mondiale delle Dighe dell’ICOLD contiene 58.700 record di grandi dighe.La diga più alta del mondo è la Jinping-I Dam in Cina, alta 305 m.

Piccole dighe

Come le grandi dighe, le piccole dighe hanno molteplici usi, come, ma non solo, la produzione di energia idroelettrica, la protezione dalle inondazioni e lo stoccaggio dell’acqua. Le piccole dighe possono essere particolarmente utili nelle fattorie per catturare il deflusso per un uso successivo, per esempio, durante la stagione secca. Le dighe su piccola scala hanno il potenziale per generare benefici senza dislocare le persone, e le piccole dighe idroelettriche decentralizzate possono aiutare lo sviluppo rurale nei paesi in via di sviluppo. Solo negli Stati Uniti, ci sono circa 2.000.000 o più dighe “piccole” che non sono incluse nell’inventario nazionale delle dighe dell’Army Corps of Engineers. I registri delle piccole dighe sono tenuti dalle agenzie statali di regolamentazione e quindi le informazioni sulle piccole dighe sono disperse e disomogenee nella copertura geografica.

I paesi di tutto il mondo considerano le piccole centrali idroelettriche (SHP) importanti per le loro strategie energetiche, e c’è stato un notevole aumento di interesse per le SHP. Couto e Olden (2018) hanno condotto uno studio globale e hanno trovato 82.891 piccole centrali idroelettriche (SHP) in funzione o in costruzione. Le definizioni tecniche degli SHP, come la loro capacità massima di generazione, l’altezza della diga, l’area del serbatoio, ecc. variano da paese a paese.

Dighe non giurisdizionali

Una diga è non giurisdizionale quando le sue dimensioni (di solito “piccole”) la escludono dall’essere soggetta a determinate norme legali. I criteri tecnici per classificare una diga come “giurisdizionale” o “non giurisdizionale” variano a seconda del luogo. Negli Stati Uniti, ogni stato definisce cosa costituisce una diga non giurisdizionale. Nello stato del Colorado una diga non giurisdizionale è definita come una diga che crea un serbatoio con una capacità di 100 acri-piede o inferiore, una superficie di 20 acri o inferiore e con un’altezza misurata secondo le regole 4.2.5.1. e 4.2.19 di 10 piedi o inferiore. Al contrario, lo stato del New Mexico definisce una diga giurisdizionale come una diga di 25 piedi o più alta e che immagazzina più di 15 acri-piede o una diga che immagazzina 50 acri-piede o più grande ed è sei piedi o più in altezza (sezione 72-5-32 NMSA), suggerendo che le dighe che non soddisfano questi requisiti sono non giurisdizionali. La maggior parte delle dighe statunitensi, 2,41 milioni su un totale di 2,5 milioni di dighe, non sono sotto la giurisdizione di alcuna agenzia pubblica (cioè, sono non giurisdizionali), né sono elencate nell’Inventario Nazionale delle Dighe (NID).

Rischi delle piccole dighe non regolamentate

Le piccole dighe corrono rischi simili alle grandi dighe. Tuttavia, l’assenza di regolamentazione (a differenza delle grandi dighe più regolamentate) e di un inventario delle piccole dighe (cioè quelle non giurisdizionali) può portare a rischi significativi sia per gli esseri umani che per gli ecosistemi. Per esempio, secondo l’US National Park Service (NPS), “Non-giurisdizionale- significa una struttura che non soddisfa i criteri minimi, come elencati nelle linee guida federali per la sicurezza delle dighe, per essere inclusa nei programmi di sicurezza delle dighe. La struttura non giurisdizionale non riceve una classificazione di pericolo e non è considerata per qualsiasi ulteriore requisito o attività sotto il programma di sicurezza della diga NPS.” Le piccole dighe possono essere pericolose individualmente (cioè, possono fallire), ma anche collettivamente, poiché un’aggregazione di piccole dighe lungo un fiume o in un’area geografica può moltiplicare i rischi. Lo studio di Graham del 1999 sui cedimenti di dighe statunitensi che hanno provocato vittime nel periodo 1960-1998 ha concluso che il cedimento di dighe di altezza compresa tra 6,1 e 15 m (la gamma di altezza tipica delle dighe più piccole) ha causato l’86% dei decessi, mentre il cedimento di dighe di altezza inferiore a 6,1 m ha causato il 2% dei decessi. Le dighe non giurisdizionali possono rappresentare un pericolo perché la loro progettazione, costruzione, manutenzione e sorveglianza non è regolamentata. Gli studiosi hanno notato che sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio l’impatto ambientale delle piccole dighe (per esempio, il loro potenziale di alterare il flusso, la temperatura, i sedimenti e la diversità animale e vegetale di un fiume).

Per uso

Diga a sella

Una diga a sella è una diga ausiliaria costruita per confinare il bacino creato da una diga primaria o per permettere una maggiore elevazione dell’acqua e lo stoccaggio o per limitare l’estensione di un bacino per una maggiore efficienza. Una diga ausiliaria è costruita in un punto basso o “sella” attraverso la quale il serbatoio potrebbe altrimenti fuoriuscire. Occasionalmente, un serbatoio è contenuto da una struttura simile chiamata diga per prevenire l’inondazione dei terreni vicini. Le dighe sono comunemente usate per la bonifica di terreni arabili da un lago poco profondo, simile a un argine, che è un muro o un argine costruito lungo un fiume o un torrente per proteggere i terreni adiacenti dalle inondazioni.

Weir

Una diga (a volte chiamata “overflow dam”) è una piccola diga che viene spesso utilizzata in un canale fluviale per creare un lago di raccolta a scopo di estrazione dell’acqua e che può essere utilizzata anche per la misurazione o il ritardamento del flusso.

Diga di controllo

Una diga di controllo è una piccola diga progettata per ridurre la velocità del flusso e controllare l’erosione del suolo. Al contrario, una diga ad ali è una struttura che limita solo parzialmente un corso d’acqua, creando un canale più veloce che resiste all’accumulo di sedimenti.

Diga secca

Una diga a secco, nota anche come struttura ritardante delle inondazioni, è progettata per controllare le inondazioni. Normalmente non trattiene l’acqua e permette al canale di scorrere liberamente, tranne durante i periodi di flusso intenso che altrimenti causerebbero inondazioni a valle.

Diga di deviazione

Una diga deviatrice è progettata per deviare tutto o una parte del flusso di un fiume dal suo corso naturale. L’acqua può essere reindirizzata in un canale o tunnel per l’irrigazione e/o la produzione di energia idroelettrica.

Diga sotterranea

Le dighe sotterranee sono usate per intrappolare le acque sotterranee e immagazzinarle tutte o la maggior parte sotto la superficie per un uso esteso in un’area localizzata. In alcuni casi sono anche costruite per prevenire l’intrusione di acqua salata in una falda d’acqua dolce. Le dighe sotterranee sono tipicamente costruite in aree dove le risorse idriche sono minime e devono essere immagazzinate in modo efficiente, come nei deserti e sulle isole come la diga di Fukuzato a Okinawa, Giappone. Sono più comuni nell’Africa nord-orientale e nelle zone aride del Brasile, mentre vengono usate anche negli Stati Uniti sud-occidentali, in Messico, India, Germania, Italia, Grecia, Francia e Giappone.

Ci sono due tipi di dighe sotterranee: “sub-superficiale” e un “deposito di sabbia”. Una diga sub-superficiale è costruita attraverso una falda acquifera o un percorso di drenaggio da uno strato impervio (come una solida roccia di base) fino a poco sotto la superficie. Possono essere costruite con una varietà di materiali che includono mattoni, pietre, cemento, acciaio o PVC. Una volta costruita, l’acqua immagazzinata dietro la diga alza la falda e viene poi estratta con dei pozzi. Una diga di stoccaggio della sabbia è uno sbarramento costruito a tappe attraverso un torrente o un wadi. Deve essere forte, perché le inondazioni si riverseranno sulla sua cresta. Con il tempo, la sabbia si accumula in strati dietro la diga, il che aiuta a conservare l’acqua e, soprattutto, a prevenire l’evaporazione. L’acqua immagazzinata può essere estratta con un pozzo, attraverso il corpo della diga, o per mezzo di un tubo di scarico.

Diga di scarico

Una diga per gli sterili è tipicamente una diga in terra battuta usata per immagazzinare gli sterili, che vengono prodotti durante le operazioni minerarie dopo aver separato la frazione preziosa dalla frazione antieconomica di un minerale. Le dighe convenzionali di ritenzione dell’acqua possono servire a questo scopo, ma a causa del costo, una diga per gli sterili è più conveniente. A differenza delle dighe di ritenzione dell’acqua, una diga per gli sterili viene innalzata in successione durante la vita di una particolare miniera. In genere si costruisce una diga di base o di partenza, e man mano che si riempie con una miscela di sterili e acqua, viene innalzata. Il materiale usato per innalzare la diga può includere gli sterili (a seconda delle loro dimensioni) insieme al terreno.

Ci sono tre disegni di diga per sterili innalzati, il “upstream”, il “downstream” e il “centerline”, chiamati in base al movimento della cresta durante il sollevamento. Il progetto specifico utilizzato dipende dalla topografia, dalla geologia, dal clima, dal tipo di sterili e dai costi. Una diga per sterili a monte consiste in terrapieni trapezoidali costruiti sopra, ma con la punta alla cresta di un altro, spostando la cresta più a monte. Questo crea un lato a valle relativamente piatto e un lato a monte frastagliato che è sostenuto dai fanghi di scarto nel bacino di raccolta. La progettazione a valle si riferisce al successivo innalzamento del terrapieno che posiziona il riempimento e la cresta più a valle. Una diga centrale ha argini sequenziali costruiti direttamente uno sopra l’altro, mentre il riempimento è posto sul lato a valle per il sostegno e i fanghi sostengono il lato a monte.

Perché le dighe per gli sterili spesso conservano sostanze chimiche tossiche provenienti dal processo minerario, hanno un rivestimento impermeabile per evitare infiltrazioni. I livelli dell’acqua e dei fanghi nel bacino di decantazione devono essere gestiti anche per la stabilità e l’ambiente.

Per materiale

Dighe in acciaio

Diga d’acciaio di Redridge, costruita nel 1905, Michigan

Una diga d’acciaio è un tipo di diga sperimentata brevemente intorno all’inizio del XX secolo che utilizza come struttura un rivestimento in acciaio (ad angolo) e travi portanti. Intese come strutture permanenti, le dighe d’acciaio erano un esperimento (fallito) per determinare se una tecnica di costruzione poteva essere concepita che fosse più economica della muratura, del cemento o delle costruzioni in terra, ma più robusta delle dighe di legno.

Dighe di legno

Una diga di legno in Michigan, 1978

Le dighe di legno erano molto usate nella prima parte della rivoluzione industriale e nelle zone di frontiera grazie alla facilità e velocità di costruzione. Raramente costruite in tempi moderni a causa della loro durata relativamente breve e dell’altezza limitata a cui possono essere costruite, le dighe di legno devono essere mantenute costantemente bagnate per mantenere le loro proprietà di ritenzione dell’acqua e limitare il deterioramento da marciume, come una botte. Le località in cui le dighe di legno sono più economiche da costruire sono quelle in cui il legname è abbondante, il cemento è costoso o difficile da trasportare, ed è necessaria una diga di deviazione a testa bassa o la longevità non è un problema. Le dighe di legno una volta erano numerose, specialmente nel Nord America occidentale, ma la maggior parte sono fallite, sono state nascoste sotto terrapieni, o sono state sostituite con strutture completamente nuove. Due varianti comuni di dighe di legno erano il “presepe” e la “tavola”.

Le dighe di presepe erano costruite con legni pesanti o tronchi lavorati alla maniera di una casa di legno e l’interno riempito con terra o macerie. La pesante struttura del presepe sosteneva il fronte della diga e il peso dell’acqua. Le dighe a spruzzo erano dighe a prese di legno usate per aiutare i tronchi a galleggiare a valle alla fine del XIX e all’inizio del XX secolo.

Le “dighe a tavole di legno” erano strutture più eleganti che impiegavano una varietà di metodi di costruzione usando legname pesante per sostenere una disposizione di tavole che tratteneva l’acqua.

Altri tipi

Cofferdams

Un cofferdam durante la costruzione di chiuse alla Montgomery Point Lock and Dam

Un cofferdam è una barriera, di solito temporanea, costruita per escludere l’acqua da un’area che è normalmente sommersa. Fatto comunemente di legno, cemento o palancole d’acciaio, i cofferdams sono usati per permettere la costruzione sulle fondamenta di dighe permanenti, ponti e strutture simili. Quando il progetto è completato, il cofferdam di solito viene demolito o rimosso, a meno che l’area non richieda una manutenzione continua. (Vedi anche strada rialzata e muro di contenimento.)

Usi comuni per i cofferdams includono la costruzione e la riparazione di piattaforme petrolifere offshore. In questi casi il cofferdam è fabbricato in lamiera d’acciaio e saldato in posizione sotto l’acqua. L’aria viene pompata nello spazio, spostando l’acqua e permettendo un ambiente di lavoro asciutto sotto la superficie.

Dighe naturali

Le dighe possono anche essere create da forze geologiche naturali. Le dighe di lava si formano quando i flussi di lava, spesso basaltici, intercettano il percorso di un torrente o lo sbocco di un lago, con la conseguente creazione di un bacino naturale. Un esempio potrebbero essere le eruzioni del campo vulcanico di Uinkaret circa 1,8 milioni-10.000 anni fa, che crearono dighe di lava sul fiume Colorado nel nord dell’Arizona negli Stati Uniti. Il più grande lago di questo tipo crebbe fino a circa 800 km (500 mi) di lunghezza prima del cedimento della sua diga. L’attività glaciale può anche formare dighe naturali, come lo sbarramento del Clark Fork nel Montana da parte dello strato di ghiaccio Cordilleran, che formò il lago glaciale Missoula di 7.780 km2 (3.000 sq mi) verso la fine dell’ultima era glaciale. I depositi morenici lasciati dai ghiacciai possono anche arginare i fiumi per formare laghi, come al Flathead Lake, sempre nel Montana (vedi Lago arginato dalle morene).

I disastri naturali come terremoti e frane creano frequentemente dighe di frana in regioni montuose con geologia locale instabile. Esempi storici includono la diga Usoi in Tagikistan, che blocca il fiume Murghab per creare il lago Sarez. Con i suoi 560 m di altezza, è la diga più alta del mondo, comprese le dighe naturali e artificiali. Un esempio più recente è la creazione del lago Attabad da una frana sul fiume Hunza in Pakistan.

Le dighe naturali spesso rappresentano un pericolo significativo per gli insediamenti umani e le infrastrutture. I laghi risultanti spesso inondano le aree abitate, mentre un cedimento catastrofico della diga potrebbe causare danni ancora maggiori, come il cedimento della frana Gros Ventre del Wyoming occidentale nel 1927, che spazzò via la città di Kelly provocando la morte di sei persone.

Dighe di castoro

I castori creano dighe principalmente con fango e bastoni per inondare una particolare area abitabile. Inondando un pezzo di terra, i castori possono navigare sotto o vicino alla superficie e rimanere relativamente ben nascosti o protetti dai predatori. La regione allagata permette anche ai castori di accedere al cibo, soprattutto durante l’inverno.