Zapora

Tamy mogą być tworzone przez człowieka, z przyczyn naturalnych, a nawet w wyniku interwencji dzikich zwierząt, takich jak bobry. Tamy stworzone przez człowieka są zazwyczaj klasyfikowane według ich wielkości (wysokości), przeznaczenia lub struktury.

Według struktury

W oparciu o strukturę i zastosowany materiał, tamy są klasyfikowane jako łatwo tworzone bez materiałów, tamy łukowo-grawitacyjne, tamy nasypowe lub tamy murowane, z kilkoma podtypami.

Tamy łukowe

Gordon Dam, Tasmania, jest zaporą łukową.

W zaporze łukowej stabilność uzyskuje się dzięki połączeniu działania łuku i grawitacji. Jeśli czoło zapory jest pionowe, cały ciężar zapory musi być przeniesiony do fundamentu przez grawitację, podczas gdy rozkład normalnego ciśnienia hydrostatycznego pomiędzy pionowym wspornikiem a działaniem łuku zależy od sztywności zapory w kierunku pionowym i poziomym. Gdy czoło w górę rzeki jest nachylone, rozkład jest bardziej skomplikowany. Normalna składowa ciężaru pierścienia łukowego może zostać przejęta przez działanie łuku, podczas gdy normalne ciśnienie hydrostatyczne zostanie rozłożone w sposób opisany powyżej. W przypadku tego typu zapór ważniejsze są solidne i niezawodne podpory na przyczółkach (albo skarpa albo ściana boczna kanionu). Najbardziej pożądanym miejscem dla zapory łukowej jest wąski kanion o stromych ścianach bocznych zbudowanych z litej skały. Bezpieczeństwo zapory łukowej zależy od wytrzymałości przyczółków ścian bocznych, dlatego też łuk powinien być nie tylko dobrze osadzony na ścianach bocznych, ale również charakter skały powinien być dokładnie sprawdzony.

Zapora Daniel-Johnson w Quebecu jest zaporą o wielu łukach przyporowych.

W użyciu są dwa typy zapór jednołukowych, a mianowicie zapora o stałym kącie i o stałym promieniu. Typ constant-radius wykorzystuje ten sam promień czoła na wszystkich wysokościach zapory, co oznacza, że w miarę jak kanał staje się coraz węższy w kierunku dna zapory, kąt środkowy odejmowany przez czoło zapory staje się mniejszy. Zapora Jones Falls w Kanadzie jest zaporą o stałym promieniu. W tamach o stałym kącie, zwanych również tamami o zmiennym promieniu, kąt ten jest utrzymywany na stałym poziomie, a różnice w odległości pomiędzy przyczółkami na różnych poziomach są uwzględniane poprzez zmianę promienia. Zapory o stałym promieniu są znacznie rzadziej spotykane niż zapory o stałym kącie. Zapora Parker na rzece Kolorado jest zaporą łukową o stałym kącie obrotu.

Podobnym typem jest zapora o podwójnej krzywiźnie lub zapora cienkościenna. Przykładem tego typu jest Wildhorse Dam w pobliżu Mountain City, Nevada, w Stanach Zjednoczonych. Ta metoda konstrukcji minimalizuje ilość betonu potrzebnego do budowy, ale przenosi duże obciążenia na fundamenty i przyczółki. Wygląd jest podobny do zapory jednomostowej, ale z wyraźną pionową krzywizną, co nadaje jej niejasny wygląd wklęsłej soczewki widzianej z dołu rzeki.

Zapora wielomostowa składa się z wielu zapór jednomostowych z betonowymi przyczółkami jako przyczółkami wspierającymi, jak na przykład zapora Daniel-Johnson Dam, Québec, Kanada. Zapora wielomostowa nie wymaga tak wielu podpór jak typ grawitacyjny, ale wymaga dobrego fundamentu skalnego, ponieważ obciążenia podpór są duże.

Zapory grawitacyjne

Tama Grand Coulee jest przykładem solidnej tamy grawitacyjnej.

W tamie grawitacyjnej siłą, która utrzymuje tamę w miejscu przed parciem wody, jest grawitacja ziemska ciągnąca w dół masę tamy. Woda naciska bocznie (w dół rzeki) na tamę, dążąc do jej przewrócenia poprzez obrót wokół palca (punkt na dole tamy). Ciężar tamy przeciwdziała tej sile, dążąc do obrócenia tamy w drugą stronę, wokół jej palca. Projektant zapewnia, że zapora jest na tyle ciężka, że jej ciężar wygrywa tę rywalizację. W kategoriach inżynierskich jest to prawdą, gdy wypadkowa sił grawitacji działających na zaporę i ciśnienia wody na zaporę działa w linii przechodzącej w górę rzeki od palca zapory. Projektant stara się tak ukształtować zaporę, że gdyby uznać część zapory znajdującą się powyżej jakiejś konkretnej wysokości za całą zaporę, to ta zapora również byłaby utrzymywana w miejscu przez grawitację, tzn. nie ma żadnego napięcia w górnej części zapory, które utrzymywałoby górną część zapory w dół. Projektant robi to, ponieważ zwykle praktyczniej jest zrobić zaporę z materiału, który jest po prostu spiętrzony, niż sprawić, by materiał sklejał się z pionowymi naprężeniami. Kształt, który zapobiega naprężeniom w górnej części tamy, eliminuje również naprężenia ściskające w dolnej części tamy, zapewniając dodatkowe oszczędności.

Dla tego typu tamy istotne jest posiadanie nieprzepuszczalnego fundamentu o wysokiej wytrzymałości na obciążenia. Fundamenty przepuszczalne mają większe prawdopodobieństwo generowania pod zaporą ciśnień wznoszących. Ciśnienia podnoszące to ciśnienia hydrostatyczne spowodowane przez ciśnienie wody w zbiorniku napierające na dno zapory. Jeśli generowane są wystarczająco duże ciśnienia podnoszące, istnieje ryzyko destabilizacji betonowej zapory grawitacyjnej.

W odpowiednim miejscu zapora grawitacyjna może okazać się lepszą alternatywą dla innych typów zapór. Gdy jest zbudowana na solidnym fundamencie, zapora grawitacyjna stanowi prawdopodobnie najlepiej rozwinięty przykład budowy zapór. Ponieważ strach przed powodzią jest silnym motywatorem w wielu regionach, zapory grawitacyjne są budowane w niektórych przypadkach, gdzie zapora łukowa byłaby bardziej ekonomiczna.

Zapory grawitacyjne są klasyfikowane jako „stałe” lub „puste” i są zazwyczaj wykonane z betonu lub muru. Forma stała jest częściej używana z tych dwóch, chociaż zapora wydrążona jest często bardziej ekonomiczna w budowie. Grand Coulee Dam jest solidną zaporą grawitacyjną, a Braddock Locks & Dam jest pustą zaporą grawitacyjną.

Zapory łukowo-grawitacyjne

Zapora Hoovera jest przykładem zapory łukowo-grawitacyjnej.

Zapora grawitacyjna może być połączona z zaporą łukową w zaporę łukowo-grawitacyjną dla obszarów o ogromnych ilościach przepływu wody, ale mniejszej ilości materiału dostępnego dla czystej zapory grawitacyjnej. Ściskanie tamy do wewnątrz przez wodę zmniejsza siłę boczną (poziomą) działającą na tamę. W ten sposób siła grawitacyjna wymagana przez zaporę jest mniejsza, tzn. zapora nie musi być tak masywna. Umożliwia to budowę cieńszych zapór i oszczędza zasoby.

Zapory

Zapora Koshi w Nepalu

Tama zaporowa jest specjalnym rodzajem zapory, która składa się z linii dużych bramek, które mogą być otwierane lub zamykane w celu kontrolowania ilości wody przepływającej przez zaporę. Są one często używane do kontrolowania i stabilizowania przepływu wody w systemach nawadniających. Przykładem tego typu zapory jest obecnie wycofana z eksploatacji zapora Red Bluff Diversion Dam na rzece Sacramento w pobliżu Red Bluff w Kalifornii.

Zapory, które są budowane u ujścia rzek lub lagun, aby zapobiec wtargnięciu pływów lub wykorzystać przepływ pływów do produkcji energii pływowej, są znane jako zapory pływowe.

Zapory nasypowe

Embankment dams are made of compacted earth, and are of two main types: „rock-fill” i „earth-fill”. Podobnie jak betonowe zapory grawitacyjne, zapory nasypowe opierają się na swojej masie w celu powstrzymania siły wody.

Zasypane zapory nasypowe

Zasypana zapora Gathright w Wirginii jest nasypaną zaporą nasypową.

Zasypane zapory nasypowe to nasypy z zagęszczonej, sypkiej ziemi ziarnistej ze strefą nieprzepuszczalną. Stosowana ziemia często zawiera wysoki procent dużych cząstek, stąd określenie „rock-fill”. Strefa nieprzepuszczalna może znajdować się po stronie przedniej i być wykonana z muru, betonu, membrany z tworzywa sztucznego, pali z blachy stalowej, drewna lub innego materiału. Strefa nieprzepuszczalna może również znajdować się wewnątrz nasypu, w takim przypadku określa się ją mianem „rdzenia”. W przypadkach, gdy jako materiał nieprzepuszczalny stosowana jest glina, zaporę określa się mianem zapory „kompozytowej”. Aby zapobiec wewnętrznej erozji gliny do wypełnienia skalnego spowodowanej siłami przesiąkania, rdzeń jest oddzielony za pomocą filtra. Filtry są to grunty o specjalnym uziarnieniu, które zapobiegają migracji drobnoziarnistych cząstek gleby. Gdy odpowiedni materiał budowlany jest dostępny, transport jest ograniczony do minimum, co prowadzi do oszczędności kosztów podczas budowy. Zapory z wypełnieniem skalnym są odporne na uszkodzenia spowodowane trzęsieniami ziemi. Jednakże, nieodpowiednia kontrola jakości podczas budowy może prowadzić do słabego zagęszczenia i piasku w nasypie, co może prowadzić do upłynnienia wypełnienia skalnego podczas trzęsienia ziemi. Potencjał upłynnienia można zmniejszyć, nie dopuszczając do nasycenia podatnego materiału i zapewniając odpowiednie zagęszczenie podczas budowy. Przykładem zapory z wypełnieniem skalnym jest New Melones Dam w Kalifornii lub Fierza Dam w Albanii.

Rdzeniem, który zyskuje coraz większą popularność jest beton asfaltowy. Większość tego typu zapór jest budowana z wykorzystaniem skał i/lub żwiru jako podstawowego wypełnienia. Od czasu wybudowania pierwszej zapory tego typu w 1962 roku na świecie powstało już prawie 100 zapór tego typu. Wszystkie zbudowane do tej pory zapory z rdzeniem asfaltobetonowym mają bardzo dobre wyniki. Zastosowany asfalt jest materiałem lepkosprężysto-plastycznym, który dostosowuje się do ruchów i odkształceń nasypu jako całości oraz do osiadania fundamentu. Elastyczne właściwości asfaltu sprawiają, że takie zapory szczególnie dobrze sprawdzają się w rejonach występowania trzęsień ziemi.

Dla elektrowni wodnej Moglicë w Albanii norweski koncern energetyczny Statkraft zbudował zaporę z rdzeniem asfaltowym typu rock-fill. Po ukończeniu w 2018 roku zapora o długości 320 m, wysokości 150 m i szerokości 460 m ma być najwyższym tego typu obiektem na świecie.

Zapory skalne z betonową ścianą

Zapora skalna z betonową ścianą (CFRD) to zapora skalna z płytami betonowymi na górnej ścianie. Ta konstrukcja zapewnia płytę betonową jako nieprzepuszczalną ścianę zapobiegającą przeciekom, a także konstrukcję bez obaw o ciśnienie unoszenia. Ponadto projekt WSO jest elastyczny w odniesieniu do topografii, szybszy w budowie i mniej kosztowny niż zapory ziemne. Koncepcja CFRD powstała w czasie kalifornijskiej gorączki złota w latach 60-tych XIX wieku, kiedy to górnicy budowali zapory z drewna wypełnione kamieniem. Drewno zostało później zastąpione betonem, a konstrukcja ta została zastosowana do nawadniania i systemów energetycznych. W latach 60-tych, kiedy konstrukcje CFRD zwiększały swoją wysokość, wypełnienia zostały zagęszczone, a poziome i pionowe połączenia płyt zostały zastąpione ulepszonymi połączeniami pionowymi. W ciągu ostatnich kilku dekad konstrukcja ta stała się popularna.

Najwyższą zaporą CFRD na świecie jest 233-metrowa (764 stóp) zapora Shuibuya w Chinach, ukończona w 2008 roku.

Zapory ziemne

Zapory ziemne, zwane także zaporami ziemnymi, zaporami ziemnymi walcowanymi lub po prostu zaporami ziemnymi, są budowane jako prosty nasyp z dobrze zagęszczonej ziemi. Jednorodna zapora ziemna zbudowana jest w całości z jednego rodzaju materiału, ale może zawierać warstwę drenażową do zbierania wody przesiąkowej. Zapora ziemna strefowa ma wyraźne części lub strefy z odmiennych materiałów, zazwyczaj jest to powłoka z lokalnie bogatego materiału z wodoszczelnym rdzeniem z gliny. Nowoczesne nasypy strefowe wykorzystują strefy filtrów i drenażu do zbierania i usuwania wody odpływowej oraz zachowania integralności strefy skorupy znajdującej się poniżej. Przestarzała metoda budowy zapór ziemnych strefowych wykorzystywała wypełnienie hydrauliczne do wytworzenia wodoszczelnego rdzenia. Tamy z ziemi zwiniętej mogą również wykorzystywać wodoszczelną okładzinę lub rdzeń w sposób podobny do tamy z wypełnieniem skalnym. The frozen-core dam is a temporary earth dam occasionally used in high latitudes by circulating a coolant is through pipes inside the dam to maintain a watertight region of permafrost within it.

Tarbela Dam is a large dam on the Indus River in Pakistan, about 50 km (31 mi) northwest of Islamabad. Jej wysokość 485 stóp (148 m) nad dnem rzeki i zbiornik o powierzchni 95 m² (250 km2) czynią ją największą ziemną zaporą na świecie. Głównym elementem projektu jest nasyp o długości 2 700 m (9000 stóp) i maksymalnej wysokości 465 stóp (142 m). Do budowy zapory wykorzystano około 200 milionów jardów sześciennych (152,8 miliona metrów sześciennych) materiału wypełniającego, co czyni ją jedną z największych na świecie konstrukcji wykonanych przez człowieka.

Ponieważ zapory ziemne mogą być budowane z lokalnych materiałów, mogą być opłacalne w regionach, w których koszty produkcji lub sprowadzania betonu byłyby zbyt wysokie.

Zapory o stałym wzniesieniu

A fixed-crest dams is a concrete barrier across a river. Zapory o stałej wysokości są zaprojektowane w celu utrzymania głębokości w kanale dla żeglugi. Stanowią one ryzyko dla żeglarzy, którzy mogą podróżować nad nimi, ponieważ są trudne do zauważenia z wody i tworzą prądy indukowane, które są trudne do ucieczki.

Według rozmiaru

Istnieje zmienność, zarówno na całym świecie, jak i w poszczególnych krajach, takich jak Stany Zjednoczone, w jaki sposób tamy o różnych rozmiarach są kategoryzowane. Rozmiar tamy wpływa na koszty budowy, naprawy i usunięcia oraz wpływa na potencjalny zakres i wielkość zakłóceń środowiskowych.

Duże tamy

Międzynarodowa Komisja ds. Dużych Zapór (ICOLD) definiuje „dużą zaporę” jako „Zaporę o wysokości 15 m (49 stóp) lub większej od najniższego fundamentu do szczytu lub zaporę o wysokości od 5 m (16 stóp) metrów do 15 metrów, która gromadzi więcej niż 3 miliony metrów sześciennych (2400 akrów)”. „Duże zapory” to zapory o wysokości ponad 150 m (490 stóp). Zapór Wodnych zalicza do kategorii „dużych” zapory, które mają wysokość od 5 do 15 m (16 do 49 stóp) i pojemność zbiornika powyżej 3 milionów metrów sześciennych (2,400 akrów). Tamy hydroenergetyczne mogą być klasyfikowane jako „wysokowysokie” (o wysokości większej niż 30 m) lub „niskowysokie” (o wysokości mniejszej niż 30 m).

As of 2021, ICOLD’s World Register of Dams contains 58,700 large dam records.Najwyższą tamą na świecie jest 305-metrowa (1 001 stóp) Jinping-I Dam w Chinach.

Małe tamy

Tak jak w przypadku dużych tam, małe tamy mają wiele zastosowań, takich jak, ale nie ograniczonych do produkcji energii wodnej, ochrony przeciwpowodziowej i magazynowania wody. Małe tamy mogą być szczególnie przydatne w gospodarstwach rolnych do przechwytywania odpływu wody w celu późniejszego wykorzystania, na przykład w porze suchej. Małe zapory mają potencjał generowania korzyści bez konieczności przesiedlania ludzi, a małe, zdecentralizowane zapory hydroelektryczne mogą pomóc w rozwoju obszarów wiejskich w krajach rozwijających się. W samych Stanach Zjednoczonych istnieje około 2 000 000 lub więcej „małych” zapór, które nie są ujęte w krajowym spisie zapór prowadzonym przez Army Corps of Engineers. Rejestry małych zapór są prowadzone przez stanowe agencje regulacyjne, a zatem informacje o małych zaporach są rozproszone i nierówne w zasięgu geograficznym.

Kraje na całym świecie uważają małe elektrownie wodne (MEW) za ważne dla swoich strategii energetycznych i nastąpił zauważalny wzrost zainteresowania MEW. Couto i Olden (2018) przeprowadzili globalne badanie i znaleźli 82 891 małych elektrowni wodnych (MEW) działających lub będących w budowie. Techniczne definicje MEW, takie jak ich maksymalna moc wytwórcza, wysokość tamy, powierzchnia zbiornika itp. różnią się w zależności od kraju.

Tamy nie-jurysdykcyjne

Tama jest nie-jurysdykcyjna, gdy jej rozmiar (zwykle „mały”) wyklucza ją z podlegania określonym regulacjom prawnym. Techniczne kryteria klasyfikacji zapory jako „jurysdykcyjnej” lub „nie-jurysdykcyjnej” różnią się w zależności od lokalizacji. W Stanach Zjednoczonych każdy stan definiuje, co stanowi zaporę nie jurysdykcyjną. W stanie Kolorado zapora nie jurysdykcyjna jest zdefiniowana jako zapora tworząca zbiornik o pojemności 100 akrów lub mniejszej i powierzchni 20 akrów lub mniejszej oraz o wysokości mierzonej zgodnie z definicją w Przepisach 4.2.5.1. i 4.2.19 wynoszącej 10 stóp lub mniej. W przeciwieństwie do tego, stan Nowy Meksyk definiuje tamę jurysdykcyjną jako tamę o wysokości 25 stóp lub większej i przechowującą więcej niż 15 akrów wody lub tamę przechowującą 50 akrów wody lub większą i o wysokości 6 stóp lub większej (sekcja 72-5-32 NMSA), co sugeruje, że tamy, które nie spełniają tych wymagań nie są jurysdykcyjne. Większość amerykańskich zapór, 2,41 miliona z całkowitej liczby 2,5 miliona zapór, nie podlega jurysdykcji żadnej agencji publicznej (tj. są nieobjęte jurysdykcją), ani nie są wymienione w Krajowym Spisie Zapór (NID).

Ryzyko związane z nieuregulowanymi małymi zaporami

Małe zapory ponoszą ryzyko podobne do dużych zapór. Jednak brak regulacji (w przeciwieństwie do bardziej uregulowanych dużych tam) i inwentaryzacji małych tam (tj. tych, które nie podlegają jurysdykcji) może prowadzić do znacznego ryzyka zarówno dla ludzi, jak i ekosystemów. Na przykład, zgodnie z US National Park Service (NPS), „Non-jurisdictional – oznacza strukturę, która nie spełnia minimalnych kryteriów, wymienionych w Federalnych Wytycznych dla Bezpieczeństwa Zapór, aby być włączone do programów bezpieczeństwa zapór. Struktura nie podlegająca jurysdykcji nie otrzymuje klasyfikacji zagrożenia i nie jest brana pod uwagę przy dalszych wymaganiach lub działaniach w ramach programu bezpieczeństwa zapór NPS. Małe zapory mogą być niebezpieczne indywidualnie (tzn. mogą ulec awarii), ale także zbiorowo, ponieważ skupisko małych zapór wzdłuż rzeki lub w obrębie obszaru geograficznego może zwielokrotnić ryzyko. Badanie Grahama z 1999 r. dotyczące awarii zapór w USA, które spowodowały ofiary śmiertelne w latach 1960-1998 wykazało, że awaria zapór o wysokości od 6,1 do 15 m (typowy zakres wysokości mniejszych zapór) spowodowała 86% ofiar śmiertelnych, a awaria zapór o wysokości poniżej 6,1 m spowodowała 2% ofiar śmiertelnych. Zapory nie podlegające jurysdykcji mogą stanowić zagrożenie, ponieważ ich projektowanie, budowa, utrzymanie i nadzór nie są regulowane. Naukowcy zauważyli, że potrzeba więcej badań, aby lepiej zrozumieć wpływ małych zapór na środowisko (np. ich potencjał do zmiany przepływu, temperatury, osadów oraz różnorodności roślin i zwierząt w rzece).

Wykorzystanie

Tama siodłowa

Tama siodłowa jest zaporą pomocniczą zbudowaną w celu ograniczenia zbiornika utworzonego przez zaporę główną albo w celu umożliwienia wyższego poziomu wody i przechowywania lub ograniczenia zasięgu zbiornika w celu zwiększenia wydajności. Tama pomocnicza jest zbudowana w niskim miejscu lub „siodle”, przez które w przeciwnym razie zbiornik wodny mógłby się wydostać. Czasami, aby zapobiec zalaniu pobliskich terenów, zbiornik wodny jest ograniczony przez podobną strukturę zwaną groblą. Tamy są powszechnie używane do rekultywacji gruntów ornych z płytkiego jeziora, podobnie jak levee, czyli mury lub nasypy budowane wzdłuż rzeki lub strumienia w celu ochrony przyległych terenów przed zalaniem.

Weir

Jam (czasami nazywany „zaporą przelewową”) to mała zapora, która jest często używana w korycie rzeki w celu utworzenia jeziora retencyjnego do celów poboru wody i która może być również używana do pomiaru przepływu lub retardacji.

Tama kontrolna

A check dam is a small dam designed to reduce flow velocity and control soil erosion. Odwrotnie, tama skrzydłowa jest strukturą, która tylko częściowo ogranicza drogę wodną, tworząc szybszy kanał, który opiera się akumulacji osadów.

Sucha tama

Sucha zapora, znana również jako konstrukcja opóźniająca powódź, jest przeznaczona do kontrolowania powodzi. Zazwyczaj nie zatrzymuje wody i pozwala na swobodny przepływ w kanale, z wyjątkiem okresów intensywnego przepływu, który w przeciwnym razie spowodowałby powódź w dolnym biegu rzeki.

Zapora dywersyjna

A diversionary dam is designed to divert all or a portion of the flow of a river from its natural course. Woda może być przekierowana do kanału lub tunelu w celu nawadniania i/lub produkcji energii hydroelektrycznej.

Tama podziemna

Tamy podziemne są wykorzystywane do wychwytywania wód gruntowych i przechowywania całości lub większości z nich pod powierzchnią w celu przedłużenia ich użytkowania na danym obszarze. W niektórych przypadkach są one również budowane, aby zapobiec przedostawaniu się słonej wody do słodkowodnej warstwy wodonośnej. Zapory podziemne są zazwyczaj budowane w miejscach, gdzie zasoby wody są minimalne i muszą być efektywnie magazynowane, np. na pustyniach i wyspach, takich jak zapora Fukuzato na Okinawie w Japonii. Są one najbardziej powszechne w północno-wschodniej Afryce i jałowych obszarach Brazylii, podczas gdy są również wykorzystywane w południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych, Meksyku, Indiach, Niemczech, Włoszech, Grecji, Francji i Japonii.

Istnieją dwa rodzaje podziemnych zapór: „podpowierzchniowe” i „magazynujące piasek”. Zapora podpowierzchniowa jest budowana w poprzek warstwy wodonośnej lub trasy drenażu od warstwy nieprzepuszczalnej (takiej jak lita skała macierzysta) do poziomu tuż pod powierzchnią ziemi. Mogą one być zbudowane z różnych materiałów, takich jak cegły, kamienie, beton, stal lub PVC. Po zbudowaniu zapory woda gromadzona za nią podnosi lustro wody, a następnie jest wydobywana za pomocą studni. Zapora spiętrzająca to jaz budowany etapami w poprzek strumienia lub wadi. Musi on być mocny, ponieważ powodzie będą podmywać jego wierzchołek. Z czasem piasek gromadzi się w warstwach za zaporą, co pomaga magazynować wodę i, co najważniejsze, zapobiega parowaniu. Zmagazynowana woda może być wydobywana za pomocą studni, przez korpus zapory lub za pomocą rury spustowej.

Tama piętrząca

A tailings dam is typically an earth-fill embankment dam used to store tailings, which are produced during mining operations after separating the valuable fraction from the unconomic fraction of an ore. Do tego celu mogą służyć konwencjonalne tamy retencyjne, ale ze względu na koszty bardziej opłacalne są tamy płuczkowe. W przeciwieństwie do zapór retencyjnych, zapora jest wznoszona sukcesywnie przez cały okres eksploatacji danej kopalni. Zazwyczaj buduje się tamę podstawową lub startową, która w miarę wypełniania się mieszaniną odpadów i wody jest podnoszona. Materiał wykorzystywany do wznoszenia tamy może zawierać odpady (w zależności od ich wielkości) oraz glebę.

Istnieją trzy konstrukcje tamy, „upstream”, „downstream” i „centerline”, nazwane zgodnie z ruchem grzbietu podczas wznoszenia. Wybór konkretnego projektu zależy od topografii, geologii, klimatu, rodzaju odpadów przeróbczych i kosztów. Zapora w górę rzeki składa się z nasypów trapezowych budowanych na szczycie, ale palcami do grzbietu innego, przesuwając grzbiet dalej w górę rzeki. W ten sposób powstaje stosunkowo płaska strona w dole rzeki oraz poszarpana strona w górze rzeki, która jest podtrzymywana przez zawiesinę odpadów przeróbczych w składowisku. Konstrukcja w dół rzeki odnosi się do sukcesywnego podnoszenia nasypu, co powoduje przesunięcie wypełnienia i korony w dół rzeki. W przypadku zapory o środkowej linii tamy nasypowe są budowane bezpośrednio na sobie, podczas gdy wypełnienie jest umieszczane po stronie niższego biegu w celu zapewnienia wsparcia, a zawiesina wspiera stronę wyższego biegu.

Ponieważ zapory często przechowują toksyczne chemikalia z procesu wydobycia, posiadają nieprzepuszczalną wykładzinę, aby zapobiec przesiąkaniu. Poziom wody/szlamu w stawie osadowym musi być zarządzany w celu zapewnienia stabilności i ochrony środowiska.

Według materiału

Tamy stalowe

Redridge Steel Dam, zbudowana 1905, Michigan

Zapora stalowa to rodzaj zapory krótko eksperymentowany około początku XX wieku, który wykorzystuje poszycie stalowe (pod kątem) i belki nośne jako konstrukcję. Przeznaczone jako stałe konstrukcje, zapory stalowe były (nieudanym) eksperymentem mającym na celu określenie, czy można opracować technikę budowlaną, która byłaby tańsza niż murowanie, betonowanie lub roboty ziemne, ale bardziej wytrzymała niż drewniane zapory szopkowe.

Tamy drewniane

Tama drewniana w Michigan, 1978

Tamy drewniane były szeroko stosowane we wczesnej części rewolucji przemysłowej i na obszarach przygranicznych ze względu na łatwość i szybkość budowy. Rzadko budowane w czasach współczesnych ze względu na ich stosunkowo krótką żywotność i ograniczoną wysokość, do której mogą być budowane, tamy drewniane muszą być stale wilgotne, aby utrzymać ich właściwości retencji wody i ograniczyć zniszczenie przez gnicie, podobnie jak w przypadku beczki. Miejsca, gdzie tamy drewniane są najbardziej ekonomiczne do budowy to te, gdzie drewno jest obfite, cement jest kosztowny lub trudny w transporcie i albo wymagana jest niska wysokość tamy, albo długowieczność nie jest problemem. Tamy z drewna były kiedyś bardzo liczne, szczególnie na północnym zachodzie Ameryki Północnej, ale większość z nich zawiodła, została ukryta pod nasypami ziemnymi lub zastąpiona zupełnie nowymi konstrukcjami. Dwie popularne odmiany zapór drewnianych to „szopka” i „deska”.

Drewniane zapory szopkowe były wznoszone z ciężkich belek drewnianych lub oszalowanych bali w sposób podobny do domu z bali, a wnętrze wypełniano ziemią lub gruzem. Ciężka konstrukcja szopki podtrzymywała czoło tamy i ciężar wody. Tamy rozbryzgowe były drewnianymi tamami szopowymi używanymi do spławiania kłód w dół rzeki pod koniec XIX i na początku XX wieku.

„Tamy z desek drewnianych” były bardziej eleganckimi konstrukcjami, które wykorzystywały różne metody budowlane, używając ciężkich płyt drewnianych do wspierania układu desek zatrzymujących wodę.

Inne typy

Kofferdamy

Koferdam podczas budowy śluz w Montgomery Point Lock and Dam

Koferdam to bariera, zwykle tymczasowa, zbudowana w celu wykluczenia wody z obszaru, który normalnie jest zanurzony. Wykonane zazwyczaj z drewna, betonu lub stalowych ścianek szczelnych, koferdamy są wykorzystywane do umożliwienia budowy na fundamencie stałych zapór, mostów i podobnych konstrukcji. Po zakończeniu projektu grodza jest zwykle rozbierana lub usuwana, chyba że obszar wymaga ciągłej konserwacji. (Patrz również causeway i ściana oporowa.)

Wspólne zastosowania koferdamów obejmują budowę i naprawę morskich platform wiertniczych. W takich przypadkach grodza jest wykonywana z blachy stalowej i spawana na miejsce pod wodą. Powietrze jest pompowane do przestrzeni, wypierając wodę i umożliwiając suche środowisko pracy pod powierzchnią.

Naturalne tamy

Tamy mogą być również tworzone przez naturalne siły geologiczne. Tamy lawowe powstają, gdy strumienie lawy, często bazaltowej, przecinają drogę ujścia strumienia lub jeziora, powodując powstanie naturalnego zbiornika. Przykładem mogą być erupcje pola wulkanicznego Uinkaret około 1,8 mln-10 tys. lat temu, które stworzyły zapory lawowe na rzece Kolorado w północnej Arizonie w Stanach Zjednoczonych. Największe takie jezioro urosło do około 800 km (500 mil) długości przed zniszczeniem tamy. Działalność lodowcowa może również tworzyć naturalne zapory, takie jak spiętrzenie rzeki Clark Fork w Montanie przez lądolód kordylierski, który utworzył jezioro polodowcowe Missoula o powierzchni 7 780 km2 pod koniec ostatniej epoki lodowcowej. Złoża morenowe pozostawione przez lodowce mogą również tworzyć zapory na rzekach, tworząc jeziora, takie jak Flathead Lake, również w Montanie (patrz jezioro morenowe).

Katastrofy naturalne, takie jak trzęsienia ziemi i osunięcia ziemi, często tworzą zapory osuwiskowe w regionach górskich o niestabilnej lokalnej geologii. Historyczne przykłady obejmują tamę Usoi w Tadżykistanie, która blokuje rzekę Murghab, tworząc jezioro Sarez. Wysoka na 560 m (1.840 stóp) jest najwyższą zaporą na świecie, zarówno naturalną, jak i stworzoną przez człowieka. Nowszym przykładem jest utworzenie jeziora Attabad przez osunięcie się ziemi na pakistańskiej rzece Hunza.

Naturalne tamy często stanowią poważne zagrożenie dla osiedli ludzkich i infrastruktury. Powstałe jeziora często zalewają zamieszkałe obszary, podczas gdy katastrofalna awaria tamy może spowodować jeszcze większe szkody, takie jak awaria osuwiska Gros Ventre w zachodnim Wyoming w 1927 roku, która zmiotła z powierzchni ziemi miasto Kelly, powodując śmierć sześciu osób.

Tamy bobrowe

Beavers create dams primarily out of mud and sticks to flood a particular habitable area. Dzięki zalaniu działki bobry mogą poruszać się pod powierzchnią ziemi lub w jej pobliżu i pozostać stosunkowo dobrze ukryte lub chronione przed drapieżnikami. Zalany teren umożliwia również bobrom dostęp do pożywienia, szczególnie w okresie zimowym.

.