ダムは水路を横切って建設され、水を貯留することを目的とした構造物です。拡張すると、障害物は通信軸上に配置され、周囲を移動する人や物品の制御を可能にすることを目的とした障害物です (道路障害物、軍事障害物)。
ダムが水没可能な場合、土手道または堤防のことをよく言います (流れを流し、停滞した水域を作らない場合には、ダムよりも後者の用語が好まれます)。
河川ダムは、例えば、人工湖や貯水池の造成による、川の流れの調節（したがって河川の交通を促進する）、作物の灌漑、自然災害（洪水、氾濫）の相対的な防止を可能にします。ダムはまた、特定の条件下で、許容可能な経済コストで動力（水車）と電気（水力発電ダムについて話します）の生産を許可しますが、環境コストについてはさらに議論されています（生態景観の断片化、沈泥を参照）ダム上流の現象、水質悪化）。
しかし、プロジェクトが野心的であればあるほど、その結果はより深刻になります。ダムの建設は、渓谷全体を水没させ、人口全体を強制的に移動させることによって人類に大混乱を引き起こす可能性があり、また、地域の生態系を根本的に変えることによって生態学的に重大な影響を与える可能性があります。
歴史
ダムはおそらく先史時代から存在していました (飲料水の貯水池、灌漑、魚のいる池、養殖場) が、水車に水を供給するためにヨーロッパで本格的に開発されたのは中世になってからです。彼らは、自然のアイスジャムの上流に蓄積された堆積物や、地名がその痕跡を保存しているビーバーのダムの場所（たとえば、フランスではビーフとビエーブル（ビーバーの旧名）という言葉で、または、ブーヴリー (ビーバーの古い名前の 1 つ) やラ ブーヴリエール ( 「カストリエール」 ) などの町の名前と関連付けることもできます。たとえば、カッシーニの古い地図には、地元の人々によって作られた多数の小さな川の証拠があります。農民や修道士が水を節約して魚を育てたり、亜麻や麻を乾燥させるために使用されます。
これらのダムは、乾季の水量とより高い水位を維持することによって、夏の地下水面の変動を「緩衝」することもできたことに注意してください（すべての条件が等しいため、これは水の速度を制御する水の高さです）パーコレーション、ダーシーの法則を参照）。
世界中の大規模ダムの例
- 米国のフーバーダム(1931-1935)
- エジプト、ナイル川のアスワンダム
- コンゴ民主共和国のコンゴ川にあるインガダム
- ブラジルとパラグアイの国境にあるイタイプダム
- カナダ、ケベック州の ロバート・ブーラッサ発電所
- 中国の三峡ダム
- スイス、より正確にはヴァレー州、ヴァル・デーレンにあるグラン・ディクサンス・ダム
- トルコのユーフラテス川にあるアタテュルクダム
- カナダ、ケベック州のマニクアガン川にあるダニエル・ジョンソン・ダム
- タジキスタンのヌレックダム（300メートル）は、世界で最も高いダムです。
施工技術
一般的な
ダムはさまざまな力の影響を受けます。最も重要なものは次のとおりです。
– 貯水池に露出した表面に水によって及ぼされる静水圧推力、
– ダム本体または基礎に浸透する水によって生じる負圧 (アルキメデス推力)、
– 地震加速度によって引き起こされる可能性のある力。
これらの力に抵抗するには、次の 2 つの戦略が使用されます。
1- 剛体（重力コンクリートダム）または柔軟（堤防ダム）のいずれであっても、単純な重量で抵抗するのに十分な質量の構造物を構築します。
2- これらの努力を耐性のある堤防または岩盤基礎（アーチダム、複数のアーチダムなど）に移すことができるダムを建設します。
計算要素
ダムは、その水面に水が及ぼす圧力に関連した水平力を受けます。各点における静水圧p は、この点より上の水の高さの関数です。
p = ρ x g x h
と ：
ρ : 水の密度、約 1000 kg.m-3
g :重力、約 10 ms -2
h : 考慮された点より上の水の高さ。
結果として生じる力F は、ダムの水面に作用する静水圧の合計です。
F =
この式は、複雑な形状のダムに対して「手作業で」統合することはできません。一方、重力ダム要素 (幅L、一定の水没高さ H の「プロット」) については、解析式を得ることができます。
F = ρ 。 g 。 L
と ：
H : 水と接するダムの全高。
L : 考慮されるプロットの合計幅。
したがって:
F = ρ 。 g 。 L . 1/2 。 H2
この式では、水がダムに及ぼす推力が貯水池の高さの2 乗に応じて増加することがわかります (これはどのタイプのダムにも当てはまります)。それは貯水池に蓄えられている水の量にはまったく依存しません。
上記の計算は、タイプ (重量、ボールト、バットレスなど) に関係なく、硬い材料(コンクリート、石材など) で作られたダムのみに関係します。一方、「ブロックによる」統合は、「重力」または「バットレス」タイプのダムにのみ関係します。ボールトの場合、力は横方向に伝達されるため、垂直方向の力のみを考慮したスタッドによる計算は適用されません。一方、緩い材料（土、土、リップラップ、堤防など）で作られたダムの場合、計算は堤防の斜面安定計算に関連しており、これらの飽和状態を考慮する必要があります。堤防。
水理研究
水力学では、縮小モデルは港湾、堤防、ダムなどの構造物の流体力学研究に広く使用されています。このような場合には、フルード数の尤度が使用されます。
ウェイトダム
重力式ダムは、その自体の質量が水によって加えられる圧力に抵抗するのに十分なダムです。これらは一般に単純な形状のダムであり、その断面は直角三角形に似ていることがよくあります。通常、かなり厚いです。
重力式ダムには、重力式コンクリートダムと盛土ダムの 2 つの主な種類があります (後者は一般に重力式ダムではなく、盛土ダムと呼ばれます)。
アーチダムまたはバットレスダムは重力ダムよりも必要な材料が少ないにもかかわらず、後者は今日でも広く使用されています。重力式コンクリートダムは、敷地（谷、堤防）の岩石がそのような構造物を支えるのに十分な耐久性を持っている場合（そうでない場合は堤防ダムが使用されます）、およびアーチダムを建設するための条件が満たされていない場合に選択されます（下記を参照）。 ）。したがって、技術の選択は何よりもまず地質学的に考慮されます。かなり優れた岩盤の基礎が必要です。ただし、近くに建設資材（骨材、セメント）も必要です。
重力ダム技術は進化しました。 20 世紀初頭 (1920 年から 1930 年) までは、重力ダムは石積みで建設されました (フランスにはこのタイプのダムが数多くあり、特に水路に水を供給する目的で使用されています)。
その後、従来のコンクリートが普及しました。
1978 年以来、新しい技術が従来のコンクリートに取って代わりました。これがローラー転圧コンクリートです。これは、水をほとんど含まないコンクリート（骨材、砂、セメント、水）であり、液体ではなく粒状の粘稠度を持っています。堤防のように設置され、土木設備が設置されている。利点: 従来のコンクリートよりもはるかに安価です。
スイスのグランディクサンスダムは重力式ダムです。
アーチダム
水の推進力は、水平方向、時には垂直方向にアーチ型のコンクリート壁(当時は「二重曲率」ヴォールトと呼ばれます) によって谷の側面に伝達されます。
アーチダム技術には、かなり狭い谷（ただし、アーチダムは非常に広い谷に建設されることがあり、この技術の限界に達することもあります）と良好な基礎岩が必要です。これらの条件が満たされている場合でも、今日のアーチダムは、実装がより機械化できる重力コンクリートダムやロックフィルダムと競合することがよくあります。
使用する材料が少ないため、経済的に非常に満足のいく技術であることは明らかです。
しかし、フランスで経験した最大のダム災害（1959 年 12 月 2 日、フレジュス上のマルパセ）は、貯水中のアーチダムに関するものでした。貯水池によって加えられる力を支えなかったのは基礎（ダムそのものではない）です。
この事故が起こる前は（そして一部の人は今でも）、アーチはダムの中で最も安全だと考えられていた。マルパセットはアーチダムの決壊の既知の唯一の事例である。
スイスのホンリンダムのように、複数のアーチを備えたダムも見られます。
バットレスまたは多重アーチ型ダム
支持体が離れすぎている場合、または局所材料が非常に緻密で抽出がほぼ不可能であることが判明している場合、バットレスダム技術を使用すると、材料を大幅に節約してダムを作成することができます。
平らなまたは複数のアーチ型のコンクリート壁 (Vézins、Migoëlou、または Bissorte) は、基礎に埋め込まれた鉄筋コンクリートの控え壁で支えられており、水の推進力が下の基礎と堤防に伝わります。
移動式ダム
移動式ダムまたは定水位ダムには高さが制限されています。通常、川の流れの下流、できれば傾斜が最も緩やかな場所に建てられます。このタイプのダムは通常、河口や三角州の開発に使用されます。
建設の種類に応じて、移動式ダムは次のようになります。
- ニードルダムは1834 年に技師シャルル・ポワレによって作られ、古い水門からインスピレーションを得てシステムをコース幅全体に拡張しました。 19 世紀半ばから河川航行が大幅に改善されました。
ポアレ システムは、垂直に並べて配置された板のカーテンで川底をブロックします。ダムに応じて、断面が 8 ～ 10 cm、長さが 2 ～ 4 m のこれらの板または針が、いかだ (底部) のストップ(またはノッカー) および金属製の歩道の上に止まります。農家。これらのトラスは、洪水の際に回転して底に消え、水が自由に通過できるようになります。トラスは、針を保持するサポートバーとミーティングバーによって互いに接続されており、さらに操縦ブリッジを構成しています。上部のハンドは握りやすい形状です。しかし、それは退屈で長く危険な作業です（この作業を完了するには数人で数時間かかります）。このタイプのダムは、より現代的な自動技術に置き換えられつつあります。現在も存在する一部のダムでは、木製の針の代わりに、ポリスチレンを充填したアルミニウム製の針（川に落ちた場合の浮力用）が使用されており、軽量で操作が容易です。
- 川の底（敷居（ダム））で全量の流れを可能にするか、中間の位置で放水路を作成します。
- 現代のオランダのダム (マエスランケリング) や、強い潮流が土地に侵入するのを防ぐためにチェゼナーティコの運河港を閉じるレオナルド ダ ヴィンチ風のドアのような、垂直軸を持つ開き窓またはドア。
- 流れが危険になったときに空中に逃げる可能性を備えた水平軸の葉で、洪水時に水の流れの障害になるのを防ぎます。このタイプのダムは一般に、イタリアのヴォルタ シロッコなど、河口から塩水が上昇するのを防ぐために使用されます。
– 固定部は水密プラットフォーム（またはラフト）に対応します。 – 大型セクターバルブ。完全に閉じた位置ではプラットフォーム上に静止するリーフを決定し、完全に上昇した位置では流れを完全に自由のままにします。 – セクターバルブの上部発電機に取り付けられたシャッターバルブ。余水吐の流れとダム上流の望ましい水位を調整できます。
水の流れは、下部セクターバルブが上昇するとリーフの下から発生することがあり (これにより、プラットフォームの表面を洗浄することもできます)、バルブの上部フラップが降下すると余水路の上から発生する可能性があります。
堤防ダム
堤防ダムはすべて、非常に細かい (粘土) か非常に粗い (リップラップ) かを問わず、緩い材料で作られたダムです。
このファミリーには、いくつかの非常に異なるカテゴリがまとめられています。違いは、使用される材料の種類と、防水を確保するために採用される方法にあります。
均質ダムは、十分な防水性を有する材料（粘土、シルト）で建設された堤防ダムです。これは堤防ダムの最も古い技術です。
粘土コアダムは中央に粘土コア（防水性を保証する）を持ち、より透水性の高い材料で作られた再充填によってサポートされています。この技術には均質なダムに比べて少なくとも 2 つの利点があります。(1) 涵養材料は粘土材料よりも耐久性が高いため、より急な堤防を構築できます。(2) ダム本体に浸透する流れをより適切に制御できます。
コアダムの類似品として、防水性の中央壁（連続壁コンクリート壁、瀝青コンクリート壁）を備えた堤防ダムがあります。
より最近では、上流のマスクダムのファミリー。防水はダムの上流側に設置された「マスク」によって確保されています。このマスクは、鉄筋コンクリート (現在、鉄筋コンクリートマスクを備えた非常に大きなロックフィルダムの多くが建設されています)、瀝青コンクリート、または薄い膜 (最も一般的なのは PVC 膜、瀝青膜) で作ることができます。
スイスのマットマルク ダムは、このタイプのダムの一例です。フランスのセール・ポンソンダム (ヨーロッパで 2 番目に大きい貯水池) は堤防ダムです。
その他のダム
他のカテゴリのダムもあり、一般にサイズが小さくなります (ただし、必ずしもそうとは限りません)。
鉱滓ダムは、これらの廃岩の保管場所を作成するために鉱山残渣で建設されたダムです。ダムは鉱山の操業に合わせて建設されます。堤防ダムに似ています。
山岳ダムは、集中的な浸食の影響に対抗することを目的とした構造物です。これらは急流を越えて構築された構造物です。それらは固体輸送を（部分的または完全に）妨害する可能性があります。また、流れの攻撃性を軽減することで、サルウェグの長手方向のプロファイルを修正することもできます。
ダムライフ
ダムのメンテナンス
ダムは、多かれ少なかれ頑丈な単純な壁ではありません。それは不活性ではなく、いくつかの基準に基づいて地震学的および技術的な監視の対象となります。作品は、それにかかる努力に応じて生き、機能し、疲れます。
構造物の維持管理のため、ダムは定期的に検査されます。毎年、ダムの外観が検査され、定期的に (フランスでは 10 年ごと) 貯水池が空になり、構造物の下部と設備 (配水管、グリル、バルブ) の両方にアクセスできるようになります。 、など…）。
公共の安全に関わる建造物も、その挙動を測定するセンサーを使用して監視されます (動き、水圧、流量などの測定)。下流域に住む住民の安全は、その状況に左右されます。
しかし、決壊の確率は極めて低く、統計的には、中国を除く世界の 16,000 基のダムで年に 1 件の決壊が発生しています。ヨーロッパでは確率はさらに低い。実際、危険性は最初の盛り土時に最も高くなりますが、コンクリート構造物の場合は堤防よりも危険性がはるかに低くなります。
フランスでは、白炭の黄金時代の最盛期である 1950 年代と 1960 年代にアルプスに建設されたダムが、現在では老朽化の段階に達しており、より多くの維持費が必要となっています。 EDFは、ほとんどの水力構造物は寿命の半分しか達していないと推定しているが、メンテナンスと修復のための大規模な投資プログラムを発表した。
災害
設計やメンテナンスの欠陥は災害につながる可能性があります。貯水池が比較的大きいときにダムが決壊すると、ダムが設置された水路の地形によって多かれ少なかれ高波が下流に住む住民を押し寄せる可能性があります。 。 （大惨事の記事を参照）。フランスでは、1959 年にフレジュス近くのマルパセ ダムでこのような災害が発生しました。
映画『ラ・フォリー・デ・オム』（2001 年）は、1960 年代初頭のイタリアのヴァヨントダムの挫折を描いたもので、実際の出来事に基づいて、土地の地滑りを引き起こした原因と一連の出来事を示しています。ダムの貯水池の水域には2億7000万立方メートル。 1963 年 10 月 9 日、その後に続いた巨大な波により 2,000 人の犠牲者が発生しました。
地震
地震はダムの安定性を損なう可能性のある事象の 1 つです。
しかし、歴史的に見て、地震による破壊は非常にまれです。洪水や設計上の欠陥によって、地震よりもはるかに多くのダムが破壊されています。
最も頻繁に発生した失敗は、砂質またはシルト質の材料で建設された、またはそのような性質の土壌の上に築かれた、中程度の規模の堤防構造物に関するものでした。この場合、液状化と呼ばれる現象が発生する可能性があり、飽和した砂やシルトはまったく抵抗を失います。
ダムの解体
河川の生態系を再び適切に機能させるために、世界中で多くのダムが解体されています。フランスでは、プーテスダム（オートロワール県）が最初に解体される可能性がある。最初に解体されたのではなく、コート・ダ・アーマー地方のプルネヴェ・モエデックにあるケルナンスクイレックのものだった。」 1996 年、フランス初のサーモン川の水力発電ダムの解体により、水没していた景観が再び浮上することになった。 「出典http://www.riviere-du-leguer.com/pdf/35-LES_MOULINS_REMARQUABLES.pdf 」 。
環境への影響
ダムは上流と下流の間の水生生物の移動を防ぐことができます。特定の国では新しい構造物に数年間義務付けられていますが、特に古い構造物には魚道が常に存在するとは限りません。さらに、魚道が不十分に構築されている場合は、効果が得られない場合があります。
重要な地域の生態系は、ダムの建設中に上流地域の洪水、下流地域の水流状況の変化、貯水池によって引き起こされる水質の変化により影響を受けます。これらの地域では、自然でバランスの取れた生態系が多かれ少なかれ急速に再構成されます（約 30 年以内に、生態系は 99% まで再構築されます[要参照] 、これには古い乾燥した地域も含まれます）。しかし、生態系が再構築されることが本当であれば、それは決して元の生態系と同一ではありません。上流の流れの消失と下流の流れの非常に大きな減少は、一般に特定の在来種の消滅を引き起こします。それどころか、貯水池にはプラスの効果もあり、渡り鳥を歓迎したり、場合によっては低流量時の流況を改善したりすることさえあります。
それを知っていましたか？
- 知られている中で最古のダムは長さ115 m で、紀元前 3000 年頃にエジプトのガラウィ渓谷に建設されました。 J.C.
- 早くも西暦 560 年に、ビザンチンの歴史家カイサリアのプロコピウスは、上流にある石積みのアーチダム (ダラスダム) について言及しました。
- 最初の近代的なアーチダムは、エミール・ゾラの父フランソワ・ゾラによって、1843 年から 1859 年にかけてエクス アン プロヴァンス近くに建設されました。
- 16世紀にスペイン人は大きな石積みのダムを建設しました。最も注目すべきは 1594 年に建てられたアリカンテのもので、高さは 45 メートルあり、今でも使用されています。
参考文献
- リオス、ホルヘ・L・パエス – 「トゥクルイ工場放水路の縮尺モデルの研究」 – 国際大規模ダム会議にて – – ICOLD – サンフランシスコ、1986 年。