Stuwdam

Barrage d'Emosson

Een stuwdam is een door de mens in een rivier gebouwde versperring, bedoeld voor irrigatiedoeleinden of het opwekken van elektriciteit. Er ontstaat stroomop van de stuwdam een stuwmeer. Er zijn in de wereld, wanneer alleen stuwdammen van 15 m worden geteld, ongeveer 58 000 to 60 000 stuwdammen aangelegd. De Drieklovendam in China is de grootste stuwdam in de wereld.

Waterkracht

Het water in het stuwmeer heeft een potentiële gravitatie-energie, die in een elektriciteitscentrale in elektrische stroom wordt omgezet. Deze vorm van opwekken van stroom wordt waterkracht genoemd. De elektriciteitscentrale bij een stuwmeer staat altijd lager dan het meer. Het water stroomt eerst van het meer door buizen naar beneden naar de centrale en gaat daarbij steeds sneller stromen, dus wint zo aan kinetische energie. De waterdruk in de buis neemt daarbij toe. Beneden in de centrale is in iedere buis een turbine gebouwd, die met een generator is verbonden. De kinetische energie van het water wordt hiermee in elektriciteit omgezet. Het water dat de turbine is gepasseerd stroomt verder. In een omgeving met bergen kan met een groot hoogteverschil worden gewerkt. Een transformator brengt in de elektriciteitscentrale de stroom op de goede spanning, waarna de stroom over het hoogspanningsnet wordt verdeeld.

Constructie

Dammen zijn in twee soorten te onderscheiden:

  1. zwaartekrachtdam of gewichtsdam
Deze dammen houden het water tegen door hun eigen gewicht. Voor deze dammen is veel materiaal nodig en vaak worden steen en zand gebruikt die op korte afstand van de bouwplaats kunnen worden gewonnen. De kern van de dam bestaat uit een niet-waterdoorlatend materiaal als klei of beton. Beide zijden van de kern worden bekleed met stenen, zand en klei. Deze dammen worden gekenmerkt door een relatief brede basis. De Norakdam is met 300 m de hoogste gewichtsdam ter wereld.
  2. boogdam
Deze dammen hebben een gebogen vorm om de druk van het water te weerstaan en de spatkracht wordt door de boogvorm afgeleid naar de zijkanten. Deze dammen worden gemaakt van gewapend beton. Ze zijn vooral te vinden in bergachtig terrein of kloven waar de zijkanten stevig genoeg zijn om de spatkracht op te nemen.

Voordelen

Door de aanleg van een dam kan men de stroming in de rivier verminderen en deze beter bevaarbaar maken, mits ook een stelsel van sluizen wordt aangelegd. Het rivierwater kan gebruikt worden voor drinkwaterproductie, voor irrigatie of voor de opwekking van waterkracht. Het ontstane stuwmeer kan biologisch gezien een aanwinst zijn door nieuwe biotopen en door natuurschoon.

Nadelen

Een deel van het land boven de stuwdam komt onder water te staan, met verlies van landbouwgrond of bebouwd areaal ten gevolge. Bewoners moeten worden herhuisvest, en natuur- en cultuurmonumenten verdwijnen onder water. De rivier onder de stuwdam verandert van karakter. De stroom, die tot dan toe sterk seizoensgebonden wisselde zal meestal gelijkmatiger worden. Sediment dat wordt aangevoerd zal voor de stuwdam bezinken en het stuwmeer opvullen, en de overstromingen die het land stroomafwaarts van de stuwdam vruchtbaar hielden, blijven uit, zoals bij de Aswandam in de Nijl.

Vis die zich boven de plaats van de stuwdam placht voort te planten, kan de paaiplaatsen niet meer bereiken. Een goed voorbeeld is het geval van de Atlantische zalm, een anadrome vis die een groot deel van zijn leven in de open oceaan verblijft, maar om te paren hetzelfde bronstroompje van dezelfde rivier opzoekt waar hij ooit zelf uit het ei is gekropen. Deze levenskringloop kan danig verstoord worden door de aanwezigheid van een stuwdam. Vaak worden vistrappen ingebouwd om dit effect tegen te gaan. Als er te veel water aan het stuwmeer wordt onttrokken voor irrigatiedoeleinden kan het debiet van de rivier zoveel kleiner worden dat stroomafwaarts moeilijkheden met de watervoorziening voor irrigatie en drinkwater ontstaan. Stuwdammen geven daarom soms aanleiding tot internationale wrijving.

Veiligheid

Stuwdammen bewegen onder invloed van de waterdruk. Zo is van de barrage d'Emosson in Zwitserland bekend dat de top van de dam bij een vol meer ongeveer 10 cm richting het dal wordt gedrukt ten opzichte van het lege meer. De beweging van stuwdammen werd decennia met behulp van slingers uitgevoerd, maar tegenwoordig worden hier lasers voor gebruikt. De laserbundel is gericht op spiegels op de top van de dam. Als de dam beweegt, beweegt de spiegel mee waardoor de laserstraal anders wordt afgebogen.

Ondanks de beveiliging zijn er diverse ongelukken bekend waarbij stuwdammen braken. Het ernstigste ongeluk in Europa van de afgelopen 100 jaar betreft de Malpassetdam nabij de Franse plaats Fréjus. Deze dam brak op 2 december 1959, met 423 doden tot gevolg. De Banqiaodam in China is op 8 augustus 1975 bezweken. Voor de evacuatie van de bewoners was geen tijd en bij deze dambreuk kwamen ongeveer 26 000 mensen om het leven.

Behalve het risico dat een stuwdam instort vanwege een fout in de constructie vormen aardbevingen, terrorisme en militaire aanvallen een risico voor stuwdammen. Operatie Chastise was daar een voorbeeld van.

Afbraak en verwijdering

In de Verenigde Staten zijn tussen 2012 en 2020 meer dan 1 700 stuwdammen afgebroken. Veel stuwdammen waren economisch onrendabel geworden, maar er werd ook vanuit ecologische hoek gepleit voor het herstel van rivierbeddingen en vispopulaties, zo bijvoorbeeld in de Californische Klamath-rivier.

België

Er liggen in de Ardennen verschillende stuwdammen.

Zie de categorie Dams van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.