science >> Wetenschap >  >> Natuur

Instorting van de dam van Whaley Bridge is een wake-up call:betonnen infrastructuur vereist onderhoud

Hevige regenval in de Midlands en Noord-Engeland, die op één dag een halve maand regen zag vallen, zorgde ervoor dat zulke hoeveelheden water door de overlaat van de Toddbrook Reservoir-dam stroomden, boven de stad Whaley Bridge in Derbyshire, dat de beschermende betonnen bekleding beschadigd was - erg genoeg om de dam het risico te geven volledig in te storten.

Als de dam zou bezwijken, zou dit de eerste stuitligging in het VK zijn sinds 1925, toen de dam van Llyn Eigiau barstte toen de fundamenten faalden in Wales, en het vloedwater stroomde stroomafwaarts over de Coedty-reservoirdam, waardoor het ook faalde en de vallei overstroomde ten koste van 16 levens. Met noodwerkzaamheden aan de gang en meer regenvoorspelling, dit is nog steeds een zeer reële mogelijkheid voor de Whaley Bridge-dam.

De dam boven Whaley Bridge is een stort- of dijkdam die in de jaren 1830 is gebouwd met een mix van aarde en grind. De enorme hoeveelheid water die door de hevige regenval door de heuvels van het Peak District van Derbyshire stroomde, zorgde ervoor dat het water van het reservoir het waterpeil van het reservoir verhoogde tot aan de top van de dam en op de betonnen overlaat. De meeste dammen zijn uitgerust met deze betonconstructies voor een veilige en gecontroleerde afvoer van overtollig hoogwater stroomafwaarts.

Maar in Whaley Bridge is de betonnen overlaat ingestort onder de stortvloed van snel water, een aanzienlijk gat achterlatend over ongeveer een vijfde van het oppervlak van de overlaat. In feite, de huidige betonnen overlaat werd rond 1969 geïnstalleerd bij Whaley Bridge nadat deze in de winter van 1964 soortgelijke schade had opgelopen.

Overlaten zijn van vitaal belang voor de veiligheid van stortdammen:ze vormen een winterharde beschermende laag over de aarddijk zelf, zonder welke een aanhoudende overslag van water de hele dam zeer snel kan wegspoelen. Het overslaan van stortdammen is ten strengste verboden:in plaats daarvan mag het water alleen door de betonnen overlaat worden geleid. Storingen van stortdammen door overslag als gevolg van hevige regenval zijn eerder voorgekomen, bijvoorbeeld de dambreuk Niedow in Polen in 2010, waar de dam in minder dan een uur volledig was weggespoeld. De overlaat van de Oroville-dam in Californië stortte ook in onder een stortvloed van overstromingswater en vereiste grote reparaties, hoewel de dam intact overleefde.

Als de overlaat beschadigd is, zoals bij Whaley Bridge, de dam is in wezen weerloos tegen verdere overstromingen. Terwijl de regen aanhoudt, deze gaten kunnen groter worden, het damlichaam verder eroderen en de kracht ervan verzwakken tegen de kracht van het reservoirwater erachter.

Strijd tegen de krachten van de natuur

Het mag dan duidelijk zijn dat stortdammen extreem kwetsbaar zijn zonder de bescherming van hun overlaten. Bijna 50 jaar oud, de dunne grijze lijn van beton die de stad Whaley Bridge beschermt tegen het stuwmeer op slechts een mijl afstand, heeft het einde van zijn levensduur bereikt. Het is roekeloos om niet in deze structuren te investeren en deze niet te onderhouden.

In het geval van het Toddbrook-reservoir, afbeeldingen van de beschadigde overlaat kunnen wijzen op onvoldoende onderhoud. Op dronebeelden gemaakt door Miles Haslam in 2016 is te zien hoe planten en gras groeien op het oppervlak van de overlaat. Dit kan betekenen dat het betonnen oppervlak al gescheurd is, of zelfs dat de fundering van de betonnen overlaat was ondermijnd, waardoor het plantenleven kan groeien. Dit alles zou onderwerp moeten zijn van een toekomstig onderzoek.

Betonnen oppervlakken moeten worden onderhouden en glad en schoon worden gehouden, zonder scheuren of gaten. Met water dat over de overlaat stroomt met zeer hoge snelheden tot 60-70 mph, elke kleine scheur of gat zal onderhevig zijn aan enorme krachten die erosieschade zullen versnellen. Dit is vergelijkbaar met het schadelijke effect van het raken van een kuil in de weg bij het rijden met hoge snelheden.

Earthfill-dammen zijn het meest voorkomende type dammen, in Groot-Brittannië en ook wereldwijd, vanwege de gemakkelijke beschikbaarheid van grond- en grindmaterialen en hun lagere bouwkosten. Ongeveer 80% van de dammen wereldwijd zijn van het type aarde. Volgens de British Dam Society zijn er ongeveer 3, 000 dammen van verschillende groottes in het VK.

Gezien het incident met de Whaley Bridge-dam, het is essentieel dat deze dammen grondig worden geïnspecteerd om de structurele staat van hun afvoerkanalen en hun waterafvoercapaciteit te controleren. De normale levensduur van dergelijke betonconstructies is ongeveer 50 jaar, waarboven ze ofwel uitgebreid moeten worden gerehabiliteerd, of ontmanteld. De intense overstromingen die de afgelopen jaren in het VK en wereldwijd zijn waargenomen, kunnen erop wijzen dat de maximale overstromingsafvoercapaciteit waarvoor deze damoverlaten zijn ontworpen, is overschreden, en ze moeten worden opgewaardeerd, of nieuwe overlopen toegevoegd.

Uit gegevens over het falen van dammen in het Verenigd Koninkrijk en wereldwijd is absoluut duidelijk dat de meest voorkomende oorzaak het overslaan van de dam is als gevolg van de onvoldoende capaciteit van de overlaat om vloedwater af te voeren, door beschadiging of ontwerp. De les van de Whaley Bridge-dam is dat het onderhoud van damoverlaten niet kan worden genegeerd - onder geen enkele omstandigheid en tegen elke prijs.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.