เขื่อนคือโครงสร้างที่กักเก็บหรือจำกัดการไหลของน้ำ เขื่อนแบ่งออกเป็นสี่ประเภทพื้นฐาน ได้แก่เขื่อนแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ทำจากคอนกรีตหรืออิฐโดยอาศัยน้ำหนักของโครงสร้างเองในการต้านทานแรงดันของน้ำที่กักเก็บไว้เขื่อนดิน ซึ่งเป็นโครงสร้างดินขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยหิน ดินเหนียว ทราย ดิน หรือกรวด เขื่อนค้ำยันซึ่งประกอบด้วยหน้าคอนกรีตลาดเอียงที่รองรับด้านท้ายน้ำด้วยเสา ค้ำยันรูปสามเหลี่ยมหลายต้น และเขื่อนโค้งซึ่งใช้ผนังคอนกรีตโค้งเพื่อถ่ายเทน้ำหนักของน้ำไปยังผนังหุบเขาโดยรอบ

เขื่อนมีประโยชน์ต่อการชลประทาน การ ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ การ จัดหาน้ำ การจัดการน้ำท่วม การพักผ่อนหย่อนใจการ เดินเรือในแม่น้ำและ การเพาะเลี้ยงปลาการชลประทานเป็นประโยชน์อย่างยิ่งของเขื่อน โดยประมาณ 20% ของพื้นที่เพาะปลูกทั่วโลกได้รับการชลประทานโดยใช้น้ำจากอ่างเก็บน้ำที่สร้างขึ้นโดยเขื่อน เขื่อนผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ ซึ่งเป็นแหล่งไฟฟ้าที่สะอาดและหมุนเวียนได้ และยังจัดหาน้ำสำหรับใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรม เขื่อนที่ช่วยในการจัดการน้ำท่วมจะช่วยลดระดับน้ำในพื้นที่ท้ายน้ำให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย

เขื่อนแห่งแรกๆ คือเขื่อนจาวาในประเทศจอร์แดน ในปัจจุบัน สร้างขึ้นราว 3000  ปีก่อนคริสตกาล จักรวรรดิฮิตไทต์สร้างเขื่อนหลายแห่งในประเทศตุรกีในปัจจุบันระหว่างศตวรรษที่ 17 ถึง 13 ก่อนคริสตกาล ในศตวรรษที่ 1 หลังคริสตกาลจักรวรรดิโรมันเริ่มสร้างเขื่อนหินแบบแรงโน้มถ่วง ซึ่งโดยทั่วไปจะมีหน้าตัดแนวตั้งทั้งด้านต้นน้ำและด้านท้ายน้ำ ในยุโรปยุคกลางเขื่อนใช้พลังงานจาก กังหานน้ำเพื่อใช้ในการสีข้าวและการทำเหมืองกระบวนการออกแบบเขื่อนเริ่มเปลี่ยนแปลงในปลายศตวรรษที่ 18 จากการปฏิบัติแบบไม่เป็นทางการไปสู่ระเบียบวินัยทางวิศวกรรมที่หยั่งรากในวิทยาศาสตร์ ในศตวรรษที่ 20 การมีคอนกรีตและเครื่องจักรกลหนักสำหรับการก่อสร้างอย่างแพร่หลายนำไปสู่การสร้างโครงการเขื่อนขนาดใหญ่จำนวนมากทั่วโลก การต่อต้านโครงการเขื่อนอย่างเป็นระบบเกิดขึ้นในยุคปัจจุบัน โดยมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสังคม เช่น การสูญเสียที่อยู่อาศัยของพืชและสัตว์ การลดลงของปริมาณน้ำและตะกอน การเสื่อมโทรมของทัศนียภาพ การจมอยู่ใต้น้ำของแหล่งโบราณสถาน และการบังคับย้ายถิ่นฐานของประชากร

ส่วนที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดของเขื่อนคือสิ่งกีดขวางที่กักเก็บน้ำ แต่เขื่อนส่วนใหญ่ยังมีโครงสร้างเพิ่มเติมที่ทำหน้าที่สำคัญอื่นๆ ด้วย เมื่อเขื่อนกั้นแม่น้ำที่เรือสามารถเดินเรือได้ อาจมีการสร้าง ประตูระบายน้ำเพื่ออนุญาตให้เรือแล่นผ่านได้ บันไดปลาถูกรวมไว้ในเขื่อนหลายแห่งเพื่อให้ปลาสามารถอพยพขึ้นไปต้นน้ำได้ ทาง ระบายน้ำล้นมักถูกรวมไว้เพื่อปล่อยน้ำส่วนเกินจากอ่างเก็บน้ำลงสู่ปลายน้ำอย่างปลอดภัยและป้องกันน้ำท่วมฉับพลันที่อาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรง ช่องระบายน้ำของเขื่อนช่วยให้สามารถระบายน้ำออกจากอ่างเก็บน้ำบางส่วนเพื่อกำจัดตะกอน บำรุงรักษา หรือเพิ่มปริมาณน้ำไหลลงสู่ปลายน้ำได้

เขื่อนอาจถูกรื้อถอนโดยเจตนาด้วยเหตุผลต่างๆ เช่น หากก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัย หากเขื่อนไม่สามารถทำหน้าที่ตามวัตถุประสงค์เดิมได้อีกต่อไป เพื่อฟื้นฟูเส้นทางอพยพของปลา หรือเพื่อปรับปรุงสุขภาพของแม่น้ำปลายน้ำโดยการปรับปรุงการไหลของตะกอน เขื่อนอาจพังทลายได้ในบางครั้ง ส่งผลให้เกิดน้ำท่วมและสูญเสียชีวิต หลักการหลายอย่างที่ควบคุมการออกแบบเขื่อนที่ปลอดภัยได้รับการพัฒนาขึ้นโดยอิงจากบทเรียนที่ได้จากการพังทลายของเขื่อน เขื่อนอาจพังทลายได้จากหลายสาเหตุ เช่น แผ่นดินไหว หินที่อ่อนแอที่ฐานรากน้ำรั่วภายในหรือใต้เขื่อน หรือเขื่อนเลื่อนออกจาก ฐานราก

คำภาษาอังกฤษdamพบได้ในภาษาอังกฤษยุคกลางและมีรากศัพท์มาจากdamในภาษาเยอรมัน ได้แก่ภาษาเยอรมันต่ำยุคกลางภาษาดัตช์ยุคกลางและภาษานอร์สโบราณรากศัพท์ของคำนี้ประกอบด้วยกอธิคfaur-dammjan ('ปิดกั้น') และ รากศัพท์อินโด-ยุโรป*dhē- ('ตั้ง, วางไว้ในที่') ^{[ 1 ]}

เขื่อนที่มนุษย์สร้างขึ้นจะถูกจำแนกตามประเภทโครงสร้าง ได้แก่^{เขื่อน}ดินเขื่อนแรงโน้มถ่วงเขื่อนค้ำยันเขื่อนโค้งและเขื่อนผสม เขื่อนธรรมชาติ ได้แก่ เขื่อนหินถล่มเขื่อนภูเขาไฟและเขื่อนบีเวอร์[ ^{2 ]}

เขื่อนดิน

เขื่อนดินหลายแห่งมีแกนดินเหนียวและหน้าลาดเอียงอย่างค่อยเป็นค่อยไปทั้งด้านต้นน้ำและปลายน้ำ^{[ 3 ]}

เขื่อนมิโซกาวะ ในประเทศ ญี่ปุ่นเป็นเขื่อนดิน

เขื่อนประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดคือเขื่อนดิน ซึ่งสร้างจากวัสดุธรรมชาติที่อัดแน่น เช่น หินดินเหนียว ทราย กรวด และดิน ก่อตัวเป็นแนวกั้นกว้างคล้ายเนินดิน^{[ 4 ] [ a ]} ​​เขื่อนเหล่านี้แบ่งออกเป็นเขื่อนถมหินหรือเขื่อนถมดิน ขึ้นอยู่กับวัสดุหลักที่ใช้^{[ 6 ]} เขื่อนดินที่มีชื่อเสียง ได้แก่เขื่อนทาร์เบลาเขื่อน นูเรกและเขื่อนอัสวานไฮ^{[ 7 ]}

เขื่อนดินสามารถสร้างได้จากวัสดุที่หาได้ในท้องถิ่น ทำให้มีต้นทุนการสร้างที่ถูกกว่าเขื่อนคอนกรีตที่ต้องนำเข้าหินและซีเมนต์ที่มีราคาแพง นอกจากนี้ยังสามารถสร้างบนดินที่อ่อนนุ่มได้ เนื่องจากฐานที่กว้างจะกระจายน้ำหนักไปทั่วพื้นที่มากขึ้น (ตรงข้ามกับเขื่อนแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ที่ต้องใช้ ฐานราก หินแข็ง ) ^{[ 8 ]}

ข้อเสียหลักของเขื่อนดินคือมีความพรุน โดยธรรมชาติ ดังนั้นน้ำจึงสามารถซึมผ่านหรือลอดใต้เขื่อนได้^{[ 9 ]} เทคนิคการบรรเทาเพื่อลดการซึม ได้แก่ การวางระบบระบายน้ำไว้ใต้เขื่อนการฉีดปูนเข้าไปในดินใต้เขื่อน และการรวมชั้นวัสดุที่ไม่ซึมน้ำในแนวตั้งไว้ภายในเขื่อน^{[ 10 ]} หากมีการรวมชั้นที่ไม่ซึมน้ำไว้ อาจทำจากดินเหนียว ซีเมนต์ หรือแอสฟัลต์ [ ^{11 ] [ ข] การไม่บรรเทาการซึมอย่างเหมาะสมอาจนำไปสู่ความล้มเหลว ของ} เขื่อนที่เกิดจาก "การกัดเซาะเป็นรู" – น้ำเริ่มไหลผ่าน (หรือใต้) เขื่อนในช่องเล็กๆ ซึ่งค่อยๆ ขยายใหญ่ขึ้นจนกระทั่งเกิดรูขนาดใหญ่ในเขื่อน^{[ 13 ]}

เขื่อนดินในยุคแรกมักสร้างจากดินประเภทเดียว แต่เริ่มตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 16 วิศวกรเริ่มใช้วัสดุหลายประเภทเรียงเป็นชั้นๆ^{[ 14 ] [ c ]} รูปแบบชั้นทั่วไปคือศูนย์กลางที่เป็นดินเหนียว (กำแพงแนวตั้งที่ทอดยาวจากก้นแม่น้ำไปยังยอดเขื่อน) โดยมีตลิ่งดินที่ลาดเอียงอย่างค่อยเป็นค่อยไปทั้งด้านต้นน้ำและปลายน้ำ และทั้งสองด้านปกคลุมด้วยหินขนาดใหญ่^{[ 16 ]} หินขนาดใหญ่บนด้านต้นน้ำช่วยปกป้องโครงสร้างจากการกระทำของคลื่น^{[ 17 ]}ความต้านทานต่อการซึมของน้ำแตกต่างกันอย่างมากในวัสดุต่างๆ: ดินเหนียวต้านทานการซึมของน้ำได้มากกว่าตะกอน 10 เท่า มากกว่าทราย 10,000 เท่า และมากกว่ากรวด 100 ล้านเท่า^{[ 18 ]}ในช่วงทศวรรษ 1970 ได้มีการคิดค้นการออกแบบเขื่อนหินถมหน้าคอนกรีต (CFRD) ซึ่งเป็นเขื่อนดินถมหินที่มีแผ่นคอนกรีตอยู่ด้านต้นน้ำ ปิดผนึกด้วยรอยต่อกันน้ำ^{[ 19 ] [ d ]}

เขื่อนแรงโน้มถ่วง

เขื่อนแรงโน้มถ่วงทั่วไปจะมีหน้าด้านต้นน้ำที่เกือบเป็นแนวตั้งและฐานที่กว้าง^{[ 21 ] [ e ]}

เขื่อน Grande Dixenceในสวิตเซอร์แลนด์เป็นหนึ่งในเขื่อนแรงโน้มถ่วงที่สูงที่สุดในโลกผู้คนที่อยู่บนยอดเขื่อนแสดงให้เห็นถึงขนาดของมัน^{[ 23 ] [ f ]}

เขื่อนแรงโน้มถ่วงอาศัยน้ำหนักของตัวเองในการต้านทานแรงดันของน้ำต้นน้ำ ในอดีต เขื่อนแรงโน้มถ่วงสร้างจากวัสดุก่อสร้าง เช่น หิน อิฐ หรือเศษหิน โดยใช้ปูน ยึดเข้าด้วยกัน แต่เขื่อนสมัยใหม่เกือบทั้งหมดสร้างจากคอนกรีต^{[ ​​24 ] [ g ]} ต้นทุนของคอนกรีตสูงกว่าดินถมที่ใช้ในเขื่อนดินมาก ดังนั้นเขื่อนแรงโน้มถ่วงจึงมักมีราคาแพงกว่า วิธีหนึ่งในการลดต้นทุนคือการสร้างห้องกลวงภายในเขื่อน โดยต้องไม่กระทบต่อความมั่นคงและความแข็งแรงของเขื่อน^{[ 26 ] [ h ]}เขื่อนแรงโน้มถ่วงที่มีชื่อเสียง ได้แก่เขื่อน Grande Dixence , เขื่อน Three Gorgesและเขื่อนGrand Coulee ^{[ 28 ]}

สันเขื่อน (ด้านบน) ของเขื่อนแรงโน้มถ่วงโดยทั่วไปจะเป็นเส้นตรงที่ทอดยาวระหว่างผนังของหุบเขาที่มันข้าม เมื่อสันเขื่อนโค้ง (ด้านนูนของเส้นโค้งจะหันไปทางต้นน้ำเสมอ) จะเรียกว่าเขื่อนแรงโน้มถ่วงโค้ง (กล่าวถึงด้านล่าง ) ^{[ 29 ] [ i ] [ j ]}หน้าตัดของเขื่อนแรงโน้มถ่วงมีลักษณะเป็นรูปสามเหลี่ยมโดยประมาณ โดยมีฐานแบนวางอยู่บนพื้นหุบเขา และมีสองด้านที่เอียง (ต้นน้ำและปลายน้ำ) มาบรรจบกันที่สันเขื่อน^{[ k ]} เพื่อให้แน่ใจว่าเขื่อนมีความมั่นคงและจะไม่พลิกคว่ำ โปรไฟล์ต้องเป็นไปตามกฎสามส่วนตรงกลางซึ่งระบุว่าแรงที่กระทำต่อเขื่อน (แรงโน้มถ่วง แรงดันน้ำ ฯลฯ) จะต้องสร้างแรงสุทธิที่มุ่งไปยังส่วนกลางของฐาน (แทนที่จะมุ่งไปยังขอบปลายน้ำของฐาน) ^{[ 32 ]} ความหนาและความเอียงของเขื่อนแรงโน้มถ่วงจะต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อให้มั่นใจในความมั่นคง ความหนาของฐานควรอยู่ที่ 70 ถึง 85% ของความสูง^{[ 33 ] [ l ]} ความเอียง (ความชัน วัดเป็นระยะทางวิ่ง/ระยะทางขึ้น) ของหน้าผาด้านท้ายน้ำโดยทั่วไปอยู่ที่ 0.75 ถึง 0.8 และหน้าผาด้านต้นน้ำควรตั้งตรงมากกว่าหน้าผาด้านท้ายน้ำ^{[ 34 ] [ m ]}

เนื่องจากเขื่อนแรงโน้มถ่วงมีน้ำหนักมาก จึงต้องวางอยู่บนชั้นหินแข็ง เขื่อนแรงโน้มถ่วงที่สร้างบนดินจะอัดดิน ทำให้เขื่อนทรุดตัว และอาจแตกและพังได้^{[ n ]}หากชั้นหินแข็งมีรอยแตกหรือข้อบกพร่อง จะต้องเตรียมโดยการฉีดปูนหรืออุดด้วยคอนกรีต^{[ ​​37 ]} ข้อกังวลที่ผู้ออกแบบต้องแก้ไขคือ "การยกตัว" หากน้ำซึมเข้าไปใต้โครงสร้างเขื่อน แรงดันน้ำสามารถสร้างแรงดันขึ้นด้านบนอย่างมากต่อโครงสร้างเขื่อน ซึ่งอาจนำไปสู่การรั่วซึมหรือแม้แต่การพังทลายของเขื่อน ความเสี่ยงนี้สามารถลดลงได้ด้วยการใช้ม่านปูนใต้เขื่อน (ซึ่งป้องกันไม่ให้น้ำซึมเข้าไปใต้เขื่อน) และระบบระบายน้ำใต้เขื่อน ซึ่งจะนำน้ำออกไปเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น^{[ 38 ]}

เขื่อนค้ำยัน

เขื่อนค้ำยันมีหน้าด้านต้นน้ำที่เอียงซึ่งได้รับการรองรับด้วยค้ำยันหลายอัน^{[ 39 ]}

ในภาพเขื่อน Latyan buttressในอิหร่าน นี้ สามารถมองเห็น เสาค้ำยัน ได้ ประมาณ 20 ต้น^{[ 40 ] [ o ]}

เขื่อนค้ำยันประกอบด้วยหน้าด้านต้นน้ำที่เอียงซึ่งได้รับการรองรับทางด้านท้ายน้ำด้วยค้ำยันรูปสามเหลี่ยม จำนวนมาก ^{[ p ]} เขื่อนค้ำยันส่วนใหญ่ทำจากคอนกรีต^{[ ​​43 ]} แตกต่างจากเขื่อนแรงโน้มถ่วง (ซึ่งหน้าด้านต้นน้ำเกือบเป็นแนวตั้ง) หน้าด้านต้นน้ำของเขื่อนค้ำยันจะลาดเอียง โดยทั่วไปมีความลาดเอียงระหว่าง 0.3 ถึง 1.0 ^{[ m ]}ความลาดเอียงนี้จำเป็นเพื่อให้แรงดันจากอ่างเก็บน้ำด้านต้นน้ำกดลงบนเขื่อน บังคับให้เขื่อนจมลงไปในพื้นดินและเพิ่มความมั่นคง (ตรงกันข้ามกับเขื่อนแรงโน้มถ่วง ซึ่งน้ำหนักของเขื่อนเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอที่จะอยู่กับที่ได้) ^{[ 39 ]} เขื่อนค้ำยันที่มีชื่อเสียง ได้แก่ เขื่อนอิไตปูเขื่อนลูเซนโดรเขื่อน อั ลมาสซีราและเขื่อนแดเนียล-จอห์นสัน^{[ 44 ]}

เขื่อนค้ำยันใช้คอนกรีตน้อยกว่าเขื่อนแรงโน้มถ่วงที่เทียบเท่ากันมาก แต่การประหยัดต้นทุนนั้นถูกชดเชยด้วยกระบวนการก่อสร้างที่ซับซ้อนกว่า^{[ q ]} เขื่อนค้ำยันไม่แข็งแรงเท่าเขื่อนแรงโน้มถ่วง และเหมาะสำหรับความสูงที่ต่ำกว่าเท่านั้น เนื่องจากเขื่อนค้ำยันมีพื้นที่ฐาน (พื้นที่ดินที่โครงสร้างเขื่อนตั้งอยู่) น้อยกว่าเขื่อนแรงโน้มถ่วงมาก ความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับแรงยก (จากน้ำใต้เขื่อน) จึงต่ำกว่าในเขื่อนค้ำยัน^{[ 46 ]}

ค้ำยันแต่ละอันอาจมีการเคลื่อนไหวเล็กน้อยสัมพันธ์กัน หากด้านต้นน้ำของเขื่อนเป็นคอนกรีตชิ้นเดียว การเคลื่อนไหวของค้ำยันอาจทำให้เกิดความเค้นมาก ส่งผลให้ด้านต้นน้ำของเขื่อนแตก เพื่อลดปัญหานี้ ด้านต้นน้ำจึงถูกแบ่งออกเป็นหลายชิ้น ชิ้นละหนึ่งค้ำยัน เรียกว่า "หัวค้ำยัน" โดยทั่วไปแล้ว หัวค้ำยันที่อยู่ติดกันจะถูกคั่นด้วยช่องว่าง และช่องว่างเหล่านั้นจะถูกเติมด้วยวัสดุปิดผนึกที่ยืดหยุ่นได้^{[ 41 ]}

เขื่อนโค้ง

เขื่อนโค้งส่งผ่านน้ำหนักของน้ำที่กักเก็บไว้ไปยังผนังหุบเขา^{[ 47 ] [ r ]}

เขื่อนโค้งนี้ในแทสเมเนียมีลักษณะโค้งทั้งในแนวตั้งและแนวนอน^{[ 48 ]}

เขื่อนโค้งเป็นโครงสร้างคอนกรีตโค้งที่ถ่ายโอนแรงของน้ำที่กักเก็บไว้ในแนวนอนไปยังผนังหุบเขา การออกแบบนี้แตกต่างจากเขื่อนแรงโน้มถ่วงหรือเขื่อนค้ำยัน ซึ่งถ่ายโอนแรงลงไปยังฐานราก^{[ 47 ]}เขื่อนโค้งค่อนข้างบาง: ความหนาของฐานน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของความสูง^{[ j ]}และทำจากคอนกรีตเสมอ^{[ 50 ]} มุมศูนย์กลางที่รองรับโดยเขื่อนโค้งอาจค่อนข้างตื้นหรือเกือบเป็นครึ่งวงกลม โดยมีค่าตั้งแต่ 46 ถึง 140 องศา^{[ 51 ] [ s ] [ t ]}เขื่อนโค้งที่มีชื่อเสียง ได้แก่เขื่อนหงกรินเขื่อน เฟลมมิ่งกอร์จเขื่อนมอยรีและเขื่อนคอนทรา^{[ 55 ]}

เขื่อนโค้งทั้งหมดมีลักษณะโค้ง แต่มีรูปทรงที่หลากหลาย เขื่อนโค้งแบบเก่าส่วนใหญ่ใช้รูปทรง "รัศมีคงที่" ซึ่งคล้ายกับส่วนหนึ่งของทรงกระบอกแนวตั้ง^{[ 56 ] [ u ]} รูปทรงที่ซับซ้อนกว่าคือรูปทรง "มุมคงที่" ซึ่งค่อยๆ ลดรัศมีจากยอดถึงฐาน^{[ v ]} การวิจัยเกี่ยวกับการปรับรูปทรงเขื่อนให้เหมาะสมที่สุดเพื่อความแข็งแรงสูงสุดทำให้วิศวกรเขื่อนนำรูปทรงมุมคงที่มาใช้กับเขื่อนโค้งหลายแห่ง เริ่มตั้งแต่ปี 1914 ^{[ 57 ]} รูปทรงอีกแบบหนึ่งคือ "โค้งสองชั้น" ซึ่งคล้ายกับส่วนหนึ่งของโดมและกำหนดโดยการรวมความโค้งในทิศทางแนวตั้ง เช่นเดียวกับทิศทางแนวนอน^{[ 58 ]}

ไม่ว่ารูปทรงของความโค้งของเขื่อนโค้งจะเป็นอย่างไร โค้งนั้นจะต้องถ่ายเทน้ำหนักของน้ำในอ่างเก็บน้ำไปยังผนังหุบเขา เขื่อนโค้งสามารถสร้างได้เฉพาะในหุบเขาแคบที่มีผนังหินที่แข็งแรงและสูงชันซึ่งสามารถทนต่อแรงมหาศาลได้ ในเขื่อนบางแห่ง จำเป็นต้องสร้าง ฐาน คอนกรีต ระหว่างโค้งกับผนังหุบเขาเพื่อถ่ายเทน้ำหนักอย่างปลอดภัย^{[ 59 ] [ r ]}

โครงสร้างเขื่อนแบบผสม

เขื่อนซายาโน-ชูเชนสกายาในรัสเซียเป็นตัวอย่างของเขื่อนโค้งรับแรงโน้มถ่วง

เขื่อนบาร์ตเลตต์ในสหรัฐอเมริกาเป็นเขื่อนที่มีโครงสร้างโค้งหลายชั้น

เขื่อนบางแห่งรวมคุณสมบัติจากโครงสร้างเขื่อนพื้นฐานสองแบบเข้าด้วยกันเขื่อนโค้งแรงโน้มถ่วงรวมคุณสมบัติจากเขื่อนโค้งและเขื่อนแรงโน้มถ่วงเข้าด้วยกัน รูปทรงโดยรวมเป็นรูปโค้ง แต่ไม่ใช่เขื่อนโค้งที่แท้จริง เนื่องจากความหนาของฐานเขื่อนมีมากกว่าครึ่งหนึ่งของความสูง ทำให้มีน้ำหนักและพื้นที่ฐานที่เป็นลักษณะเฉพาะของเขื่อนแรงโน้มถ่วง^{[ 60 ] [ w ] [ j ]}

เขื่อนโค้งหลายอัน^{[ x ]}ผสมผสานคุณสมบัติของเขื่อนโค้งกับเขื่อนค้ำยัน มีลักษณะคล้ายเขื่อนค้ำยัน แต่ด้านต้นน้ำไม่เรียบ – แต่ด้านต้นน้ำประกอบด้วยเขื่อนโค้งขนาดเล็กจำนวนมาก โดยแต่ละโค้งจะเชื่อมต่อค้ำยันที่อยู่ติดกันหนึ่งคู่^{[ 63 ] [ y ]}

เขื่อนกั้นน้ำ เป็นเขื่อนเตี้ยที่มีทางระบายน้ำกว้างรวมอยู่ในโครงสร้างเขื่อน โดยมีประตู หลายบาน ควบคุมการไหลผ่านทางระบายน้ำ^{[ 22 ]}คันดินและคันกั้นน้ำ  ซึ่งมีรูปแบบเดียวกันกับเขื่อนดิน ไม่ใช่เขื่อนที่แท้จริง เพราะโดยทั่วไปแล้วจะเรียงรายอยู่ตามริมฝั่งแม่น้ำหรือทะเล ในขณะที่เขื่อนจะวางขวางอยู่ในหุบเขา^{[ 65 ]}

เขื่อนไม่ได้ถูกสร้างขึ้นโดยมนุษย์เสมอไป เขื่อนธรรมชาติเป็นสิ่งกีดขวางที่เกิดจากกระบวนการต่างๆ เช่นการถล่มของหินการไหลของลาวาหรือพฤติกรรมการสร้างเขื่อนของบีเวอร์^{[ 68 ]}

เขื่อนหินถล่มเป็นเขื่อนธรรมชาติที่เกิดจากหินถล่มที่ไหลลงสู่หุบเขาและปิดกั้นการไหลของแม่น้ำ ทำให้เกิดทะเลสาบขึ้นทางด้านต้นน้ำ^{[ 69 ]} มีเขื่อนหินถล่มหลายพันแห่งทั่วโลก รวมถึงเขื่อนที่สร้างขึ้นในปี 2010 ในปากีสถานซึ่งก่อให้เกิดทะเลสาบอัตตาบาด [ ^{69 ] เขื่อน} หินถล่มมีศักยภาพที่จะก่อให้เกิดความสูญเสียชีวิตอย่างร้ายแรง หากพังทลายและก่อให้เกิดน้ำท่วมฉับพลันในปี 1786 ในประเทศจีนแผ่นดินไหวได้สร้างเขื่อนหินถล่มบนแม่น้ำต้าตูซึ่งพังทลายลงในอีกสิบวันต่อมา ทำให้มีผู้เสียชีวิต 100,000 คน^{[ 70 ]} ความเสี่ยงของน้ำท่วมฉับพลันสามารถบรรเทาได้โดยการสร้างทางระบายน้ำบนเขื่อนหินถล่มเพื่อลดระดับน้ำ^{[ 70 ]} วิศวกรได้ใช้เขื่อนหินถล่มเป็นฐานรากในการสร้างเขื่อนใหม่^{[ 71 ]}วิศวกรใช้การระเบิดบนเนินเขาเพื่อกระตุ้นให้เกิดดินถล่มและสร้างเขื่อนดินแบบหยาบๆ ซึ่งเรียกว่าเขื่อน "ระเบิดถม" ^{[ 72 ]}

เขื่อนภูเขาไฟเป็นผลมาจากกิจกรรมของภูเขาไฟซึ่งสามารถสร้างเขื่อนจากลาวาไหลตะกอนลาฮาร์กระแสไพโรคลาสติกหรือเศษซากอื่นๆ^{[ 73 ]} กิจกรรมของภูเขาไฟเมื่อประมาณ 13,000 ปีก่อนได้สร้างThe Barrierซึ่งเป็นเขื่อนลาวาในแคนาดา ซึ่งกั้นทะเลสาบ Garibaldiไว้^{[ 74 ]}

เขื่อนบีเวอร์เป็นโครงสร้างที่บีเวอร์สร้างขึ้นขวางลำธาร บีเวอร์สร้างเขื่อนในเวลากลางคืน โดยขนโคลน หิน และกิ่งไม้ด้วยอุ้งเท้าหน้าและฟัน เขื่อนสร้างแอ่งน้ำซึ่งช่วยป้องกันสัตว์นักล่าและช่วยให้เข้าถึงอาหารได้ง่าย เขื่อนบางแห่งมีรัง – ห้องที่สร้างอยู่ภายในเขื่อน – ซึ่งพวกมันสามารถอาศัยอยู่ได้ เขื่อนบีเวอร์ปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นในลักษณะที่สร้างแหล่งที่อยู่อาศัย ใหม่ สำหรับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ทำให้บีเวอร์เป็นสิ่งมีชีวิตสำคัญและวิศวกรระบบนิเวศ^{[ 75 ]}

วัตถุประสงค์หลักของการสร้างเขื่อน ได้แก่การชลประทาน การผลิต ไฟฟ้าพลังน้ำ การ จัดหา น้ำการจัดการน้ำท่วม การพักผ่อนหย่อนใจการ เดินเรือในแม่น้ำและ การเพาะ เลี้ยงปลา^{[ 77 ]} เขื่อนหลายแห่ง – เรียกว่า "เขื่อนอเนกประสงค์" – รองรับหน้าที่หลักสองอย่างขึ้นไป^{[ 78 ]}

การชลประทานเป็นการประยุกต์ใช้เขื่อนที่สำคัญ: ประมาณ 20% ของ พื้นที่เพาะปลูกทั่วโลกได้รับการชลประทานด้วยน้ำที่มาจากอ่างเก็บน้ำที่สร้างขึ้นโดยเขื่อน (ณ ปี 2022) ^{[ 79 ] [ ac ]}นอกจากการเคลื่อนย้ายน้ำจากอ่างเก็บน้ำไปยังคลองชลประทานโดยตรงแล้ว เขื่อนยังสามารถสนับสนุนการชลประทานโดย "การปล่อยน้ำในฤดูแล้ง": เขื่อนจะกักเก็บน้ำในช่วงฤดูฝน และปล่อยน้ำลงสู่ปลายน้ำในช่วงฤดูแล้งจึงทำให้มั่นใจได้ว่าจะมีน้ำในแม่น้ำตลอดทั้งปี^{[ 81 ]}

พลังงานน้ำให้ พลังงานสะอาดและ หมุนเวียนได้ ในรูปแบบของไฟฟ้าพลังน้ำ ณ ปี 2022 กำลังการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทั่วโลกคิดเป็นประมาณ 20% ของปริมาณไฟฟ้าทั้งหมดของโลก^{[ 82 ] [ ad ]}และมากกว่า 80% ของความจุในการกักเก็บน้ำในอ่างเก็บน้ำทั่วโลกถูกนำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ ณ ปี 2006 ^{[ 80 ]} ในบางสภาพภูมิอากาศ เขื่อนพลังน้ำสามารถทำหน้าที่เป็นระบบบัฟเฟอร์ประจำปีได้ กล่าวคือ อ่างเก็บน้ำสามารถเติมน้ำได้ในช่วงฤดูฝน จากนั้นในช่วงฤดูแล้ง (ซึ่งโดยทั่วไปจะร้อนกว่าและจำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าในการเปิดเครื่องปรับอากาศ ) น้ำก็จะถูกปล่อยออกมาเพื่อผลิตไฟฟ้า^{[ 83 ]}

เขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำบางแห่งมี ระบบ สูบน้ำเพื่อกักเก็บน้ำ : เขื่อนเหล่านี้ใช้ไฟฟ้าส่วนเกิน (เช่น จากพลังงานแสงอาทิตย์ในวันที่แดดจัด) เพื่อขับเคลื่อนปั๊มที่สูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำต่ำไปยังอ่างเก็บน้ำสูง เมื่อระบบไฟฟ้าต้องการพลังงานมากขึ้น (เช่น ในวันที่เมฆมาก) สามารถปล่อยน้ำเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเขื่อนเพื่อผลิตไฟฟ้าพลังน้ำได้^{[ 83 ]} ระบบสูบน้ำเพื่อกักเก็บน้ำสามารถใช้งานได้ตลอด 24 ชั่วโมง: ในช่วงกลางคืน เมื่อการใช้ไฟฟ้าของชุมชนต่ำ แหล่งพลังงานแบบดั้งเดิม (นิวเคลียร์ น้ำมัน) สามารถขับเคลื่อนปั๊มเพื่อสูบน้ำเข้าไปในอ่างเก็บน้ำ จากนั้นในช่วงชั่วโมงที่มีการใช้ไฟฟ้าสูงสุดในเวลากลางวัน น้ำสามารถปล่อยผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเขื่อนเพื่อผลิตไฟฟ้าได้^{[ 83 ]}

การจัดหาน้ำ – สำหรับการใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรม – เป็นวัตถุประสงค์ที่พบมากเป็นอันดับสามของเขื่อนขนาดใหญ่ ในปี 2025 มีเขื่อนขนาดใหญ่ 3,394 แห่งที่อุทิศให้กับวัตถุประสงค์นี้^{[ 76 ]} การใช้ในอุตสาหกรรมมีปริมาณประมาณสองเท่าของการใช้ในครัวเรือน แต่บางส่วนของน้ำที่ดึงมาจากอ่างเก็บน้ำ (เช่น น้ำที่ใช้เพื่อการระบายความร้อนเท่านั้น) จะถูกส่งกลับไปยังระบบแม่น้ำ^{[ 84 ]}

การจัดการน้ำท่วมเป็นหน้าที่สำคัญของเขื่อนหลายแห่ง ในปี 2025 มีเขื่อนขนาดใหญ่ 2,510 แห่งทั่วโลกที่ใช้เพื่อการจัดการน้ำท่วม เขื่อนเหล่านี้ไม่ได้พยายามป้องกัน น้ำท่วม ทั้งหมดไม่ให้ไหลลงสู่ปลายน้ำ แต่พยายามลดระดับน้ำท่วมสูงสุด (ความสูง) ให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย เนื่องจากน้ำท่วมคาดเดาได้ยาก เป้าหมายเหล่านี้จึงมักแสดงออกมาในรูปของขอบเขตทางสถิติโดยอิงจากช่วงเวลาการเกิดซ้ำ ที่ยาวนาน ตัวอย่างเช่น เขื่อนอาจได้รับการออกแบบโดยมีเป้าหมายเพื่อควบคุมน้ำท่วมที่เกิดขึ้นทุกๆ 100 ปีได้อย่างปลอดภัย^{[ 85 ]}ประโยชน์ในการควบคุมน้ำท่วมของเขื่อนอาจมีความสำคัญมากขึ้นในศตวรรษที่ 21 เนื่องจากคาดการณ์ว่าความเสี่ยงจากน้ำท่วมจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ^{[ 86 ]}

เขื่อนหลายแห่งถูกสร้างขึ้นบนแม่น้ำเพื่อจุดประสงค์ในการรักษาระดับน้ำให้สูงเพียงพอสำหรับการขนส่งรวมถึงเรือบรรทุกสินค้า เขื่อนเหล่านี้มักจะเตี้ย และมักตั้งอยู่ใกล้กับโรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการขนส่งสินค้าทางน้ำ^{[ 87 ]} เขื่อนอื่นๆ ถูกออกแบบโดยมีเป้าหมายหลักเพื่อสนับสนุนการพักผ่อนหย่อนใจหรือการเพาะเลี้ยงปลา^{[ 87 ]}

เขื่อนกักเก็บกากแร่เป็นเขื่อนที่กักเก็บกากแร่ ซึ่งเป็น  ของเสียที่เกิดจาก การ ทำเหมือง^{[ 89 ]} เขื่อนกักเก็บกากแร่ส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างคันดิน^{[ 90 ]} แตกต่างจากเขื่อนกักเก็บน้ำทั่วไป ซึ่งมักสร้างในหุบเขา เขื่อนกักเก็บกากแร่สามารถสร้างบนพื้นราบได้ โดยมีคันดินล้อมรอบกากแร่ทุกด้าน^{[ 91 ]} เขื่อนกักเก็บกากแร่มีความพิเศษตรงที่มักจะขยายขนาดขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากการทำเหมืองยังคงดำเนินต่อไป คันดินจึงถูกยกสูงขึ้นเรื่อยๆ^{[ 92 ]} กากแร่มักมีสารพิษที่เป็นผลพลอยได้จากการทำเหมือง เช่นสารหนูหรือตะกั่วดังนั้น เขื่อนกักเก็บกากแร่จึงมักมีมาตรการป้องกันพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุจากกากแร่จะไม่ปนเปื้อนแหล่งน้ำภายนอกเขื่อน^{[ 93 ]} มาตรการป้องกัน ได้แก่ การอัดฉีดปูนฐานราก แผ่นรอง (ดินเหนียวหรือเมมเบรน) ผ้าห่มระบายน้ำ และท่อระบายใต้ดิน^{[ 94 ]}

คอฟเฟอร์แดมคือโครงสร้างกันน้ำชั่วคราวที่สร้างขึ้น ณ สถานที่ก่อสร้างเพื่อสร้างพื้นที่แห้งสำหรับการก่อสร้างจนกว่าโครงการจะเสร็จสมบูรณ์^{[ 95 ]} คอฟเฟอร์แดมมักใช้ในการสร้างฐานรองรับสะพานในทะเลสาบ แม่น้ำ และมหาสมุทร^{[ 96 ]} เมื่อมีการสร้างเขื่อนในหุบเขาแม่น้ำ มักจะมีการสร้างคอฟเฟอร์แดมขึ้นต้นน้ำเพื่อเบี่ยงเบนแม่น้ำผ่านอุโมงค์หรือช่องทางชั่วคราว อุโมงค์ (หรือช่องทาง) จะนำน้ำไปรอบๆ สถานที่ก่อสร้างและปล่อยลงสู่ปลายน้ำ ทำให้สถานที่ก่อสร้างแห้ง^{[ 95 ]}

ฝายเป็นโครงสร้างเตี้ยและแบนที่สร้างขวางทางน้ำ ฝายไม่ได้ปิดกั้นแม่น้ำอย่างสมบูรณ์ แต่จะควบคุมการไหลของน้ำในลักษณะที่ควบคุมได้[ ^{97 ] ฝาย} บางแห่งได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาระดับน้ำให้คงที่ในบริเวณหนึ่งของแม่น้ำ^{[ 98 ]} ในขณะที่ฝายอื่นๆ ออกแบบมาเพื่อลดการกัดเซาะของตลิ่งแม่น้ำ^{[ 99 ]} ฝายยังใช้เพื่อการจัดภูมิทัศน์หรือการพักผ่อนหย่อนใจ^{[ 100 ]}หรือทำหน้าที่เป็นเครื่องวัด (สามารถคำนวณปริมาณน้ำไหลทั้งหมดได้จากความลึกของน้ำที่ไหลผ่านฝาย) ^{[ 101 ]}

หากสันเขาที่ล้อมรอบอ่างเก็บน้ำของเขื่อนมีจุดต่ำ (จุดที่ต่ำกว่า) ต่ำกว่าระดับที่วางแผนไว้ของอ่างเก็บน้ำ จะต้องสร้างเขื่อนรองรับเพื่อถมจุดต่ำนั้น เขื่อนรองรับควรได้รับการออกแบบด้วยรายละเอียดและความเอาใจใส่เช่นเดียวกับเขื่อนหลัก^{[ 102 ] [ ae ]}

เขื่อนใต้ดินใช้เพื่อกั้นการไหลของน้ำใต้ดินและกักเก็บไว้ใต้ผิวดิน เขื่อนเหล่านี้เป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่สร้างขึ้นในพื้นที่แห้งแล้งซึ่งมีน้ำน้อย เขื่อนใต้ดินบางแห่งสร้างขึ้นโดยการขุดร่องในเส้นทางของน้ำใต้ดินที่ไหลตามธรรมชาติและวางสิ่งกีดขวางแนวตั้งที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ จากนั้นจึงถมร่องให้เต็ม การออกแบบอีกแบบหนึ่งซึ่งใช้ในพื้นที่ที่เป็นทราย คือการสร้างเขื่อนเตี้ยๆ ข้ามหุบเขาเล็กๆ เพื่อให้พายุฝนเป็นครั้งคราวทำให้ทรายและน้ำสะสมอยู่ด้านหลังเขื่อน (ทรายจะช่วยยับยั้งการระเหยของน้ำใต้ดิน) ในการออกแบบทั้งสองแบบนี้ จะมีการวาง บ่อหรือท่อไว้เหนือสิ่งกีดขวางเพื่อสูบน้ำ^{[ 104 ]}

เขื่อนที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่ทราบคือเขื่อนจาวาสร้างขึ้นราว 3000  ปีก่อนคริสตกาล ใกล้กับเมืองอัมมานประเทศจอร์แดน^{[ af ]}เขื่อนดินนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบส่งน้ำที่ซับซ้อน มีความหนา 28 เมตร (92 ฟุต) ^{[ l ]}และสูง 5.5 เมตร (18 ฟุต) ^{[ 107 ] [ ag ]} ราว 2600  ปีก่อนคริสตกาล ชาวอียิปต์ได้สร้างเขื่อนดินซัดด์ เอล-คาฟารา ใกล้กับ กรุงไคโรแม้ว่าเขื่อนจะพังทลายลงในช่วงเวลาที่การก่อสร้างเสร็จสมบูรณ์^{[ 109 ]} เริ่มต้นราว 1500  ปีก่อนคริสตกาลชาวซาบาเอียนได้สร้างเขื่อนหลายแห่งข้ามวาดี ดานาห์ ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศเยเมน ในปัจจุบัน งานนี้สิ้นสุดลงด้วยเขื่อนมาริบอันยิ่งใหญ่ (สร้างขึ้นราว 500  ปีก่อนคริสตกาล) ซึ่งมีความยาว 700 เมตร (2,300 ฟุต) และสูง 20 เมตร (66 ฟุต) ^{[ 105 ]}

จักรวรรดิฮิตไทต์สร้างเขื่อนหลายแห่งระหว่างศตวรรษที่ 17 ถึง 13  ก่อนคริสตกาล รวมถึงเขื่อนแห่งหนึ่งใกล้กับ วัด เอฟลาตุนปินาร์ ในประเทศตุรกีในปัจจุบัน^{[ 110 ]} เขื่อนแห่งแรกในประเทศจีน – สร้างโดยซุนซูอ่าวราว 580  ปีก่อนคริสตกาล – กักเก็บอ่างเก็บน้ำอาเฟิงถังซึ่งยังคงมีอยู่จนถึงทุกวันนี้^{[ 111 ]} ในศรีลังกา มีการสร้าง เขื่อนหลายแห่ง – รวมถึงทิสสาเววา  – ราว 370  ปีก่อนคริสตกาล เพื่อสร้างอ่างเก็บน้ำ เขื่อนบางแห่งมีความยาวหลายกิโลเมตร^{[ 112 ] [ ah ]}

จักรวรรดิโรมันสร้างระบบประปาขนาดใหญ่ ซึ่งรวมถึงท่อส่งน้ำและอุโมงค์ ตั้งแต่ศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช แต่พวกเขาไม่ได้เริ่มสร้างเขื่อนขนาดใหญ่จนกระทั่งศตวรรษที่ 1 หลังคริสต์ศักราช^{[ 115 ]}เขื่อนโรมันโดยทั่วไปเป็น เขื่อนก่อ อิฐแบบแรงโน้มถ่วงที่มีหน้าตัดแนวตั้งทั้งด้านต้นน้ำและปลายน้ำ แม้ว่าบางแห่งจะเสริมความแข็งแรงที่ด้านปลายน้ำด้วยค้ำยันหรือคันดินหิน^{[ 116 ]}ชาวโรมันเป็นชนชาติแรกที่ใช้ซีเมนต์เป็นวัสดุก่อสร้าง ซึ่งสามารถผสมกับหินก้อนเล็กๆ เพื่อทำเป็นคอนกรีตหรือผสมกับทรายเพื่อทำเป็นปูนสำหรับเชื่อมอิฐหรือหิน ซีเมนต์ของโรมันบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ประกอบด้วยเถ้าภูเขาไฟมีคุณสมบัติกันน้ำ^{[ 117 ] [ ai ]}

หนึ่งในเขื่อนแรกๆ ที่ชาวโรมันสร้างขึ้นก็เป็นเขื่อนที่สูงที่สุดด้วย นั่นคือเขื่อนซูเบียโกสร้างขึ้นราว ปี ค.ศ. 60 มีความสูง 40 เมตร (130 ฟุต) และหนา 13.5 เมตร (44 ฟุต) ^{[ 118 ] [ aj ]} ชาวโรมันสร้างเขื่อนประมาณ 80 แห่งในฮิสปาเนีย (สเปนในปัจจุบัน) ^{[ 119 ]}รวมถึงเขื่อนโพรเซอร์ปินา ซึ่งกักเก็บ น้ำได้ 6 ล้านลูกบาศก์เมตร^{และ ยังคงใช้งานได้จนถึงปี 2026 [ 120 ]} เทคโนโลยีการสร้างเขื่อนของโรมันถูกนำไปใช้ในประเทศใกล้เคียง หลังจากที่กษัตริย์เปอร์เซียชาปูร์ที่ 1เอาชนะจักรพรรดิวาเลเรียนพระองค์ได้ใช้เชลยศึกชาวโรมันทำงานสร้างเขื่อนบันด์-เอ ไคซาร์ ซึ่งทอดข้าม แม่น้ำคารุน [ ^{114 ] ประตู} เหล็กเป็นเขื่อนโค้งแรงโน้มถ่วงยุคแรกๆ ที่สร้างโดยจัสติเนียนที่ 1  ราว ปี ค.ศ. 550 ใกล้กับ เมืองแอนติโอคในประเทศตุรกีในปัจจุบัน^{[ 121 ] [ ak ]}

หนึ่งในเขื่อนแรกๆ ที่สร้างขึ้นในญี่ปุ่นคือเขื่อนซายามะซึ่งสร้างขึ้นใกล้โอซาก้าใน ปี ค.ศ. 380 มีความสูง 8 เมตร (26 ฟุต) และยาว 300 เมตร (980 ฟุต) ^{[ 124 ]}เขื่อนคูริต  ซึ่งเป็นเขื่อนโค้งขนาดใหญ่และบางแห่งแรกของโลก ถูกสร้างขึ้นในเปอร์เซีย (อิหร่านในปัจจุบัน) ประมาณปี ค.ศ. 1350 มีความสูง 26 เมตร (85 ฟุต) และต่อมาได้เพิ่มความสูงเป็น 64 เมตร (210 ฟุต) เขื่อนนี้ยังคงเป็นเขื่อนที่สูงที่สุดในโลกจนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 ^{[ 125 ]}เขื่อนในอินเดียโดยทั่วไปเป็นโครงสร้างดินที่มีหน้าผาหินสูงชัน เช่นเขื่อนวีรนามซึ่งสร้างขึ้นประมาณ ปี ค.ศ. 1020 ในรัฐทมิฬนาฑูมีความยาว 16 กิโลเมตร (10 ไมล์) ^{[ 113 ]}

ในยุโรป เขื่อนถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนกังหานน้ำสำหรับการสีข้าวและการทำเหมือง [ ^{126 ] [ al ] ตัวอย่าง} แรกคือเขื่อน Bazacleที่สร้างขึ้นราว ปี ค.ศ. 1170 ในฝรั่งเศส^{[ 128 ]} เขื่อนเพื่อสร้างบ่อเลี้ยงปลาเป็นเรื่องปกติในยุโรป และมีการสร้างเขื่อนหลายร้อยแห่งในโบฮีเมียในช่วงศตวรรษที่ 15 และ 16 โดยสร้างบ่อเลี้ยงปลาครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด 1,800 ตารางกิโลเมตร[ ^{129 ]เขื่อนเพื่อ}การชลประทาน ได้แก่ เขื่อนAlmansa ของสเปน (ค.ศ. 1384) ซึ่งเป็นเขื่อนโค้งแรงโน้มถ่วง และ เขื่อน Elcheที่ยังคงตั้งอยู่(ค.ศ. 1640) ซึ่งเป็นเขื่อนโค้งแห่งแรกที่สร้างขึ้นในยุโรปนับตั้งแต่สมัยโรมัน^{[ 130 ] [ am ]} มีการสร้างเขื่อนหลายแห่งเพื่อจัดหา น้ำให้กับ อิสตันบูลรวมถึงเขื่อนหนึ่งในปี ค.ศ. 1560 ที่นำน้ำมาจากป่าเบลเกรด^{[ 132 ]}วัตถุประสงค์อีกประการหนึ่งของการสร้างเขื่อนคือการขนส่ง: เขื่อนแซงต์-แฟร์โรลถูกสร้างขึ้นในฝรั่งเศสในปี 1675 เพื่อจัดหาน้ำให้กับคลองมิดิ เขื่อนนี้ยังคงเป็นเขื่อนดินที่สูงที่สุดในโลกมานานกว่าศตวรรษ^{[ 133 ]}มีหนังสือหลายเล่มเกี่ยวกับการออกแบบเขื่อนตีพิมพ์ในช่วงทศวรรษที่ 1700 โดยผู้เขียนชาวยุโรป ได้แก่จาคอบ ลอยโพลด์ , อัลเบิร์ต บราห์มส์ , โยฮันน์ ซิลเบอร์ชแล็กและโอลิเวอร์ อีแวนส์^{[ 134 ]}

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 กระบวนการออกแบบเขื่อนเริ่มเปลี่ยนจาก การปฏิบัติ เชิงประจักษ์ – ซึ่งอาศัยประสบการณ์และการลองผิดลองถูก  – ไปสู่สาขาวิชาวิศวกรรมที่มีรากฐานมาจากวิทยาศาสตร์^{[ 136 ]} บุคคลสำคัญในการวิวัฒนาการนี้ ได้แก่ นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสCharles-Augustin de Coulombซึ่งในปี 1776 ได้สร้างสูตรที่อธิบายว่าดินมีปฏิกิริยาอย่างไรภายใต้แรงกดดัน สูตรนี้ต่อมาถูกนำไปใช้ในวิศวกรรมเขื่อนโดยAlexandre Collin [ ^{136 ] ใน} ปี 1847 François Zolaกลายเป็นวิศวกรคนแรกที่ออกแบบเขื่อนโค้งโดยพิจารณาแรงกดดันเชิงวิเคราะห์^{[ 137 ]}วิศวกรชาวฝรั่งเศสJ. Augustine DeSazillyได้กำหนดว่าหน้าตัดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเขื่อนแรงโน้มถ่วงคือรูปสามเหลี่ยม โดยมีหน้าตัดแนวตั้งอยู่ทางด้านต้นน้ำ^{[ 138 ]}ในช่วงทศวรรษ 1850 นักฟิสิกส์ชาวสก็ อต William Rankineได้พัฒนาทฤษฎีที่ควบคุมกำแพงกันดิน ซึ่งต่อมาถูกนำไปใช้กับเขื่อน^{[ 139 ]}

พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์เหล่านี้ทำให้เขื่อนทุกประเภทมีความปลอดภัยและมีขนาดใหญ่ขึ้น เขื่อน Glencorseในบริเตน (ค.ศ. 1824) เป็นเขื่อนดิน สูง 21 เมตร (69 ฟุต) ซึ่งมีแกนดินเหนียวและมีพื้นผิวลาดเอียงเล็กน้อย^{[ 140 ]} ในฝรั่งเศสเขื่อนGouffre d'Enfer ที่สร้างด้วยอิฐ(ค.ศ. 1866) มีความสูง 60 เมตร (200 ฟุต) ^{[ 21 ]}เขื่อนค้ำยันขนาดใหญ่แห่งแรกของโลกคือเขื่อน Mir Alam (ค.ศ. 1804) ในอินเดีย^{[ 135 ]} ในออสเตรเลียเขื่อน Parramatta (ค.ศ. 1856) ได้ทดสอบขีดจำกัดของความบางของเขื่อนโค้ง^{[ 135 ]}

ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 มีการสร้างเขื่อนขนาดใหญ่จำนวนมาก โดยเฉพาะในยุโรปตะวันตกและสหรัฐอเมริกา^{[ 142 ]}หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 การมีเครื่องจักรกลหนักสำหรับการก่อสร้าง เช่นรถดันดินรถบรรทุกดัมพ์และรถขุดดิน  ส่งผลให้มีการสร้างเขื่อนเพิ่มขึ้นอย่างมากทั่วโลก^{[ 143 ]}เขื่อนที่โดดเด่นในยุคปัจจุบัน ได้แก่ เขื่อนคอนกรีตแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ เช่นเขื่อนฮูเวอร์ (สหรัฐอเมริกา, 1936) ^{[ 144 ]}และเขื่อนสามหุบเขา (จีน, 2006) ^{[ 145 ]} เขื่อนกั้นน้ำสมัยใหม่บางแห่งมีขนาดใหญ่กว่านั้นอีก เช่นเขื่อนทาร์เบลา (ปากีสถาน, 1976) ^{[ 146 ]}และเขื่อนนูเรก (ทาจิกิสถาน, 1980) ^{[ 147 ]}

การคิดค้น เทคโนโลยี ม่านปูนทำให้สามารถสร้างเขื่อนบนดินที่มีรูพรุนได้อย่างปลอดภัย^{[ 148 ] [ an ]}ซึ่งทำให้สามารถสร้างเขื่อนอัสวานไฮ (1970) ข้ามแม่น้ำไนล์ได้ ซึ่งมีพื้นแม่น้ำเป็นทรายลึก มีการสูบปูนลงไปในทรายลึก 208 เมตร (682 ฟุต) ทำให้เกิดกำแพงใต้ดินครอบคลุมพื้นที่ 57,000 ตารางเมตร^ซึ่งป้องกันไม่ให้น้ำซึมผ่านใต้เขื่อน^{[ 148 ]}

ในยุคสมัยใหม่ยังได้เห็นการเกิดขึ้นของข้อโต้แย้งต่อการสร้างเขื่อน ตัวอย่างแรกๆ – ในช่วงทศวรรษ 1870 – คือการต่อต้าน เขื่อนเธิร์ลเมียร์ในเขตทะเลสาบ ของอังกฤษ ซึ่งถูกต่อต้านโดยชาวบ้านที่รู้สึกว่ามันจะทำลายความงามตามธรรมชาติของภูมิภาค^{[ 149 ]} หลังจากที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศกลายเป็นข้อกังวลระดับโลก การถกเถียงก็เกิดขึ้นว่าไฟฟ้าที่ผลิตจากเขื่อนนั้นสะอาด เท่ากับ พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมหรือไม่ แม้ว่าไฟฟ้าพลังน้ำเองจะสะอาด แต่ผู้ต่อต้านเขื่อนก็โต้แย้งว่าผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในทางลบ^{[ ao ]}มีมากกว่าผลประโยชน์ใดๆ^{[ 151 ]}

จำนวนเขื่อนขนาดใหญ่^{[ aa ]}ทั่วโลกในปี 2025 มีจำนวน 62,362 แห่ง^{[ 76 ]} จำนวนเขื่อนที่มนุษย์สร้างขึ้นทั้งหมด ไม่ว่าจะขนาดใดก็ตาม ทั่วโลกในปี 2019 ประมาณการไว้ที่ 2.8 ล้านแห่ง^{[ 152 ]}

ในปี 2554 มีการประมาณการว่าจำนวนอ่างเก็บน้ำทั้งหมด (ทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก) มีจำนวน 16.7 ล้านแห่ง^{[ 153 ]} อ่างเก็บน้ำเหล่านี้กักเก็บ น้ำ ได้ประมาณ 8,000 ลูกบาศก์กิโลเมตร^{[ 154 ] ซึ่ง} คิดเป็นประมาณ 10% ของปริมาตรน้ำในทะเลสาบน้ำจืดตามธรรมชาติของโลก และ 16% ของปริมาณน้ำที่ไหลลงสู่มหาสมุทรทั้งหมดของโลกในแต่ละปี^{[ 155 ]} อ่างเก็บน้ำเหล่านี้ครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 305,000 ตารางกิโลเมตร^ของพื้นผิวโลก ซึ่งคิดเป็นประมาณ 7.3% ของพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยทะเลสาบตามธรรมชาติ^{[ 156 ]}

แม่น้ำสายหลักของโลกประมาณครึ่งหนึ่งได้รับผลกระทบจากเขื่อนหรืออ่างเก็บน้ำ^{[ 157 ]}และในปี 2019 มีเพียง 23% ของแม่น้ำทั่วโลกเท่านั้นที่ไหลลงสู่มหาสมุทรอย่างอิสระ^{[ 158 ]} ในปี 2015 จำนวนเขื่อนขนาดใหญ่ที่วางแผนไว้หรืออยู่ระหว่างการก่อสร้างมีประมาณ 3,700 แห่ง โดยส่วนใหญ่อยู่ในประเทศจีน (กำลังการผลิตรวมสูงสุด) บราซิล (จำนวนเขื่อนที่วางแผนไว้สูงสุด) และอินเดีย^{[ 159 ]}

เขื่อนคอนกรีตมีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อนเนื่องจากการผลิต ซีเมนต์ใน เตาเผา (ดังแสดงในภาพ) ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก^{[ 160 ]}

เขื่อนสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมโดยการเปลี่ยนแปลงแม่น้ำ แหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ พืชพรรณ ป่าไม้ ความหลากหลายทางชีวภาพและสภาพภูมิอากาศ ขนาด เล็ก^{[ 161 ]} เขื่อนมักทำให้คุณภาพและปริมาณของน้ำที่ไหลลงสู่ปลายน้ำลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฤดูแล้ง ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อพืชและสัตว์ที่พึ่งพาน้ำ^{[ 162 ] [ aq ]}โดยปกติแม่น้ำจะพัดพาตะกอนที่เติมเต็มดินบริเวณปลายน้ำของเขื่อน การไหลของตะกอนจะลดลงหลังจากสร้างเขื่อน เนื่องจากตะกอนถูกกักอยู่ในอ่างเก็บน้ำ^{[ 163 ]} ทำให้ปากแม่น้ำหดตัวลงเนื่องจากขาดการเติมเต็ม^{[ 164 ]}เขื่อนขัดขวางการอพยพของปลาโดยการปิดกั้นการเข้าถึงแหล่งวางไข่เหนือเขื่อน^{[ 165 ]}

แม้ว่าพลังงานน้ำจากเขื่อนจะสะอาดกว่าพลังงานจากโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือน้ำมันมาก แต่การสร้างเขื่อนคอนกรีตก็เป็นสาเหตุของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จำนวนมาก สู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ^{[ 166 ]} การผลิตคอนกรีตหนึ่งลูกบาศก์เมตรจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 _{) ประมาณ 200 กิโลกรัม} ^{[ 167 ] [ ar ]} ตัวอย่างเช่น เขื่อนขนาดเท่าเขื่อนสามหุบเขา ซึ่งมีคอนกรีต 28 ล้านลูกบาศก์เมตร จะปล่อย CO2 ประมาณ 5.6 พันล้านกิโลกรัม^สู่_ชั้น บรรยากาศ^{[ 168 ] [ as ]} CO2 ยังถูกปล่อยออกมาจากน้ำในอ่างเก็บน้ำเมื่อสารอินทรีย์ สลายตัว สารอินทรีย์ _นี้รวมถึงพืชและต้นไม้ทั้งหมดที่จมอยู่ใต้น้ำในอ่างเก็บน้ำ ตลอดจนพืชที่ถูกพัดพาเข้ามาในอ่างเก็บน้ำจากต้นน้ำ^{[ 169 ]}

อ่างเก็บน้ำที่สร้างขึ้นโดยเขื่อนจะทำลายแหล่งที่อยู่อาศัยที่จำเป็นสำหรับพืชและสัตว์ที่อาศัยอยู่ในบริเวณใกล้เคียง สัตว์บกในหุบเขาจะสูญเสียแหล่งที่อยู่อาศัย อ่างเก็บน้ำอาจก่อให้เกิดการตัดไม้ทำลายป่าหากต้นไม้จำนวนมากจมอยู่ใต้น้ำ^{[ 170 ]} น้ำหนักมหาศาลของน้ำในอ่างเก็บน้ำสามารถกระตุ้นให้เกิดดินถล่มและทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้ [ ^{171 ] พืช}ที่จมอยู่ใต้น้ำและสัตว์แม่น้ำบางชนิดจะตาย และอาจสูญพันธุ์ได้^{[ 170 ]}ในช่วงประมาณปี 2010 ปลาพายจีนสูญพันธุ์ไปส่วนใหญ่เนื่องจากการสร้างเขื่อนเกอโจวปาและโลมาแม่น้ำไป่จี ก็ สูญพันธุ์ไปในทางปฏิบัติ หลังจากการสร้างเขื่อนสามหุบเขา^{[ 172 ] [ที่]}

คุณภาพอากาศอาจได้รับผลกระทบทั้งในระหว่างการก่อสร้างเขื่อนและหลังจากสร้างเสร็จแล้ว ในระหว่างการก่อสร้างอนุภาค ในอากาศจำนวนมาก จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ^{[ 173 ]}และหลังจากที่เขื่อนเริ่มใช้งาน น้ำในอ่างเก็บน้ำสามารถส่งผลต่อความชื้นและอาจส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศขนาดเล็กใกล้กับบริเวณเขื่อนได้^{[ 174 ]}

เขื่อนสามารถให้ประโยชน์อย่างมากแก่ชุมชนผ่านหน้าที่หลัก เช่น การชลประทาน การจัดหาน้ำ และการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ นอกจากนี้ยังสามารถส่งเสริมการพัฒนาเศรษฐกิจโดยสนับสนุนการเติบโตทางอุตสาหกรรมและการจ้างงานที่เพิ่มขึ้น^{[ 176 ]}เขื่อนยังสามารถส่งผลกระทบในทางลบต่อคุณภาพชีวิตในชุมชนท้องถิ่นได้อีกด้วย เขื่อนและอ่างเก็บน้ำอาจขัดขวางเครือข่ายการขนส่ง ทำให้คุณภาพน้ำเสื่อมโทรม เปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ธรรมชาติจมแหล่งโบราณคดีที่สำคัญ และทำให้ผู้คนจำนวนมากต้องพลัดถิ่น^{[ 177 ]}

พื้นที่ที่อยู่ติดกับอ่างเก็บน้ำอาจอิ่มตัวด้วยน้ำ ทำให้ดินเค็มขึ้นและส่งผลกระทบต่อผลผลิตทางการเกษตร ระดับน้ำใต้ดินรอบอ่างเก็บน้ำอาจสูงขึ้น และคุณภาพน้ำที่ได้จากบ่ออาจเสื่อมลง^{[ 162 ]} แม่น้ำบางสาย – ก่อนที่จะมีการสร้างเขื่อน – ประสบกับวัฏจักรน้ำท่วมประจำปีที่พัดพาเอาดินที่อุดมไปด้วยสารอาหารมาสะสมในที่ราบลุ่มหุบเขา แต่หลังจากสร้างเขื่อนแล้ว วัฏจักรน้ำท่วมก็หยุดชะงักลง และเกษตรกรจำเป็นต้องซื้อปุ๋ยเพื่อรักษาระดับผลผลิตพืชผลให้คงที่^{[ 178 ] [ au ]}

โครงการสร้างเขื่อนบางแห่งอาจคุกคามแหล่งธรรมชาติหรือแหล่งมรดกทางวัฒนธรรม ด้วยการท่วม ^{[ 179 ]}เขื่อนเฮทช์ เฮทช์ (สหรัฐอเมริกา, 1923) ทำให้หุบเขาที่สวยงามในอุทยานแห่งชาติโยเซมิตีถูก น้ำท่วมทั้งหมด ^{[ 149 ]} เขื่อนอัสวานไฮ (อียิปต์, 1970) จะทำให้ วิหาร ฟิเลและอาบูซิมเบลจมอยู่ใต้น้ำ หากไม่ได้รับการย้ายโดยความพยายามช่วยเหลือระหว่างประเทศ^{[ 180 ] [ av ]}เขื่อนอิไตปู (อเมริกาใต้, 1984) ทำให้น้ำตกกัวอิราที่มีชื่อเสียงถูกน้ำท่วม^{[ 182 ]}

ชุมชนที่อาศัยอยู่ใกล้เขื่อนและอ่างเก็บน้ำมักถูกบังคับให้ย้ายถิ่นฐานส่งผลให้เกิดการหยุดชะงัก ครั้งใหญ่ ต่อวัฒนธรรมและ วิถีชีวิต ของพวก เขา^{[ 184 ]} เขื่อนอัสวานไฮแดมทำให้ชาวนูเบีย 50,000 คนต้อง พลัดถิ่นและทำลายชุมชนนูเบีย^{[ 185 ]}เขื่อนดานเจียงโข่ว (จีน, 1974) บังคับให้ประชาชน 383,000 คนต้องย้ายถิ่นฐาน^{[ 186 ]}เขื่อนสามหุบเขา (จีน, 2003) ส่งผลให้ประชาชน 1.4 ล้านคนต้องย้ายถิ่นฐาน^{[ 183 ]} เมื่อเขื่อนอาโคซอมโบถูกสร้างขึ้นในกานาในปี 1965 ทำให้เกิดทะเลสาบโวลตา  ซึ่งเป็นอ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในโลก^{[ aw ]}  ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ 3% ของประเทศกานา^{[ 179 ]}อ่างเก็บน้ำนี้ทำให้ประชาชน 80,000 คนต้องพลัดถิ่น ซึ่งหลายคนถูกบังคับให้หางานใหม่ ชาวนากลายเป็นชาวประมง ชาวประมงกลายเป็นชาวนา^{[ 188 ]}สถานที่บูชาบรรพบุรุษหลายแห่งจมอยู่ใต้น้ำ ทำให้ครอบครัวต้องละทิ้งพิธีกรรมและประเพณีดั้งเดิม ซึ่งทำลายระเบียบสังคมและก่อให้เกิดพฤติกรรมต่อต้านสังคม^{[ 179 ]}

โครงการสร้างเขื่อนหลายแห่งจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานในพื้นที่อย่างกว้างขวาง อาจต้องสร้างที่อยู่อาศัยใหม่สำหรับคนงาน และจำเป็นต้องมีสายส่งไฟฟ้าหากเขื่อนผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ^{[ 189 ]} เขื่อนอาจส่งผลกระทบต่อการขนส่ง: อาจจำเป็นต้องสร้างหรือเปลี่ยนเส้นทางสะพานและถนน^{[ 189 ]}และอ่างเก็บน้ำอาจส่งเสริมการเจริญเติบโตของวัชพืชที่ขัดขวางการสัญจรทางเรือ^{[ 190 ]} เขื่อนและอ่างเก็บน้ำอาจเพิ่มความชุกของโรคที่เกี่ยวข้องกับน้ำ เช่นโรคพยาธิใบไม้ใน เลือด โรคมาลาเรียและ โรค พยาธิออนโคเซอร์ซิส^{[ 191 ]}

การขาดแคลนน้ำเป็นปัญหาระดับโลกที่สำคัญซึ่งส่งผลกระทบต่อประเทศต่างๆ เช่น จีน เกาหลีใต้ อินเดีย เบลเยียม แอฟริกาใต้ แอลจีเรีย จอร์แดน และรวันดา^{[ 193 ]}การดึงน้ำจากแม่น้ำบางสายมีปริมาณมากจนทำให้ปริมาณน้ำในแม่น้ำลดลงอย่างมากก่อนที่จะถึงปากแม่น้ำเช่นแม่น้ำสินธุ (ปากีสถาน) แม่น้ำโคโลราโด (สหรัฐอเมริกา) และแม่น้ำเหลือง (จีน) ^{[ 194 ]} เพื่อตอบสนองต่อความกังวลเกี่ยวกับการขาดแคลนน้ำ บางประเทศได้ดำเนินโครงการก่อสร้างเขื่อนเพื่อเพิ่มความมั่นคงด้านน้ำและส่งเสริมเป้าหมายเชิงกลยุทธ์ระยะยาว^{[ 195 ]} เมื่อมีการสร้างเขื่อนบนแม่น้ำที่ไหลไปยังประเทศอื่นๆประเทศปลายน้ำมักจะกังวลเกี่ยวกับผลกระทบของเขื่อนต่อปริมาณน้ำและการไหลของแม่น้ำ ตลอดจนความเสี่ยงของการพังทลายของเขื่อน^{[ ax ]} เขื่อนดังกล่าวอาจนำไปสู่ความขัดแย้งระหว่างประเทศต้นน้ำและปลายน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อประเทศปลายน้ำกำลังเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนน้ำ^{[ 196 ]}

ข้อพิพาทที่สำคัญเกี่ยวกับเขื่อน ได้แก่โครงการอนาโตเลียตะวันออกเฉียงใต้ ของตุรกี ซึ่งเป็นโครงการน้ำขนาดใหญ่ที่มีเขื่อนหลายแห่ง หนึ่งในนั้นคือเขื่อนคาราคายา เขื่อนส่วนใหญ่เหล่านี้ตั้งอยู่บน แม่น้ำ ยูเฟรติสและไทกริสซึ่งไหลลงสู่ประเทศเพื่อนบ้านอย่างซีเรียและอิรัก ประเทศปลายน้ำเหล่านี้ได้ประท้วงตุรกีเกี่ยวกับปัญหาการจัดหาน้ำที่อาจเกิดขึ้น^{[ 197 ]} แม่น้ำสินธุเป็นแม่น้ำสายหลักของปากีสถาน โดยมีต้นน้ำอยู่ในหลายประเทศ รวมถึงอินเดีย อินเดียได้สร้างเขื่อนขนาดใหญ่บนแม่น้ำสินธุโดยไม่สนใจการคัดค้านของปากีสถาน เช่นเขื่อนบากลิฮาร์และเขื่อนคิชังกังกา [ ^{198 ] แม่น้ำ} โขงไหลผ่านหลายประเทศ จีนได้สร้างเขื่อนหลายแห่งบนแม่น้ำโดยไม่ได้รับความยินยอมจากประเทศปลายน้ำ เช่นเขื่อนเซียวหวานและเขื่อนหนูจาตู^{[ 199 ]} แม่น้ำไนล์เป็นแหล่งที่มาของความตึงเครียดระหว่างประเทศปลายน้ำที่แห้งแล้ง (อียิปต์และซูดาน) และประเทศต้นน้ำซึ่งน้ำส่วนใหญ่มาจากปริมาณน้ำฝน ในปี 2020 เอธิโอเปียได้สร้างเขื่อนแกรนด์เอธิโอเปียนเรเนสซานซ์ (GERD) บนแม่น้ำไนล์สีฟ้า แม้จะมีการคัดค้านจากซูดานและอียิปต์ก็ตาม^{[ 192 ]}

กระบวนการออกแบบเขื่อนสามารถดำเนินการได้ 3 ขั้นตอน ได้แก่ การสำรวจเบื้องต้น การศึกษาความเป็นไปได้และการวางแผนโครงการ^{[ 200 ]} ในขั้นตอนการสำรวจเบื้องต้น นักออกแบบจะไปเยี่ยมชมสถานที่ ศึกษาอย่างละเอียด และรวบรวมข้อมูลทางธรณีวิทยา แผ่นดินไหว และภูมิประเทศ ในขั้นตอนการศึกษาความเป็นไปได้ จะมีการตรวจสอบทางเทคนิคอย่างละเอียดเพื่อประเมินธรณีวิทยา อุทกวิทยา และอุทกศาสตร์ของสถานที่ เริ่มการวิเคราะห์ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและน้ำท่วม และสอบถามเกี่ยวกับการจัดหาที่ดินความ พร้อม ของสาธารณูปโภคและ แหล่งที่มา ของวัสดุก่อสร้าง (เช่น หินและดินสำหรับถมเขื่อน) ^{[ 200 ]} ในขั้นตอนการวางแผน จะมีการสร้างแผนโดยละเอียด กำหนดตารางการก่อสร้าง และจัดทำประมาณการต้นทุน^{[ 200 ]}

ในระหว่างกระบวนการวางแผนสร้างเขื่อน มักจะมีการดำเนินการสำรวจทางเทคนิคจำนวนมาก การสำรวจเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ได้แก่ การสำรวจ ภูมิประเทศธรณีวิทยาและอุทกวิทยา^{[ 202 ]}การสำรวจภูมิประเทศจะสำรวจพื้นที่สร้างเขื่อนและใช้ข้อมูลเพื่อจัดทำแผนที่ภูมิประเทศ โดยละเอียดของภูมิภาค ทุกแง่มุมของการออกแบบเขื่อนจะขึ้นอยู่กับแผนที่ เหล่านี้ดังนั้นแผนที่จึงต้องมีความแม่นยำสูง^{[ 203 ]}

การสำรวจทางธรณีวิทยาศึกษาหินและดินของบริเวณเขื่อน เขื่อนและน้ำที่กักเก็บไว้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อผนังหุบเขาและพื้นดินใต้โครงสร้างอ่างเก็บน้ำและเขื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับความแข็งแรงของพื้นดินและการระบุรอยแตก ใดๆ เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดการซึมและลดความเสี่ยงของการพังทลายของเขื่อน^{[ 204 ]} การวิจัยทางธรณีวิทยายังต้องประเมินความเป็นไปได้และขนาดของแผ่นดินไหวด้วย^{[ 205 ]}

การตรวจสอบทางอุทกวิทยาจะตรวจสอบทุกแง่มุมของการไหลของน้ำในบริเวณใกล้เคียงเขื่อน มีการสร้างข้อมูลที่ระบุขนาดของลุ่มน้ำต้นน้ำและปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาในแต่ละปี มีการดำเนินการศึกษาเพื่อกำหนดปริมาณน้ำที่ไหลผ่านบริเวณเขื่อนโดยเฉลี่ยในแต่ละปี ความผันแปรภายในปีเดียวกันและระหว่างปี^{[ 206 ]} ข้อมูลเหล่านี้ใช้ในการทำนายความถี่และขนาดของน้ำท่วมที่บริเวณเขื่อน และเพื่อกำหนดความจุของทางระบายน้ำล้นของเขื่อน^{[ 85 ]}

ในระหว่างกระบวนการออกแบบ ผู้พัฒนาในหลายประเทศจะต้องจัดทำรายงานการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อม (EIA) ซึ่งบันทึกผลกระทบที่เขื่อน (และอ่างเก็บน้ำ) จะมีต่อชุมชนและสิ่งแวดล้อม^{[ 150 ]} รายงาน EIA ช่วยให้ผู้พัฒนาและรัฐบาลสามารถประเมินความเหมาะสมของเขื่อน บรรเทาผลกระทบ และชดเชยผู้ที่ได้รับผลกระทบในทางลบ^{[ 207 ]} การบรรเทาผลกระทบรวมถึงการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง ขนาด หรือการออกแบบของเขื่อน การชดเชยผู้ที่ได้รับผลกระทบ หรือการยกเลิกโครงการทั้งหมด^{[ 208 ]}

การตัดสินใจที่สำคัญสามประการที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการออกแบบเขื่อน ได้แก่การเลือกสถานที่ตั้งการเลือกประเภทโครงสร้าง และการเลือกวัสดุก่อสร้าง การตัดสินใจเหล่านี้จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับภูมิประเทศ (รูปร่างของหุบเขา) ธรณีวิทยา (โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับความแข็งแรงของพื้นดินด้านล่างและด้านข้างของเขื่อน) อุทกวิทยา (การไหลของน้ำในหุบเขา) ความพร้อมของวัสดุก่อสร้าง และเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับทางระบายน้ำล้น [ ^{209 ] ผู้} ออกแบบต้องประเมินแรงทั้งหมดที่โครงสร้างเขื่อนต้องทนทาน รวมถึง แรงดัน ไฮโดรสแตติกจากน้ำที่เก็บไว้ น้ำหนักของน้ำแข็ง แรงดันของตะกอน ความเครียดที่เกิดจากอุณหภูมิ แรงยก เหตุการณ์น้ำท่วม แผ่นดินไหว การหดตัวของคอนกรีต และน้ำหนักของเขื่อนเอง^{[ 210 ]}

ควรเลือกตำแหน่งเขื่อนเพื่อให้อ่างเก็บน้ำมีขนาดใหญ่เพียงพอต่อความต้องการของโครงการ ตำแหน่งดังกล่าวยังต้องมั่นใจว่าพื้นดินมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับแรงที่โครงสร้างเขื่อนและน้ำในอ่างเก็บน้ำจะกระทำ^{[ 211 ]} การเลือกสถานที่ต้องคำนึงถึงปัจจัยแผ่นดินไหว ด้วย เมื่อ พบ รอยแตกใต้หรือใกล้เขื่อน ผู้ออกแบบต้องพิจารณาว่ารอยแตกเหล่านั้นก่อให้เกิดความเสี่ยงหรือไม่^{[ 212 ] [ ay ]}

หากเขื่อนตั้งอยู่ในหุบเขาแคบ เขื่อนแบบแรงโน้มถ่วงหรือเขื่อนโค้งอาจเหมาะสมที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากต้องการเขื่อนสูง อย่างไรก็ตาม เขื่อนโค้งจะสามารถใช้งานได้ก็ต่อเมื่อผนังของหุบเขามีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรองรับแรงมหาศาลที่ด้านข้างของส่วนโค้งจะกระทำ^{[ 214 ]} โครงสร้างเขื่อนแบบแรงโน้มถ่วงจะทำได้ก็ต่อเมื่อพื้นดินใต้เขื่อนเป็นหินแข็ง^{[ 215 ]} เขื่อนแบบแรงโน้มถ่วงและเขื่อนโค้งส่วนใหญ่ทำจากคอนกรีต ซึ่งโดยทั่วไปมีราคาแพงกว่าดินหรือหิน และอาจส่งผลต่อการเลือกออกแบบ^{[ 216 ]}

หากเขื่อนต้องทอดข้ามหุบเขากว้าง เขื่อนดินมักจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด เขื่อนดินถมหินเหมาะสมหากมีหินจำนวนมากอยู่ใกล้บริเวณนั้น และเขื่อนดินถมดินอาจใช้ได้เมื่อไม่มีหิน^{[ 215 ]} สำหรับเขื่อนดินทุกประเภท สถานที่ที่เหมาะสมที่สุดควรอยู่ใกล้กับวัสดุที่ไม่ซึมผ่านได้ เช่น ดินเหนียว ซึ่งสามารถใช้เป็นชั้นแกนกลางภายในเขื่อนได้^{[ 215 ]}

ตารางต่อไปนี้แสดงรายการปัจจัยบางประการที่นักออกแบบพิจารณาเมื่อเลือกประเภทโครงสร้าง^{[ 217 ]}

เขื่อนและสะพาน Khajuในอิหร่านมีชื่อเสียงในด้านความสวยงาม^{[ 218 ]}

รูปลักษณ์ของเขื่อนอาจเป็นปัจจัยหนึ่งในการประเมินการออกแบบที่เป็นไปได้^{[ 219 ]}ชาร์ลส์ ฟาว เลอร์ สถาปนิกชาวอังกฤษ เป็นผู้สนับสนุนเขื่อนที่มีความสวยงามในยุคแรกๆโดยเขาได้กล่าวสุนทรพจน์ในปี 1929 ที่ระบุว่าเขื่อนรูสเวลต์และเขื่อนโอชอเนสซีเป็นตัวอย่างของเขื่อนที่สวยงาม^{[ 220 ] [ az ]} ฟาวเลอร์ยืนยันว่าเขื่อนที่มีความโค้งบ้าง โดยเฉพาะเขื่อนโค้ง มักจะถูกมองว่าสวยงามกว่าเขื่อนที่ออกแบบด้วยเส้นตรงทั้งหมด^{[ 221 ]}นิโคลัส ชนิตเตอร์ วิศวกรโยธา ชาวสวิสสังเกตว่า แม้ว่าเขื่อนที่สวยงามจะเป็นที่พึงปรารถนา แต่ความสวยงามเป็นเรื่องของรสนิยม ทำให้ยากที่จะระบุว่าแผนใดแผนหนึ่งจะช่วยปรับปรุงภูมิทัศน์ก่อนการสร้างเขื่อนได้หรือไม่^{[ 222 ]} หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ความนิยมของคอนกรีตในฐานะวัสดุก่อสร้างทำให้นักออกแบบเขื่อนมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการสร้างรูปทรงเขื่อนที่สวยงาม^{[ 223 ]}

นอกจากความสวยงามแล้วเขื่อนยังสามารถทำหน้าที่เป็นอนุสรณ์สถานเชิงสัญลักษณ์ที่สร้างความภาคภูมิใจในชุมชนและเอกลักษณ์ทางวัฒนธรรมได้ อีกด้วย ^{[ 224 ]} ตัวอย่างที่โดดเด่น ได้แก่ เขื่อนฮูเวอร์ (สหรัฐอเมริกา, 1936), เขื่อนบรัตสค์ (สหภาพโซเวียต, 1967), เขื่อนสามหุบเขา (จีน, 2003) และเขื่อนอัสวานไฮ (อียิปต์, 2020) ^{[ 224 ]}

เขื่อนผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ

ในการติดตั้งเขื่อน ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำทั่วไปนี้ซึ่งแสดงในภาพตัดขวาง น้ำจะไหลจากซ้ายไปขวา^{[ 225 ]}

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเขื่อนนี้ตั้งอยู่ในอาคารแนวนอนเตี้ยๆ ทางด้านซ้ายล่าง ท่อส่งน้ำห้าท่อส่งน้ำจากอ่างเก็บน้ำไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เขื่อนหลายแห่งมีโรงไฟฟ้าที่ส่งน้ำผ่านกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า^{[ 226 ] [ ba ]} โดยทั่วไปเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะตั้งอยู่ใกล้ด้านล่างของเขื่อน โดยอยู่ในโรงไฟฟ้า^{[ 225 ]} โรง ไฟฟ้า บางแห่งตั้งอยู่ภายในโครงสร้างของเขื่อน ซึ่งมักจะอยู่ในเขื่อนแรงโน้มถ่วงแบบกลวง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อไม่มีที่ดินว่างอยู่ทางด้านล่างของเขื่อน^{[ 228 ]}

การออกแบบโรงไฟฟ้าพลังน้ำสำหรับเขื่อนเฉพาะแห่งหนึ่งต้องวิเคราะห์ปริมาณไฟฟ้าที่ต้องการ ปริมาณน้ำที่มีอยู่เพื่อป้อนเข้าสู่กังหัน และความสูงของระดับน้ำต้นน้ำเหนือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ความสูงนี้เรียกว่า " เฮด ") ปัจจัยเหล่านี้จะกำหนดรูปแบบกังหันที่เหมาะสมที่สุด ได้แก่กังหันฟรานซิสกังหันเพลตันหรือกังหันคาปลัน^{[ 229 ]}

น้ำจะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากต้นน้ำ (มักมาจากอ่างเก็บน้ำ) ผ่านทางท่อส่งน้ำที่เรียกว่าpenstock  ซึ่งส่งน้ำไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะใช้แรงดันของน้ำในการหมุนกังหันและผลิตกระแสไฟฟ้า^{[ 230 ] [ bb ]}

เขื่อนดินโอโรวิลล์ในสหรัฐอเมริกา คือโครงสร้างหินขนาดใหญ่ที่อยู่ตรงกลางภาพ น้ำที่ล้นจากอ่างเก็บน้ำไหลลงมาตามทาง ระบายน้ำด้านซ้าย

โครงการสร้างเขื่อนหลายแห่งมีทางระบายน้ำล้น ซึ่งช่วยระบายน้ำส่วนเกินจากอ่างเก็บน้ำลงสู่แม่น้ำด้านล่างอย่างเป็นระบบ ป้องกันไม่ให้เขื่อนล้นและอาจพังทลายได้^{[ 231 ]}

ปริมาณน้ำฝนที่ตกหนักผิดปกติในบริเวณต้นน้ำอาจทำให้อ่างเก็บน้ำล้น ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อโครงสร้างเขื่อนหรือแม้กระทั่งการพังทลายทั้งหมด เพื่อลดความเสี่ยงดังกล่าว ทางระบายน้ำล้นจะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะระบายน้ำที่ล้นลงมายังปลายน้ำได้อย่างปลอดภัย ผู้ออกแบบเขื่อนจะต้องทำการวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับความแปรปรวนของปริมาณน้ำฝนและน้ำท่วมในภูมิภาค และใช้ข้อมูลดังกล่าวในการออกแบบความจุของทางระบายน้ำล้นเพื่อรับมือกับน้ำท่วมสูงสุดที่กำหนด สำหรับเขื่อนขนาดเล็ก โดยทั่วไปแล้วทางระบายน้ำล้นจะถูกออกแบบมาเพื่อรับมือกับน้ำท่วมที่ใหญ่ที่สุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นทุกๆ 100 หรือ 500 ปีได้อย่างปลอดภัย ส่วนเขื่อนขนาดใหญ่โดยทั่วไปจะต้องรับมือกับน้ำท่วมที่ใหญ่ที่สุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นทุกๆ 10,000 ปี^{[ 85 ]}

มีหลายวิธีในการบูรณาการทางระบายน้ำล้นเข้ากับโครงการเขื่อน เขื่อนคอนกรีตแบบแรงโน้มถ่วงอาจวางทางระบายน้ำล้นไว้บนโครงสร้างเขื่อนโดยตรง เขื่อนบางแห่งวางทางระบายน้ำล้นไว้ที่จุดต่ำสุด (อานม้า) ของสันเขาที่ล้อมรอบอ่างเก็บน้ำ ทางระบายน้ำล้นแบบอานม้านี้จะลำเลียงน้ำผ่านทางช่องทางหรืออุโมงค์เพื่อระบายลงสู่ด้านล่างของเขื่อน การออกแบบทางระบายน้ำล้นที่แปลกคือแบบปากระฆัง [ ^{bc ] ซึ่ง}เป็นปล่องแนวตั้งภายในอ่างเก็บน้ำที่นำไปสู่อุโมงค์ที่ระบายลงสู่ด้านล่าง^{[ 232 ]}

เพื่อให้ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทางระบายน้ำล้นต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวัง โดยปกติจะมี รูปทรง พาราโบลาที่ด้านบน^{[ 233 ]} ด้านล่างของทางระบายน้ำล้นต้องมีคุณสมบัติในการลดพลังงานเพื่อชะลอน้ำก่อนที่จะไหลลงสู่แม่น้ำ ซึ่งจะช่วยลดความเสียหายจากการกัดเซาะ^{[ 234 ]} ทางระบายน้ำล้นบางแห่งใช้ รูปทรง โค้งแบบโอจี : ทางระบายน้ำล้นเริ่มต้นในแนวนอนที่ด้านบนของเขื่อน เอียงชันขึ้นตรงกลาง แล้วโค้งในแนวนอนที่ด้านล่าง (เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำจะถูกส่งออกไปจากโครงสร้างเขื่อนเพื่อลดความเสียหาย) ^{[ 235 ]}

เขื่อนหลายแห่งมีประตูระบายน้ำซึ่ง โดยปกติจะติดตั้งอยู่ด้านบนของทางระบายน้ำล้น เพื่อควบคุมระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำและควบคุมอัตราการปล่อยน้ำล้นลงสู่ปลายน้ำ ประเภทของประตูระบายน้ำ ได้แก่ประตูยกแนวตั้ง ประตู แบบดรัมและประตูแบบรัศมี^{[ 236 ] [ bd ]}

ช่องระบายน้ำของเขื่อนเป็นโครงสร้าง – โดยปกติจะตั้งอยู่ที่ส่วนล่างของโครงสร้างเขื่อน – ซึ่งช่วยให้สามารถระบายน้ำออกจากอ่างเก็บน้ำได้บางส่วน ระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำอาจลดลงเพื่อทำการบำรุงรักษา กำจัดตะกอนจากพื้นอ่างเก็บน้ำ ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ เพิ่มการไหลของน้ำลงสู่ปลายน้ำในช่วงฤดูแล้ง หรือลดแรงกดดันต่อโครงสร้างเขื่อนในสถานการณ์ฉุกเฉิน^{[ 237 ]} โครงการสร้างเขื่อนบางแห่งสร้างอุโมงค์ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการก่อสร้างเขื่อนเพื่อเบี่ยงเบนน้ำในแม่น้ำไปรอบๆ บริเวณก่อสร้างในขณะที่กำลังก่อสร้างเขื่อน อุโมงค์เหล่านั้นบางครั้งจะถูกดัดแปลงเป็นช่องระบายน้ำหลังจากที่เขื่อนสร้างเสร็จแล้ว^{[ 238 ]}

โครงสร้างเสริม

เรือลากจูงกำลังดันเรือบรรทุกสินค้าเข้าไปในประตูระบายน้ำซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเขื่อนแห่งนี้

บันไดปลา (ขั้นบันไดเฉียง) นี้ ช่วยให้ ปลาอพยพสามารถเลี่ยงเขื่อนนี้ได้

หากเขื่อนที่วางแผนไว้จะกีดขวางแม่น้ำที่สามารถเดินเรือได้อาจ มีการรวม ประตูน้ำเข้าไว้ในโครงการเพื่อให้เรือสามารถผ่านเขื่อนได้ทั้งสองทิศทาง ประตูน้ำประกอบด้วยห้องสี่เหลี่ยมผืนผ้าหนึ่งห้องหรือมากกว่านั้น โดยมีประตูขนาดใหญ่อยู่ที่ปลายทั้งสองข้างและวาล์วที่ช่วยให้สามารถเติมและระบายน้ำออกจากแต่ละห้องได้^{[ 239 ]}

แม่น้ำบางสายเป็นเส้นทางอพยพ ที่สำคัญ ของปลา การสร้างเขื่อนบนแม่น้ำดังกล่าวอาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการเคลื่อนที่และการผสมพันธุ์ของปลา ผลกระทบทางนิเวศวิทยาเหล่านี้สามารถบรรเทาได้โดยการรวมสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับทางเลี่ยงปลาไว้ในโครงการสร้างเขื่อน การออกแบบทางเลี่ยง ปลารวมถึงบันไดปลาลิฟต์ปลาและลำธารเทียมที่เลียนแบบแม่น้ำตามธรรมชาติ^{[ 240 ]}

หลังจากกระบวนการออกแบบเสร็จสมบูรณ์และได้เลือกสถานที่และประเภทโครงสร้างแล้ว การก่อสร้างก็สามารถเริ่มต้นได้ โดยทั่วไปกระบวนการก่อสร้างจะเกี่ยวข้องกับการเบี่ยงแม่น้ำไปรอบๆ สถานที่ ขุดฐานราก อัดฉีดปูนเข้าไปในชั้นหินด้านล่างเพื่อเพิ่มความมั่นคงและลดการซึม และวางวัสดุก่อสร้างเพื่อสร้างโครงสร้างเขื่อน^{[ 241 ]}

การสร้างเขื่อนต้องใช้พื้นที่ก่อสร้างที่แห้ง สำหรับเขื่อนที่สร้างข้ามหุบเขา การไหลของแม่น้ำจะต้องถูกเบี่ยงเบนชั่วคราวรอบพื้นที่ก่อสร้าง^{[ 242 ]} การเบี่ยงเบนสามารถทำได้โดยการสร้างอุโมงค์หรือช่องทางรอบหรือใต้พื้นที่สร้างเขื่อน และสร้างคอฟเฟอร์แดมเพื่อนำแม่น้ำไปยังเส้นทางเบี่ยงเบน^{[ 243 ]} หลังจากสร้างเขื่อนเสร็จแล้ว คอฟเฟอร์แดมมักจะถูกรื้อออก แต่สำหรับเขื่อนดินบางแห่ง คอฟเฟอร์แดมจะถูกรวมเข้ากับเขื่อนที่สร้างเสร็จแล้ว^{[ 244 ]} ช่องทางและอุโมงค์เบี่ยงเบนมักจะถูกอุดหรือรื้อถอน แม้ว่าโครงการเขื่อนบางแห่งจะยังคงอุโมงค์หรือช่องทางไว้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการเขื่อนถาวร เช่น เป็นทางออกหรือทางระบายน้ำล้น^{[ 244 ]}

เทคนิคการเบี่ยงเบนอีกวิธีหนึ่งคือการสร้างเขื่อนชั่วคราวรูปครึ่งวงกลมที่ด้านหนึ่งของหุบเขา ซึ่งจะบังคับให้แม่น้ำไหลไปอีกด้านหนึ่ง หลังจากสร้างเขื่อนครึ่งหนึ่งภายในเขื่อนชั่วคราวแล้ว เขื่อนชั่วคราวนั้นจะถูกย้ายไปยังอีกครึ่งหนึ่งของหุบเขา และแม่น้ำจะถูกเบี่ยงเบนไปยังส่วนแรกของเขื่อน (ซึ่งมีทางให้น้ำไหลผ่าน) ครึ่งหลังของเขื่อนจะถูกสร้างขึ้นภายในเขื่อนชั่วคราว และเขื่อนชั่วคราวนั้นจะถูกรื้อถอน^{[ 245 ]}

สำหรับโครงการสร้างเขื่อนกั้นน้ำบางแห่ง อาจหลีกเลี่ยงการสร้างเขื่อนชั่วคราวและคลองเบี่ยงน้ำได้ โดยการเบี่ยงแม่น้ำให้ไหลไปตามทางแคบๆ ตรงกลางหุบเขา และสร้างเขื่อนจากทั้งสองด้านของหุบเขาเข้ามาด้านใน โดยเว้นช่องว่างตรงกลางไว้ให้แม่น้ำไหลผ่าน ในฤดูแล้ง – เมื่อปริมาณน้ำในแม่น้ำค่อนข้างต่ำ – ส่วนกลางของเขื่อนจะถูกปิดอย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกันน้ำในอ่างเก็บน้ำด้านหลังเขื่อนก็จะเพิ่มสูงขึ้น^{[ 246 ]}

ขั้นตอนแรกๆ ในกระบวนการก่อสร้างคือการเตรียมฐานรากซึ่งก็คือหินที่โครงสร้างเขื่อนจะวางอยู่ เขื่อนคอนกรีต – เขื่อนแรงโน้มถ่วง เขื่อนโค้ง และเขื่อนค้ำยัน – มีน้ำหนักมากและต้องวางอยู่บนหิน แข็ง ต้องกำจัดดิน กรวด หินหลวม หรือหินคุณภาพต่ำออกไปเพื่อให้เห็นหินแข็งก่อนที่จะสร้างเขื่อน เขื่อนดินมีฐานกว้างและไม่ทำให้พื้นดินรับแรงกดมากเท่ากับเขื่อนหนัก ดังนั้นจึงมักจะสร้างบนหินหลวมหรือดินได้^{[ 247 ]}

ความเสี่ยงสำคัญในโครงการสร้างเขื่อนใดๆ ก็คือน้ำซึมเข้าไปใต้เขื่อนหรือรอบๆ ด้านข้างของเขื่อน เพื่อลดความเสี่ยงนั้น จึง มีการฉีด สารอุดรอยแตกเข้าไปในหินใต้เขื่อนและในผนังหุบเขาด้านข้างทั้งสองข้างก่อนที่จะสร้างเขื่อน^{[ 248 ]} มีกระบวนการอุดรอยแตกสองประเภทที่ใช้กัน คือ การอุดรอยแตกเพื่อเสริมความแข็งแรง ซึ่งจะระบุตำแหน่งของหินด้านล่างและด้านข้างของเขื่อนที่อาจมีรอยแตกหรือข้อบกพร่อง และฉีดสารอุดรอยแตกด้วยแรงดันสูงในตำแหน่งเหล่านั้น เพื่อเติมเต็มรอยแตกและเสริมความแข็งแรงให้กับหิน^{[ 249 ]}เทคนิคอีกอย่างหนึ่งคือการอุดรอยแตกแบบม่านซึ่งจะฉีดสารอุดรอยแตกเข้าไปในหินลึกผ่านรูเจาะที่จัดเรียงเป็นรูปแบบเพื่อสร้างกำแพงสารอุดรอยแตกที่แข็งแรงด้านล่างและด้านข้างของเขื่อน ความลึกของม่านสารอุดรอยแตกโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 30% ถึง 70% ของความลึกของน้ำที่วางแผนไว้ด้านหลังเขื่อน^{[ 250 ]}

แนวทางอื่นในการบรรเทาการซึมคือระบบระบายน้ำ ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อลดความเสี่ยงของ "การกัดเซาะเป็นท่อ" (น้ำภายในเขื่อนกัดเซาะโครงสร้างเขื่อน) หรือการยกตัว (น้ำใต้เขื่อนดันเขื่อนขึ้น) ระบบระบายน้ำจะรวบรวมน้ำจากภายในหรือใต้เขื่อนและนำส่งไปยังปลายน้ำ ระบบระบายน้ำอาจประกอบด้วยท่อหรือ "แผ่น" หินบดใต้เขื่อน^{[ 251 ]} เขื่อนคอนกรีตอาจมีทางเดินภายในโครงสร้างเขื่อนเพื่อรวบรวมน้ำและนำส่งออกไป ทางเดินเหล่านี้เรียกว่า "ทางเดิน" (แนวนอน) หรือ "ปล่อง" (แนวตั้ง) ^{[ 252 ] [ h ]}

เขื่อนดินและเขื่อนคอนกรีตใช้วิธีการก่อสร้างที่แตกต่างกัน เขื่อนดินต้องการดินและหินจำนวนมหาศาล ซึ่งมักจะขุดมาจาก "แหล่งดิน" ใกล้กับบริเวณที่จะสร้างเขื่อน ดินและหินจะถูกวางลงเป็นชั้นๆ เรียกว่าชั้น^{[ 254 ]} หลังจากวางชั้นแล้ว จะทำการบดอัดด้วยเครื่องจักรหนัก^{[ 255 ]} ต้องมีการตรวจสอบชั้นต่างๆ อย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่ามีวัสดุที่ถูกต้อง ไม่เปียกเกินไป และถูกบดอัดอย่างเพียงพอ มีการติดตั้งเครื่องมือไว้ภายในเขื่อนขณะที่กำลังก่อสร้าง และจะมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถแก้ไขข้อบกพร่องได้อย่างรวดเร็ว^{[ 256 ]}

เขื่อนคอนกรีตจำเป็นต้อง มี โรงงานคอนกรีตสร้างขึ้นใกล้กับบริเวณเขื่อน โรงงานจะผสมหินซีเมนต์เถ้าลอยและน้ำเข้าด้วยกันเพื่อผลิตคอนกรีต[ ^{​​257 ] คอนกรีต}จะถูกส่งจากโรงงานคอนกรีตไปยังโครงสร้างเขื่อนโดยใช้สายพานลำเลียง ถังคอนกรีตรถบรรทุกดัมพ์ หรือเครน มีการสร้าง แบบหล่อที่บริเวณเขื่อนเพื่อกักเก็บคอนกรีตเมื่อทำการเท^{[ 258 ]} หลังจากเทคอนกรีตลงในโครงสร้างเขื่อนแล้ว จะต้องทำการสั่น คอนกรีต เพื่อกำจัดฟองอากาศหรือช่องว่างอากาศ^{[ 258 ]} เขื่อนจะถูกสร้างขึ้นทีละน้อยโดยการเทคอนกรีตเป็น "บล็อก" แต่ละบล็อก โดยทั่วไปแต่ละบล็อกจะสูง 1.5 ถึง 3 เมตร (4.9 ถึง 9.8 ฟุต) และกว้างและลึก 12 ถึง 30 เมตร (39 ถึง 98 ฟุต) ^{[ 259 ]} คอนกรีตที่มีความหนาเช่นนี้ – เรียกว่าคอนกรีตมวล  – จะหดตัวและสร้างความร้อนจำนวนมากในขณะที่แข็งตัวซึ่งอาจนำไปสู่รอยแตก^{ได้[ 260 ]} เพื่อลดปัญหานี้ สามารถเพิ่ม รอยต่อขยายตัวภายในเขื่อนเพื่อให้คอนกรีตสามารถหดตัวได้โดยไม่แตกร้าว หลังจากความร้อนกระจายตัวแล้ว รอยต่อขยายตัวจะถูกเติมด้วยปูนยาแนว และขอบด้านต้นน้ำจะถูกปิดผนึกด้วยแถบโลหะ ยาง หรือพลาสติก^{[ 261 ]}นอกจากนี้ อาจใช้ระบบทำความเย็นที่หมุนเวียนสารหล่อเย็นผ่านคอนกรีตโดยใช้ท่อ^{[ 262 ]}

นวัตกรรมล่าสุดคือคอนกรีตอัดแน่นด้วยลูกกลิ้ง (RCC) ซึ่งมีข้อดีหลายประการเหนือคอนกรีตทั่วไป^{[ be ]} RCC ใช้ซีเมนต์น้อยลง อนุญาตให้ใช้มวลรวมขนาดสูงสุด 100 มม. และไม่ก่อให้เกิดความร้อนมากเท่าคอนกรีตทั่วไป นอกจากนี้ RCC ยังอนุญาตให้รถดันดินตีนตะขาบขับบนคอนกรีตได้ทันทีหลังจากเท และช่วยลดต้นทุนการก่อสร้างเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้แบบหล่อและแรงงาน มากนัก ^{[ 264 ]}

หลังจากสร้างเขื่อนเสร็จและเริ่มใช้งานแล้ว จะมีการใช้ กระบวนการจัดการเพื่อให้แน่ใจว่าเขื่อนยังคงทำหน้าที่ตามวัตถุประสงค์ (การชลประทาน พลังงานน้ำ ฯลฯ) หลีกเลี่ยงอุบัติเหตุด้านความปลอดภัย และมีอายุการใช้งานตามที่ตั้งใจไว้ กระบวนการจัดการประกอบด้วย การจัดลำดับความสำคัญของงาน การกำหนดตารางกิจกรรม การบำรุงรักษาและการซ่อมแซม การทดสอบและตรวจสอบสิ่งอำนวยความสะดวกการเก็บรักษาบันทึกและการวางแผนสำหรับเหตุฉุกเฉิน^{[ 265 ]}

ภารกิจที่สำคัญอย่างหนึ่งของผู้ควบคุมเขื่อนคือการเฝ้าระวังเขื่อนเพื่อระบุปัญหาด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น^{[ 266 ]} การตรวจสอบเหล่านี้จะติดตามแรงกดดันที่กระทำต่อเขื่อน ซึ่งรวมถึง: ^{[ 267 ]}

• สิ่งต่างๆ ภายในอ่างเก็บน้ำ (น้ำ น้ำแข็ง คลื่น และตะกอน) ส่งผลต่อโครงสร้างเขื่อน
• แผ่นดินไหว
• น้ำหนักของเขื่อนและอ่างเก็บน้ำกดทับฐานรากหรือเสาตอม่อ
• การเคลื่อนตัวที่เกิดจากการทรุดตัวของพื้นดินใต้เขื่อน
• แรงอัดและแรงดึงภายในโครงสร้าง
• การขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

ความเครียดเหล่านี้สามารถสร้างความเสียหายให้กับเขื่อนได้โดยการดัดงอ ยกขึ้น ขยายตัว หดตัว หรือเคลื่อนตัวของโครงสร้าง^{[ 268 ]} เพื่อตรวจจับความเครียด จะมีการติดตั้งเครื่องมือถาวรไว้ภายในและรอบๆ เขื่อน เครื่องมือเหล่านี้ได้แก่ เครื่อง วัดความเอียงเครื่องวัดข้อต่อ เครื่องวัดความเครียดเครื่อง วัด การโก่งตัวเครื่อง วัดอุณหภูมิ เครื่องวัดการเสียรูป และเครื่องวัดความดันน้ำ^{[ 267 ]} เจ้าหน้าที่เขื่อนจะตรวจสอบเซ็นเซอร์เหล่านี้ และหากมีการรายงานข้อมูลที่ผิดปกติ พวกเขาจะตรวจสอบสาเหตุที่แท้จริง และดำเนินการซ่อมแซมหรือบรรเทาผลกระทบที่จำเป็น^{[ 269 ]}

อ่างเก็บน้ำส่วนใหญ่จะสะสมตะกอน อย่างค่อยเป็นค่อยไป ทำให้ปริมาณน้ำที่อ่างเก็บน้ำสามารถกักเก็บได้ลดลง เมื่อความจุในการกักเก็บลดลง ความสามารถของเขื่อนในการทำหน้าที่ตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งไว้ (การชลประทาน พลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ การจัดหาน้ำ การควบคุมน้ำท่วม ฯลฯ) ก็จะลดลงตามไปด้วย^{[ bf ]}ตะกอนเข้าสู่อ่างเก็บน้ำในรูปของดินที่แขวนลอยอยู่ในน้ำในแม่น้ำ เมื่อแม่น้ำไหลลงสู่อ่างเก็บน้ำ ความเร็วของน้ำจะลดลง และตะกอนจะตกตะกอนลงที่ก้นอ่างเก็บน้ำ^{[ 271 ]} ตะกอนยังสามารถเข้าสู่อ่างเก็บน้ำได้จากดินที่ถูกลมพัด ดินถล่ม การก่อสร้างใกล้แหล่งน้ำ และการกัดเซาะจากการชลประทานหรือปริมาณน้ำฝน^{[ 272 ]} ตะกอนในแม่น้ำทั่วโลกประมาณครึ่งหนึ่งถูกกักเก็บไว้โดยเขื่อน ประมาณ 8 ถึง 16 ลูกบาศก์กิโลเมตร^ต่อปี^{[ 270 ]} เพื่อบรรเทาปัญหาการตกตะกอนผู้ดำเนินการเขื่อนจึงใช้กลยุทธ์ต่างๆ เพื่อลดปริมาณตะกอนที่ไหลเข้า^{[ 273 ]} การตกตะกอนสามารถลดลงได้โดยการปลูกพืชใน ลุ่มน้ำ ของอ่างเก็บน้ำหรือโดยการสร้าง^ขั้นบันได^[ 274 ^]

เขื่อนอาจถูกรื้อถอนโดยเจตนาด้วยเหตุผลต่างๆ เช่น หากเขื่อนก่อให้เกิดอันตรายต่อความปลอดภัย หากเขื่อนไม่สามารถทำหน้าที่ตามวัตถุประสงค์เดิมได้อีกต่อไป เพื่อฟื้นฟูเส้นทางการอพยพของปลา หรือเพื่อปรับปรุงสุขภาพของแม่น้ำปลายน้ำโดยการปรับปรุงการไหลของตะกอน^{[ 275 ]} เมื่อเขื่อนถูกรื้อถอนการประมงจะได้รับการฟื้นฟู การไหล ของน้ำและตะกอนจะกลับคืนสู่สภาพเดิม ตะกอนในอ่างเก็บน้ำจะค่อยๆ ถูกกัดเซาะและไหลลงสู่ปลายน้ำ ความกว้างของแม่น้ำจะเพิ่มขึ้นและการแตกแขนง ของแม่น้ำ จะเด่นชัดมากขึ้น อุณหภูมิน้ำตามธรรมชาติและที่อยู่อาศัย ของสัตว์ จะได้รับการฟื้นฟู^{[ 276 ] [ bg ]}

การรื้อถอนเขื่อนไอรอนเกตในสหรัฐอเมริกา

ในปี 2009 ก่อนการรื้อถอน

ในปี 2024 หลังจากถูกถอดออก

ในสหรัฐอเมริกา แม่น้ำและลำธารถูกกีดขวางด้วยเขื่อนและสิ่งกีดขวางมากกว่า 800,000 แห่ง^{[ 278 ] [ bh ]} มีการรื้อถอนเขื่อนไปแล้วกว่า 1,200 แห่ง ณ ปี 2016 โดยมีการรื้อถอนไปกว่า 600 แห่งระหว่างปี 1996 ถึง 2016 ^{[ 276 ]} ระหว่างปี 2014 ถึง 2018  มี การรื้อถอน เขื่อนสองแห่ง ได้แก่เขื่อนเอลวาและเขื่อนไกลน์สแคนยอนออกจากแม่น้ำเอลวาในสหรัฐอเมริกา^{[ 280 ]} เขื่อนทั้งสองแห่งนี้กักเก็บตะกอนไว้ประมาณ 30 ล้านตันการรื้อถอนเขื่อนทำให้การส่งตะกอนและไม้ไปยังแม่น้ำตอนล่างกลับคืนมา และดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำก็ได้รับการฟื้นฟู^{[ 280 ] [ bi ]}เขื่อนสี่แห่ง ซึ่งรวมถึงเขื่อนไอรอนเกต  ถูกรื้อถอนออกจากแม่น้ำคลามัธในสหรัฐอเมริกา ระหว่างปี 2020 ถึง 2024 การรื้อถอนนี้เป็นผลมาจากการรณรงค์อย่างต่อเนื่องของ ชน พื้นเมืองอเมริกันและนักสิ่งแวดล้อม หนึ่งในเป้าหมายคือการฟื้นฟู เส้นทางการอพยพของ ปลาแซลมอน ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่ง บนชายฝั่งแปซิฟิกของอเมริกาเหนือ^{[ 281 ]}

ในปี 2021 มีเขื่อนและสิ่งกีดขวางมากกว่า 1,000,000 แห่งในยุโรป และอย่างน้อย 150,000 แห่งไม่จำเป็นอีกต่อไป^{[ 282 ] [ bh ]}เขื่อนและการแบ่งแยกแม่น้ำที่เกี่ยวข้องเป็นสาเหตุสำคัญของการลดลงของประชากรปลาอพยพถึง 55% และการลดลงของความหลากหลายทางชีวภาพของปลาถึง 80% ^{[ 283 ]} ในปี 2024 สหภาพยุโรปได้ผ่านกฎหมายการฟื้นฟูธรรมชาติซึ่งส่งเสริมการรื้อถอนเขื่อนที่ไม่จำเป็น^{[ 278 ] [ bj ]}องค์กรDam Removal Europeพยายามที่จะระบุเขื่อนที่จะต้องรื้อถอนและอำนวยความสะดวกในกระบวนการ^{[ 283 ] [ bk ]} ในปี 2025 มีการรื้อถอนเขื่อนมากกว่า 600 แห่งในยุโรป ซึ่งช่วยฟื้นฟูแม่น้ำและลำธารได้ 3,740 กม. (2,320 ไมล์) ^{[ 278 ]}

หลักการหลายประการที่ควบคุมการออกแบบเขื่อนที่ปลอดภัยได้รับการพัฒนาขึ้นโดยอาศัยบทเรียนที่ได้จากความล้มเหลวของเขื่อน^{[ 286 ]} เขื่อนอาจพังทลายได้ด้วยหลายสาเหตุ ความล้มเหลวของเขื่อนโค้งอาจเกิดจากความอ่อนแอของหินที่ฐานรองรับ (บริเวณที่ด้านข้างของเขื่อนกดลงบนผนังหุบเขา) การกัดเซาะของฐานรากใต้เขื่อน หรือการเฉือน (การเลื่อน) บริเวณที่เขื่อนชนกับหิน เขื่อนแรงโน้มถ่วงและเขื่อนค้ำยันอาจพังทลายเนื่องจากการพลิกคว่ำ การเลื่อน การแตกร้าว หรือแผ่นดินไหว^{[ 287 ]} ความเสี่ยงเฉพาะของเขื่อนดินคือ "การรั่วซึม": การรั่วไหลเล็กน้อยผ่านหรือใต้ โครงสร้างเขื่อน ที่ซึมผ่านได้จะค่อยๆ กัดเซาะดินจนกระทั่งเกิดเป็นช่องเล็กๆ ซึ่งหากไม่ได้รับการแก้ไข อาจนำไปสู่ความล้มเหลวของเขื่อนได้^{[ 288 ] [ bl ]}

เขื่อนจำนวนมากพังทลายในช่วงศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 โดยเฉพาะเขื่อนดิน^{[ 289 ]} การให้ความสำคัญกับความปลอดภัยของเขื่อนมากขึ้นทำให้อัตราการพังทลายลดลงอย่างมากตลอดศตวรรษที่ 20 ^{[ bm ]} ในบรรดาเขื่อนขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นหลังปี 1900 มีเพียง 100 แห่งเท่านั้นที่พังทลายภายในปี 1994 ^{[ 291 ] [ bn ]}แม้ว่าอัตราการพังทลายจะลดลง แต่ศักยภาพที่จะเกิดความเสียหายที่ปลายน้ำกลับเพิ่มขึ้นเนื่องจากความสูงของเขื่อนและความจุของอ่างเก็บน้ำที่เพิ่มขึ้น^{[ 291 ]}

ตัวอย่างต่อไปนี้ของความล้มเหลวของเขื่อนแสดงให้เห็นถึงรูปแบบความล้มเหลวที่หลากหลาย ความล้มเหลวของเขื่อนที่ทราบครั้งแรกเกิดขึ้นราว 2600  ปีก่อนคริสตกาล เมื่อ เขื่อน Sadd el-Kafara ของอียิปต์ พังทลายลงใกล้เสร็จสมบูรณ์ในช่วงน้ำท่วมรุนแรง^{[ 293 ] [ bo ]}

เขื่อนโค้งสมัยใหม่แห่งแรกที่พังทลายคือเขื่อน Malpassetในฝรั่งเศส ความล้มเหลวในปี 1959 ไม่ได้เกิดจากรูปทรงหรือความแข็งแรงของเขื่อนคอนกรีต แต่เกิดจากร่อง ใต้ดิน ที่เคลื่อนตัวเนื่องจากน้ำหนักรวมของเขื่อนและน้ำในอ่างเก็บน้ำ การเคลื่อนตัวทำให้เขื่อนแตก และน้ำท่วมที่เกิดขึ้นทำให้มีผู้เสียชีวิตหลายร้อยคนในบริเวณปลายน้ำ^{[ 294 ]}

เขื่อน Vajont ในอิตาลี เป็นตัวอย่างของความล้มเหลวของเขื่อนที่เกิดจากการสำรวจพื้นที่ที่ไม่เพียงพอเขื่อนคอนกรีตโค้งนี้สร้างขึ้นในหุบเขาที่มีด้านข้างลาดชันซึ่งเสี่ยงต่อการเกิดดินถล่ม ผู้ออกแบบไม่เข้าใจธรณีวิทยาของหุบเขาอย่างถ่องแท้และสร้างเขื่อนในปี 1959 ซึ่งในขณะนั้นเป็นเขื่อนที่สูงที่สุดในโลกที่ 267 เมตร (876 ฟุต) ในปี 1963 เกิดดินถล่มครั้งใหญ่ลงมาจากเนินเขาเหนืออ่างเก็บน้ำ ทำให้ปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำลดลงเกือบทั้งหมด และเกิดคลื่นสูง 125 เมตร (410 ฟุต) ซัดท่วมเขื่อน น้ำท่วมที่เกิดขึ้นทำให้มีผู้เสียชีวิตมากกว่า 2,000 คนในพื้นที่ปลายน้ำ โครงสร้างเขื่อนเองได้รับความเสียหายเพียงเล็กน้อย^{[ 295 ]}

ในบางกรณี ไม่สามารถระบุสาเหตุของความล้มเหลวได้ ในปี พ.ศ. 2506 เขื่อนกั้นน้ำ Baldwin Hillsในสหรัฐอเมริกาพังทลายลง แต่ถึงแม้จะมีการตรวจสอบอย่างละเอียดแล้ว ก็ยังไม่พบสาเหตุที่แน่ชัด ปัจจัยที่เป็นไปได้ ได้แก่ ดินฐานรากที่อ่อนแอซึ่งทรุดตัวลง การทรุดตัวที่ไม่สม่ำเสมอของโครงสร้างเขื่อน รอยแตกใต้เขื่อน แหล่งน้ำมันใกล้เคียงที่น้ำมันหมดไปแล้ว และต่อมาถูกอัดแรงดันใหม่ และการระบายน้ำมันและเติมน้ำในอ่างเก็บน้ำ^{[ 296 ]}

เขื่อนเป็นเป้าหมายของการโจมตีในช่วงสงคราม โดยมีการบันทึกการโจมตีเขื่อน 20 ครั้งระหว่างปี 1917 ถึง 1993 อนุสัญญาเจนีวาได้รับการแก้ไขในปี 1949 เพื่อห้ามการโจมตีเขื่อนหากจะก่อให้เกิด "ความสูญเสียร้ายแรงในหมู่พลเรือน" ^{[ 297 ] [ bp ]}

ประเทศส่วนใหญ่ที่มีเขื่อนขนาดใหญ่มีกฎหมายหรือข้อบังคับที่ควบคุมการก่อสร้างและการตรวจสอบเขื่อน ข้อบังคับเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมากในแต่ละประเทศ บางประเทศมีหน่วยงานของรัฐที่รับผิดชอบในการตรวจสอบเขื่อน แต่หลายประเทศไม่มี^{[ 299 ] [ bq ]}ข้อบังคับของประเทศส่วนใหญ่โดยทั่วไปไม่ได้ระบุพารามิเตอร์การออกแบบเขื่อนที่เฉพาะเจาะจง แต่กำหนดให้ปฏิบัติตาม “กฎเกณฑ์ทางเทคโนโลยีที่เป็นที่ยอมรับ” หรือ “มาตรฐานทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี” ^{[ 301 ]} บางประเทศควบคุมเขื่อนในระดับรัฐบาลกลาง แต่บางประเทศควบคุมในระดับจังหวัด/รัฐ^{[ 302 ]} ตัวอย่างเช่น เยอรมนีไม่มีข้อบังคับของรัฐบาลกลาง แต่ละรัฐมีกฎหมายของตนเอง^{[ 303 ]}

เขื่อนปรากฏอยู่ในนวนิยาย ภาพยนตร์ สารคดี เพลงแสตampป์ประวัติศาสตร์ยอดนิยมและโปสเตอร์ทางการเมือง ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ศิลปิน โซเวียตเช่นIsaak BrodskyและGustav Klutsis ได้เน้นย้ำถึงเขื่อนขนาดใหญ่ในงานศิลปะที่มุ่งเชิดชูคนงานและอุตสาหกรรม ผลงานของพวกเขาแสดงภาพเขื่อน Mingachevirเขื่อนKayrakkumเขื่อนBratskและเขื่อนDnieper ^{[ 304 ]}

ภาพยนตร์สารคดีสงครามเรื่องThe Dam Busters (1955) แสดงให้เห็นถึงปฏิบัติการทางทหาร ในสงครามโลกครั้งที่ 2 ซึ่งกองทัพอากาศอังกฤษ (RAF)ประสบความสำเร็จในการทิ้งระเบิดเขื่อน Möhneในเยอรมนี ทำให้พลเรือนเสียชีวิตประมาณ 1,600 คน^{[ 305 ]}บริษัทPatagoniaผลิตสารคดีเรื่องDamNation (2014) ซึ่งสนับสนุนการรื้อเขื่อนเพื่อฟื้นฟูระบบนิเวศและประชากรปลา^{[ 306 ]}

หนังสือเกี่ยวกับเขื่อน ได้แก่The Johnstown Flood (1968) โดยDavid McCullough  ซึ่งเป็นประวัติศาสตร์ยอดนิยมเกี่ยวกับเหตุการณ์เขื่อนพังทลายในปี 1889และน้ำท่วมที่เกิดขึ้นตามมาในสหรัฐอเมริกา^{[ 307 ]} Edward Abbeyเขียนนวนิยาย เรื่อง The Monkey Wrench Gang (1975) เกี่ยวกับนักเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมที่พยายามทำลายเขื่อนGlen Canyon ^{[ 308 ]}

นักดนตรีพื้นบ้านWoody Guthrieแต่งเพลงGrand Coulee DamและRoll On, Columbia, Roll On (ทั้งสองเพลงแต่งในปี 1941) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของชุดเพลงที่เขาแต่งเกี่ยวกับ โครงการลุ่มน้ำโคลัมเบีย^{[ 309 ]} มีการผลิตเพลงยอดนิยมหลายเพลงในเอธิโอเปียในช่วงทศวรรษ 2010 เพื่อระดมทุนสร้างเขื่อน Grand Ethiopian Renaissance Dam ^{[ 310 ]}