อ่างเก็บน้ำ
อ่างเก็บน้ำ( / ˈ r ɛ z ər v w ɑːr / ; จากภาษาฝรั่งเศสréservoir [ ʁezɛʁvwaʁ ] ) คือทะเลสาบ ขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้น หลังเขื่อนโดยปกติสร้างขึ้นเพื่อกักเก็บน้ำจืดและมักใช้สำหรับการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำด้วย
อ่างเก็บน้ำถูกสร้างขึ้นโดยการควบคุมทางน้ำที่ระบายน้ำจากแหล่งน้ำที่มีอยู่เดิม การขัดขวางทางน้ำเพื่อสร้างอ่าวภายในแหล่งน้ำนั้น การขุด หรือการสร้างกำแพง กันดิน หรือคันดิน จำนวนมาก เพื่อล้อมรอบพื้นที่ใดๆ เพื่อกักเก็บน้ำ
ประเภท
หุบเขาที่ถูกกั้นด้วยเขื่อน
อ่างเก็บน้ำที่สร้างด้วยเขื่อนคือทะเลสาบเทียมที่สร้างและควบคุมโดยเขื่อนที่สร้างขวางหุบเขาและอาศัยลักษณะภูมิประเทศ ตามธรรมชาติ ในการจัดหาน้ำส่วนใหญ่ให้กับแอ่งอ่างเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำเหล่านี้อาจเป็นอ่างเก็บน้ำที่อยู่บนลำน้ำ ซึ่งตั้งอยู่บน ทางน้ำเดิมของแม่น้ำ ด้านล่าง และได้รับน้ำจากลำธารแม่น้ำ หรือน้ำฝนที่ไหลมาจากพื้นที่ป่าโดยรอบ หรืออาจเป็นอ่างเก็บน้ำที่อยู่ห่างจากลำน้ำซึ่งรับน้ำที่ผันมาจากลำธารใกล้เคียง หรือ จาก ท่อส่งน้ำหรือน้ำจากอ่างเก็บน้ำที่อยู่บนลำน้ำอื่นๆ
โดยทั่วไปเขื่อนจะตั้งอยู่ที่ส่วนแคบของแอ่งน้ำธรรมชาติทางตอนล่าง ด้านข้างของหุบเขาทำหน้าที่เป็นกำแพงธรรมชาติ โดยเขื่อนจะตั้งอยู่ที่จุดที่แคบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อให้มีความแข็งแรงและต้นทุนการก่อสร้างต่ำที่สุด ในโครงการก่อสร้างอ่างเก็บน้ำหลายแห่ง จำเป็นต้องมีการย้ายผู้คนและจัดหาที่อยู่อาศัยใหม่ ย้ายโบราณวัตถุ หรือย้ายสภาพแวดล้อมที่หายาก ตัวอย่างเช่น วิหารอาบูซิมเบล[ 1 ] (ซึ่งถูกย้ายก่อนการก่อสร้างเขื่อนอัสวานเพื่อสร้างทะเลสาบนัสเซอร์จากแม่น้ำไนล์ในอียิปต์ ) การย้ายหมู่บ้านคาเปลเซลินระหว่างการก่อสร้างลลินเซลิน [ 2 ] และการย้ายบอร์โกซานเปียโตรแห่งเปเตรลลาซัลโตระหว่างการก่อสร้างลาโกเดลซัลโต
การก่อสร้างอ่างเก็บน้ำแบบมีเขื่อนกั้นมักจะต้องมีการเบี่ยงเส้นทางแม่น้ำในระหว่างการก่อสร้างบางส่วน ซึ่งมักจะผ่านอุโมงค์ชั่วคราวหรือช่องทางเลี่ยง[ 3 ]
ในพื้นที่ที่เป็นเนินเขา มักมีการสร้างอ่างเก็บน้ำโดยการขยายทะเลสาบที่มีอยู่เดิม บางครั้งในอ่างเก็บน้ำดังกล่าว ระดับน้ำสูงสุดใหม่จะสูงเกิน ระดับความสูง ของลุ่มน้ำในลำธารสาขาหนึ่งหรือมากกว่า เช่นที่อ่างเก็บน้ำไคลเวด็อกในมิดเวลส์ [ 4 ] ในกรณีเช่นนี้ จำเป็นต้องมีเขื่อนด้านข้างเพิ่มเติมเพื่อกักเก็บน้ำในอ่างเก็บน้ำ
ในกรณีที่ภูมิประเทศไม่เหมาะสมสำหรับการสร้างอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่เพียงแห่งเดียว อาจมีการสร้างอ่างเก็บน้ำขนาดเล็กหลายแห่งเรียงต่อกันเป็นแนว เช่นใน หุบเขา แม่น้ำแทฟฟ์ซึ่ง อ่างเก็บน้ำ ลวิน-ออนน์แคนเทรฟและบีคอนส์เรียงต่อกันเป็นแนวขึ้นไปตามหุบเขา[ 5 ]
ชายฝั่ง
อ่างเก็บน้ำชายฝั่งเป็น อ่างเก็บน้ำ จืดที่ตั้งอยู่บนชายฝั่ง ทะเล ใกล้ปากแม่น้ำเพื่อกักเก็บน้ำท่วมของแม่น้ำ[ 6 ]เนื่องจากการสร้างอ่างเก็บน้ำบนบกนั้นมีความเสี่ยงที่จะทำให้พื้นที่ดินจมอยู่ใต้น้ำเป็นจำนวนมากอ่างเก็บน้ำชายฝั่งจึงเป็นที่นิยมมากกว่าทั้งในด้านเศรษฐกิจและเทคนิค เนื่องจากไม่ต้องใช้พื้นที่ดินที่หายาก[ 7 ]มีการสร้างอ่างเก็บน้ำชายฝั่งจำนวนมากในเอเชียและยุโรป ตัวอย่างเช่น แซมังกึมในเกาหลีใต้เขื่อนมารีน่าในสิงคโปร์ ชิงเฉาซาในจีน และพลอฟเวอร์โคฟในฮ่องกง[ 8 ]
ฝั่งธนาคาร
ในกรณีที่สูบน้ำหรือดูดน้ำจากแม่น้ำที่มีคุณภาพหรือขนาดแปรผันได้อาจมีการสร้างอ่างเก็บน้ำริมตลิ่ง เพื่อกักเก็บน้ำ อ่างเก็บน้ำดังกล่าวโดยทั่วไปสร้างขึ้นบางส่วนโดยการขุดและบางส่วนโดยการสร้างคันดินหรือ เขื่อนล้อม รอบทั้งหมด ซึ่งอาจมี เส้นรอบวงเกิน 6 กิโลเมตร (4 ไมล์) [ 9 ]ทั้งพื้นของอ่างเก็บน้ำและคันดินต้องมีวัสดุบุหรือแกนที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ ในตอนแรกมักทำจากดินเหนียวที่บดละเอียดแต่โดยทั่วไปได้ถูกแทนที่ด้วยการใช้ ดิน เหนียวรีด ในปัจจุบัน น้ำที่เก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำดังกล่าวอาจคงอยู่ได้หลายเดือน ในช่วงเวลานั้นกระบวนการทางชีวภาพตามปกติอาจลดสารปนเปื้อนหลายชนิดและลดความขุ่น ได้อย่างมาก การใช้อ่างเก็บน้ำริมตลิ่งยังช่วยให้สามารถหยุดการสูบน้ำได้ชั่วคราว เช่น เมื่อแม่น้ำมีมลพิษเกินกว่าจะยอมรับได้ หรือเมื่อสภาพการไหลต่ำมากเนื่องจากภัยแล้ง ระบบประปาของลอนดอนแสดงให้เห็นตัวอย่างหนึ่งของการใช้การกักเก็บน้ำริมตลิ่ง: ที่นี่มีการนำน้ำจากแม่น้ำเทมส์และแม่น้ำลีไปยังอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่หลายแห่งริมฝั่งแม่น้ำเทมส์ เช่นอ่างเก็บน้ำควีนแมรีซึ่งสามารถมองเห็นได้ตามแนวทางเข้าสนามบินลอนดอนฮีทโธรว์[ 9 ]
บริการ
อ่างเก็บน้ำบริการจะเก็บน้ำดื่มที่ผ่านการบำบัดอย่างสมบูรณ์ไว้ใกล้จุดจ่ายน้ำ[ 10 ]อ่างเก็บน้ำบริการหลายแห่งสร้างขึ้นเป็นหอน้ำซึ่งมักจะเป็นโครงสร้างยกสูงบนเสาคอนกรีตในพื้นที่ราบ อ่างเก็บน้ำบริการอื่นๆ อาจเป็นสระน้ำถังเก็บน้ำหรือบางครั้งอาจเป็นบ่อ เก็บน้ำใต้ดินทั้งหมด โดยเฉพาะในพื้นที่ที่เป็นเนินเขาหรือภูเขา อ่างเก็บน้ำสมัยใหม่มักจะใช้ แผ่น เมมเบรนที่ฐานเพื่อจำกัดการซึมและ/หรือเป็นฝาครอบลอยเพื่อจำกัดการระเหย โดยเฉพาะในสภาพอากาศแห้งแล้ง ในสหราชอาณาจักรThames Waterมีอ่างเก็บน้ำใต้ดินหลายแห่งที่สร้างขึ้นในช่วงปี 1800 ซึ่งส่วนใหญ่บุด้วยอิฐ ตัวอย่างที่ดีคือ อ่างเก็บน้ำ Honor Oakในลอนดอน ซึ่งสร้างขึ้นระหว่างปี 1901 ถึง 1909 เมื่อสร้างเสร็จแล้วก็กล่าวกันว่าเป็นอ่างเก็บน้ำใต้ดินที่สร้างด้วยอิฐที่ใหญ่ที่สุดในโลก[ 11 ]และยังคงเป็นหนึ่งในอ่างเก็บน้ำที่ใหญ่ที่สุดในยุโรป[ 12 ]ปัจจุบันอ่างเก็บน้ำนี้เป็นส่วนหนึ่งของส่วนขยายทางใต้ของท่อส่งน้ำวงแหวน Thames Water ส่วนบนของอ่างเก็บน้ำถูกปกคลุมด้วยหญ้าและปัจจุบันถูกใช้โดย Aquarius Golf Club [ 13 ]
อ่างเก็บน้ำสำรองมีหน้าที่หลายอย่าง รวมถึงการรักษาระดับน้ำให้เพียงพอในระบบจ่ายน้ำและจัดหาน้ำสำรองเพื่อปรับสมดุลความต้องการใช้น้ำสูงสุดจากผู้บริโภค ทำให้โรงบำบัดน้ำทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากนี้ อ่างเก็บน้ำสำรองขนาดใหญ่ยังสามารถบริหารจัดการเพื่อลดต้นทุนการสูบน้ำได้ โดยการเติมน้ำในอ่างเก็บน้ำในช่วงเวลาที่ต้นทุนพลังงานต่ำ
อ่างเก็บน้ำเพื่อการชลประทาน
อ่างเก็บน้ำเพื่อการชลประทานคืออ่างเก็บน้ำสำหรับใช้ในการเกษตร โดยจะเติมน้ำจากน้ำบาดาล ที่สูบขึ้นมา น้ำจากแม่น้ำที่สูบขึ้นมา หรือน้ำไหลบ่า และโดยทั่วไปจะใช้ในช่วงฤดูแล้งในท้องถิ่น[ 14 ]
โครงสร้างพื้นฐานประเภทนี้ได้ก่อให้เกิดกระแสต่อต้านในฝรั่งเศส โดยมีข้อพิพาทมากมาย และในบางโครงการก็มีการประท้วง โดยเฉพาะในอดีตภูมิภาคปัวตู-ชาแรนต์ ซึ่งมีการประท้วงรุนแรงเกิดขึ้นในปี 2022 และ 2023 ในขณะ ที่ในสเปนมีการยอมรับมากกว่า เนื่องจากผู้ใช้ที่ได้รับประโยชน์ทุกคนมีส่วนร่วมในการดำเนินงานของระบบ
การถกเถียงเฉพาะเรื่องอ่างเก็บน้ำทดแทนเป็นส่วนหนึ่งของการอภิปรายในวงกว้างที่เกี่ยวข้องกับอ่างเก็บน้ำที่ใช้ในการชลประทานทางการเกษตร โดยไม่คำนึงถึงประเภท และรูปแบบการเกษตรแบบเข้มข้นบางอย่าง ผู้คัดค้านมองว่าอ่างเก็บน้ำเหล่านี้เป็นการผูกขาดทรัพยากรที่เอื้อประโยชน์เฉพาะคนกลุ่มน้อย และเป็นแบบจำลองการเกษตรที่ล้าสมัย พวกเขาโต้แย้งว่าอ่างเก็บน้ำเหล่านี้ทำให้สูญเสียทั้งปริมาณและคุณภาพของน้ำที่จำเป็นต่อการรักษาสมดุลทางนิเวศวิทยา และก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อความรุนแรงและระยะเวลาของภัยแล้งที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โดยสรุปแล้ว พวกเขาถือว่าเป็นการปรับตัวที่ไม่เหมาะสมกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ในทางกลับกัน ผู้สนับสนุนการสร้างอ่างเก็บน้ำหรือแหล่งสำรองน้ำทดแทน มองว่าสิ่งเหล่านี้เป็นทางออกสำหรับเกษตรกรรมที่ยั่งยืนในระหว่างที่รอรูปแบบเกษตรกรรมที่ยั่งยืนอย่างแท้จริง พวกเขากังวลว่าหากไม่มีแหล่งสำรองน้ำเหล่านี้ การชลประทานที่นำเข้าจากต่างประเทศซึ่งไม่ยั่งยืนจะเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ พวกเขาเชื่อว่าอ่างเก็บน้ำเหล่านี้ควรควบคู่ไปกับโครงการระดับภูมิภาคที่รวมผู้มีส่วนได้ส่วนเสียด้านน้ำทั้งหมดเข้าด้วยกัน โดยมีเป้าหมายในการอนุรักษ์และพัฒนาสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ
สามารถจำแนกอ่างเก็บน้ำออกเป็นสองประเภทหลักตามวิธีการจ่ายน้ำ[ 15 ]
| ประเภทอ่างเก็บน้ำ | แหล่งที่มาของวัสดุ | ระยะเวลาการจัดหา |
|---|---|---|
| อ่างเก็บน้ำเพื่อการชลประทาน | แม่น้ำหรือแหล่งน้ำบาดาลตะกอน | นอกช่วงน้ำลง |
| การสูบน้ำจากแหล่งน้ำใต้ดิน | ||
| อ่างเก็บน้ำลำธาร | เฉพาะน้ำไหลบ่า | ตลอดทั้งปี |
ประวัติศาสตร์
ประมาณ 3000 ปีก่อนคริสตกาล ปล่องภูเขาไฟ ที่ดับแล้ว ในอาระเบียถูกใช้เป็นอ่างเก็บน้ำโดยเกษตรกรเพื่อใช้ในการชลประทาน[ 16 ]
สภาพอากาศแห้งแล้งและการขาดแคลนน้ำในอินเดียทำให้เกิดการพัฒนาบ่อน้ำขั้นบันไดและ เทคนิค การจัดการทรัพยากรน้ำ อื่นๆ ในยุคแรกๆ รวมถึงการสร้างอ่างเก็บน้ำที่Girnarในปี 3000 ก่อนคริสต์ศักราช[ 17 ]มีการค้นพบทะเลสาบเทียมที่มีอายุย้อนไปถึงศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราชในกรีกโบราณ[ 18 ] ทะเลสาบ Bhojsagar ที่สร้างขึ้นในรัฐ มัธยประเทศของอินเดียในปัจจุบัน ซึ่งสร้างขึ้นในศตวรรษที่ 11 มีพื้นที่ 650 ตารางกิโลเมตร ( 250 ตารางไมล์) [ 17 ]
อาณาจักรคุชได้คิดค้นฮาฟีร์ซึ่งเป็นอ่างเก็บน้ำชนิดหนึ่ง ในช่วงยุคเมโรอิติกมีการบันทึกฮาฟีร์โบราณและสมัยใหม่จำนวน 800 แห่งในเมืองบูทานาในยุคเมโรอิติก[ 19 ]ฮาฟี ร์จะกักเก็บน้ำในช่วงฤดูฝนเพื่อให้แน่ใจว่ามีน้ำเพียงพอสำหรับหลายเดือนในช่วงฤดูแล้ง เพื่อใช้เป็นน้ำดื่ม ชลประทานไร่นา และเลี้ยงปศุสัตว์[ 19 ]อ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ใกล้กับวิหารสิงโตในมูซาวารัต เอส-ซูฟราเป็นฮาฟีร์ที่มีชื่อเสียงในคุช[ 20 ] [ 19 ]
ในศรีลังกา กษัตริย์ สิงหลโบราณได้สร้างอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่เพื่อกักเก็บน้ำสำหรับการชลประทาน พระเจ้าปารากรามบาหุที่ 1 แห่งศรีลังกาตรัสว่า "อย่าปล่อยให้น้ำแม้แต่หยดเดียวซึมลงสู่มหาสมุทรโดยไม่เป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติ" พระองค์ทรงสร้างอ่างเก็บน้ำชื่อปารากรามสมุทร ("ทะเลของพระเจ้าปารากราม") [ 21 ]อาณาจักรโบราณต่างๆ ในเบงกอล อัสสัม และกัมพูชาก็ได้สร้างอ่างเก็บน้ำเทียมขนาดใหญ่เช่นกัน
ในเยเมนเขื่อนมาริบซึ่งสร้างขึ้นครั้งแรกราว 800 ปีก่อนคริสตกาลโดย อาณาจักร ซาบาเอียนในมาริบกักเก็บน้ำไว้จนถึงปี 575 คริสตกาล เมื่อเขื่อนแตกและงานซ่อมแซมถูกยกเลิก[ 22 ]
การใช้งาน
ระบบจ่ายน้ำโดยตรง
อ่างเก็บน้ำที่สร้างจากเขื่อนกั้นแม่น้ำหลายแห่งและอ่างเก็บน้ำริมฝั่งแม่น้ำส่วนใหญ่ใช้เป็น แหล่ง น้ำดิบสำหรับ โรง บำบัดน้ำซึ่งจะส่งน้ำดื่มผ่านท่อส่งน้ำหลัก อ่างเก็บน้ำไม่ได้เพียงแค่กักเก็บน้ำไว้จนกว่าจะถึงเวลาใช้งานเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนแรกของ กระบวนการ บำบัดน้ำด้วยระยะเวลาที่กักเก็บน้ำก่อนปล่อยออกมาเรียกว่าระยะเวลาการกักเก็บน้ำ (retention time ) นี่เป็นคุณลักษณะในการออกแบบที่ช่วยให้ตะกอนและสิ่งสกปรกตกตะกอนลง รวมถึงให้เวลาสำหรับการบำบัดทางชีวภาพตามธรรมชาติโดยใช้สาหร่ายแบคทีเรียและแพลงก์ตอนสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม กระบวนการ ทางอุทกวิทยา ตามธรรมชาติ ในทะเลสาบที่มีสภาพอากาศอบอุ่นทำให้เกิดการแบ่งชั้น อุณหภูมิ ในน้ำ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะแยกธาตุบางอย่าง เช่นแมงกานีสและฟอสฟอรัสไปอยู่ในน้ำเย็นลึกที่ปราศจากออกซิเจนในช่วงฤดูร้อน ในฤดูใบไม้ร่วงและฤดูหนาว ทะเลสาบจะกลับมาผสมกันอย่างสมบูรณ์อีกครั้ง ในช่วงที่เกิดภัยแล้ง บางครั้งจำเป็นต้องระบายน้ำเย็นด้านล่างออก และระดับแมงกานีสที่สูงขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาในโรงบำบัดน้ำได้
พลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ
ในปี พ.ศ. 2548 เขื่อนขนาดใหญ่ (สูงกว่า 15 เมตร) ประมาณ 25% ของโลกจำนวน 33,105 แห่งถูกใช้เพื่อผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ[ 23 ]สหรัฐอเมริกาผลิตไฟฟ้า 3% จากเขื่อนทุกขนาดจำนวน 80,000 แห่ง โครงการริเริ่มกำลังดำเนินการเพื่อปรับปรุงเขื่อนที่มีอยู่ให้เป็นประโยชน์ต่อการใช้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ เพื่อจัดหาแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้ให้กับชุมชนขนาดเล็กจำนวนมาก[ 24 ]อ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำประกอบด้วยกังหันที่เชื่อมต่อกับแหล่งน้ำที่กักเก็บไว้โดยท่อขนาดใหญ่ ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้อาจอยู่ที่ฐานของเขื่อนหรือห่างออกไป ในหุบเขาแม่น้ำที่ราบเรียบ อ่างเก็บน้ำต้องลึกพอที่จะสร้างระดับน้ำที่กังหัน และหากมีช่วงเวลาที่แห้งแล้ง อ่างเก็บน้ำต้องกักเก็บน้ำให้เพียงพอเพื่อเฉลี่ยปริมาณน้ำไหลของแม่น้ำตลอดทั้งปี การผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแบบไหลผ่านในหุบเขาสูงชันที่มีปริมาณน้ำไหลคงที่ไม่จำเป็นต้องมีอ่างเก็บน้ำ
อ่างเก็บน้ำบางแห่งที่ใช้ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำใช้การเติมน้ำแบบสูบกลับ: อ่างเก็บน้ำระดับสูงจะถูกเติมน้ำโดยใช้ปั๊มไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงในช่วงเวลาที่ความต้องการไฟฟ้าต่ำ จากนั้นจะใช้น้ำที่เก็บไว้เพื่อผลิตไฟฟ้าโดยปล่อยน้ำที่เก็บไว้ไปยังอ่างเก็บน้ำระดับต่ำเมื่อความต้องการไฟฟ้าสูง ระบบดังกล่าวเรียกว่าระบบสูบน้ำและกักเก็บน้ำ[ 25 ]
การควบคุมแหล่งน้ำ
อ่างเก็บน้ำสามารถนำมาใช้ควบคุมการไหลของน้ำในลำน้ำสาขาได้หลายวิธี:
- แหล่งน้ำปลายน้ำ
- อาจมีการปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำบนที่สูงเพื่อให้สามารถนำน้ำไปใช้ดื่มในพื้นที่ตอนล่างของระบบ ซึ่งบางครั้งอาจอยู่ห่างออกไปหลายร้อยไมล์ตามลำน้ำ
- การชลประทาน
- น้ำใน อ่างเก็บน้ำ เพื่อการชลประทานอาจถูกปล่อยเข้าสู่เครือข่ายคลองเพื่อใช้ในพื้นที่เพาะปลูกหรือระบบน้ำสำรอง การชลประทานอาจได้รับการสนับสนุนจากอ่างเก็บน้ำซึ่งรักษาระดับน้ำในแม่น้ำ ทำให้สามารถดึงน้ำเพื่อการชลประทานในบริเวณตอนล่างของแม่น้ำได้[ 26 ]
- การควบคุมน้ำท่วม
- อ่างเก็บน้ำควบคุมอุทกภัย หรือที่รู้จักกันในชื่อ "อ่างเก็บน้ำลดทอน" หรือ "อ่างเก็บน้ำปรับสมดุล" ทำหน้าที่กักเก็บน้ำในช่วงที่มีฝนตกหนักมาก แล้วค่อยๆ ปล่อยน้ำออกมาในช่วงหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนถัดมา อ่างเก็บน้ำบางแห่งสร้างขึ้นขวางทางน้ำ โดยควบคุมการไหลด้วยแผ่นรู เปิด เมื่อปริมาณน้ำในแม่น้ำเกินความจุของแผ่นรูเปิด น้ำจะสะสมอยู่ด้านหลังเขื่อน แต่ทันทีที่อัตราการไหลลดลง น้ำด้านหลังเขื่อนจะถูกปล่อยออกมาอย่างช้าๆ จนกระทั่งอ่างเก็บน้ำว่างเปล่าอีกครั้ง ในบางกรณี อ่างเก็บน้ำดังกล่าวใช้งานเพียงไม่กี่ครั้งในรอบทศวรรษ และที่ดินด้านหลังอ่างเก็บน้ำอาจถูกพัฒนาเป็นที่ดินชุมชนหรือที่ดินเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ เขื่อนปรับสมดุลรุ่นใหม่กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อรับมือกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเรียกว่า "อ่างเก็บน้ำกักเก็บน้ำท่วม" เนื่องจากอ่างเก็บน้ำเหล่านี้จะแห้งเป็นเวลานาน อาจมีความเสี่ยงที่แกนดินเหนียวจะแห้ง ทำให้ความมั่นคงของโครงสร้างลดลง การพัฒนาล่าสุดรวมถึงการใช้แกนกลางแบบผสมที่ทำจากวัสดุรีไซเคิลเป็นทางเลือกแทนดินเหนียว
- คลอง
- ในกรณีที่ไม่มีน้ำจากทางน้ำธรรมชาติที่จะผันไปยังคลองได้ อาจมีการสร้างอ่างเก็บน้ำเพื่อรับประกันระดับน้ำในคลอง เช่น ในกรณีที่คลองต้องผ่านประตูน้ำเพื่อข้ามเทือกเขา การใช้งานอีกอย่างหนึ่งคือเพื่อลดต้นทุนหรือเวลาในการก่อสร้างเมื่อต้องขุดคลองผ่านหิน ดังที่ใช้ในคลอง Rideauโดยมี ประตูน้ำ The Narrowsแบ่งคลอง Rideau ออกเป็นสองส่วน และโดยพื้นฐานแล้วเปลี่ยนคลอง Rideau ตอนบนให้กลายเป็นอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ขึ้น แม้ว่าจะขยายขึ้นเพียงสองหรือสามฟุตก็ตาม[ 27 ]
- นันทนาการ
- อาจมีการปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำเพื่อสร้างหรือเสริม สภาพ น้ำเชี่ยวสำหรับพายเรือคายัคและกีฬาทางน้ำอื่นๆ[ 28 ]ใน แม่น้ำที่มีปลา แซลมอน จะ มีการปล่อยน้ำพิเศษ (ในสหราชอาณาจักรเรียกว่าfreshets ) เพื่อส่งเสริมพฤติกรรมการอพยพตามธรรมชาติของปลาและเพื่อให้มีสภาพการตกปลาที่หลากหลายสำหรับนักตกปลา
การปรับสมดุลการไหล
อ่างเก็บน้ำสามารถใช้เพื่อปรับสมดุลการไหลในระบบที่มีการจัดการอย่างเข้มงวด โดยรับน้ำในช่วงที่มีปริมาณน้ำมากและปล่อยน้ำออกไปในช่วงที่มีปริมาณน้ำน้อย เพื่อให้ระบบนี้ทำงานได้โดยไม่ต้องสูบน้ำ จำเป็นต้องควบคุมระดับน้ำอย่างระมัดระวังโดยใช้ทางระบายน้ำล้นเมื่อพายุใหญ่กำลังจะมาถึง ผู้ควบคุมเขื่อนจะคำนวณปริมาณน้ำที่พายุจะเพิ่มเข้ามาในอ่างเก็บน้ำ หากพยากรณ์ว่าปริมาณน้ำจากพายุจะล้นอ่างเก็บน้ำ น้ำจะถูกปล่อยออกจากอ่างเก็บน้ำอย่างช้าๆ ก่อนและระหว่างเกิดพายุ หากดำเนินการล่วงหน้าอย่างเพียงพอ พายุใหญ่จะไม่ทำให้อ่างเก็บน้ำเต็ม และพื้นที่ปลายน้ำจะไม่ประสบกับปริมาณน้ำที่ก่อให้เกิดความเสียหาย การพยากรณ์อากาศที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ผู้ควบคุมเขื่อนสามารถวางแผนการลดระดับน้ำได้อย่างถูกต้องก่อนเกิดฝนตกหนัก ผู้ควบคุมเขื่อนกล่าวโทษการพยากรณ์อากาศที่ผิดพลาดว่าเป็นสาเหตุของน้ำท่วมควีนส์แลนด์ในปี 2010–2011ตัวอย่างของอ่างเก็บน้ำที่มีการจัดการอย่างเข้มงวด ได้แก่เขื่อน Burrendongในออสเตรเลีย และ ทะเลสาบ Llyn Tegid (ทะเลสาบ Bala) ในเวลส์เหนือทะเลสาบ Llyn Tegid เป็นทะเลสาบธรรมชาติที่มีระดับน้ำสูงขึ้นจากการสร้างเขื่อนเตี้ยๆ และมีแม่น้ำ Deeไหลลงสู่ทะเลสาบนี้หรือระบายออกไปตามสภาพการไหลของน้ำ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบควบคุมระดับน้ำของแม่น้ำ Deeวิธีการทำงานแบบนี้เป็นรูปแบบหนึ่งของความจุ ทางไฮดรอลิก ในระบบแม่น้ำ
นันทนาการ
อ่างเก็บน้ำหลายแห่งมักอนุญาตให้ ใช้เพื่อ กิจกรรมนันทนาการ บางอย่าง เช่นการตกปลาและการพายเรืออาจมีกฎพิเศษเพื่อความปลอดภัยของประชาชนและเพื่อปกป้องคุณภาพน้ำและระบบนิเวศของพื้นที่โดยรอบ ปัจจุบันอ่างเก็บน้ำหลายแห่งสนับสนุนและส่งเสริมกิจกรรมนันทนาการที่ไม่เป็นทางการและมีโครงสร้างน้อย เช่นการศึกษาธรรมชาติการดูนกการวาดภาพทิวทัศน์การเดิน และการปีน เขา และมักมีป้ายข้อมูลและสื่อการสอนเพื่อส่งเสริมการใช้งานอย่างมีความรับผิดชอบ
การดำเนินการ
น้ำฝนที่ตกลงมาเหนืออ่างเก็บน้ำ รวมทั้งน้ำใต้ดินที่ผุดขึ้นมาจากน้ำพุ จะถูกกักเก็บไว้ในอ่างเก็บน้ำ น้ำส่วนเกินสามารถระบายออกได้ทางทางระบายน้ำที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ น้ำที่เก็บไว้สามารถส่งผ่านท่อโดยอาศัยแรงโน้มถ่วงเพื่อใช้เป็นน้ำดื่มผลิตไฟฟ้าพลังน้ำหรือรักษาระดับน้ำในแม่น้ำเพื่อรองรับการใช้งานในพื้นที่ปลายน้ำ ในบางครั้ง อ่างเก็บน้ำอาจได้รับการจัดการเพื่อกักเก็บน้ำในช่วงที่มีฝนตกหนักเพื่อป้องกันหรือลดน้ำท่วมในพื้นที่ปลายน้ำ อ่างเก็บน้ำบางแห่งรองรับการใช้งานหลายอย่าง และกฎการปฏิบัติงานอาจมีความซับซ้อน
อ่างเก็บน้ำสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีหอระบายน้ำ ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ซึ่งสามารถระบายน้ำจากอ่างเก็บน้ำได้ในระดับต่างๆ ทั้งเพื่อนำน้ำกลับมาใช้เมื่อระดับน้ำลดลง และเพื่อปล่อยน้ำที่มีคุณภาพเฉพาะลงสู่แม่น้ำด้านล่างในฐานะ "น้ำชดเชย" ผู้ดำเนินการอ่างเก็บน้ำบนบกหรือในแม่น้ำหลายแห่งมีภาระผูกพันที่จะต้องปล่อยน้ำลงสู่แม่น้ำด้านล่างเพื่อรักษาระดับคุณภาพของแม่น้ำ สนับสนุนการประมง เพื่อรักษาสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมและการพักผ่อนหย่อนใจในพื้นที่ด้านล่าง หรือเพื่อวัตถุประสงค์อื่นๆ การปล่อยน้ำดังกล่าวเรียกว่าน้ำชดเชย
ศัพท์เฉพาะ
หน่วยที่ใช้ในการวัดพื้นที่และปริมาตรของอ่างเก็บน้ำแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ ในประเทศส่วนใหญ่ทั่วโลก พื้นที่อ่างเก็บน้ำจะแสดงเป็นตารางกิโลเมตร ในสหรัฐอเมริกา นิยมใช้เอเคอร์ สำหรับปริมาตรนั้น จะใช้หน่วยลูกบาศก์เมตรหรือลูกบาศก์กิโลเมตรอย่างแพร่หลาย โดยในสหรัฐอเมริกาจะใช้หน่วยเอเคอร์-ฟุต
ความจุ ปริมาตร หรือปริมาณน้ำในอ่างเก็บน้ำมักจะถูกแบ่งออกเป็นพื้นที่ที่แตกต่างกันปริมาณ น้ำที่เก็บไว้ ไม่ได้ใช้งาน หมายถึง น้ำในอ่างเก็บน้ำที่ไม่สามารถระบายออกได้ด้วยแรงโน้มถ่วงผ่านทางระบาย น้ำของเขื่อน ทาง ระบายน้ำล้น หรือทางเข้าของโรงไฟฟ้า และสามารถสูบออกได้เท่านั้น ปริมาณน้ำที่เก็บไว้ไม่ได้ใช้งานช่วยให้ตะกอนตกตะกอน ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำและยังสร้างพื้นที่สำหรับปลาในช่วงที่ระดับน้ำต่ำ ปริมาณน้ำที่เก็บไว้ ได้ใช้งานหรือมีชีวิตคือ ส่วนของอ่างเก็บน้ำที่สามารถใช้สำหรับการควบคุมน้ำท่วม การผลิตไฟฟ้าการเดินเรือและการปล่อยน้ำลงสู่ปลายน้ำ นอกจากนี้ "ความสามารถในการควบคุมน้ำท่วม" ของอ่างเก็บน้ำ คือ ปริมาณน้ำที่สามารถควบคุมได้ในช่วงน้ำท่วม "ความจุส่วนเกิน" คือ ความจุของอ่างเก็บน้ำเหนือสันทางระบายน้ำล้นที่ไม่สามารถควบคุมได้[ 29 ]
ในสหรัฐอเมริกา น้ำที่อยู่ต่ำกว่าระดับสูงสุดปกติของอ่างเก็บน้ำเรียกว่า "สระอนุรักษ์" [ 30 ]
ในสหราชอาณาจักร "ระดับน้ำสูงสุด" หมายถึงระดับน้ำเต็มอ่างเก็บน้ำ ในขณะที่ "ระดับน้ำลดลงจนหมด" หมายถึงปริมาณน้ำต่ำสุดที่เหลืออยู่
การสร้างแบบจำลองการจัดการอ่างเก็บน้ำ
มีซอฟต์แวร์หลากหลายประเภทสำหรับการจำลองอ่างเก็บน้ำ ตั้งแต่เครื่องมือเฉพาะทางอย่าง Dam Safety Program Management Tools (DSPMT) ไปจนถึงWAFLEX ที่ค่อนข้างเรียบง่าย และแบบจำลองแบบบูรณาการ เช่นWater Evaluation And Planning System (WEAP)ซึ่งวางการดำเนินงานของอ่างเก็บน้ำไว้ในบริบทของความต้องการและปริมาณน้ำในระบบโดยรวม
ความปลอดภัย
ในหลายประเทศมีการควบคุมอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่อย่างเข้มงวดเพื่อพยายามป้องกันหรือลดความล้มเหลวในการกักเก็บ[ 31 ] [ 32 ]
แม้ว่าความพยายามส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นไปที่เขื่อนและโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง เนื่องจากเป็นส่วนที่อ่อนแอที่สุดของโครงสร้างโดยรวม แต่จุดประสงค์ของการควบคุมดังกล่าวคือเพื่อป้องกันการปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำอย่างไม่สามารถควบคุมได้ ความล้มเหลวของอ่างเก็บน้ำอาจทำให้ปริมาณน้ำไหลลงสู่หุบเขาแม่น้ำเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งอาจพัดพาเมืองและหมู่บ้านไป และทำให้มีผู้เสียชีวิตจำนวนมาก เช่น ความเสียหายที่เกิดขึ้นหลังจากการพังทลายของระบบกักเก็บน้ำที่Llyn Eigiauซึ่งคร่าชีวิตผู้คนไป 17 คน[ 33 ] (ดูเพิ่มเติมที่รายชื่อความล้มเหลวของเขื่อน )
กรณีที่น่าสนใจของการใช้อ่างเก็บน้ำเป็นเครื่องมือในการทำสงครามคือการโจมตีของกองทัพอากาศอังกฤษ ( Royal Air Force Dambusters ) ต่อเยอรมนีในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง (รหัสปฏิบัติการคือ " Operation Chastise " [ 34 ] ) ซึ่งเขื่อนอ่างเก็บน้ำของเยอรมนี 3 แห่งถูกเลือกให้ถูกทำลายเพื่อสร้างความเสียหายต่อโครงสร้างพื้นฐานของเยอรมนี รวมถึงกำลังการผลิตและพลังงานที่มาจาก แม่น้ำ รูห์รและเอเดอร์ผลกระทบทางเศรษฐกิจและสังคมเกิดจากปริมาณน้ำที่กักเก็บไว้จำนวนมหาศาลไหลทะลักลงสู่หุบเขา ก่อให้เกิดความเสียหาย การโจมตีครั้งนี้ต่อมาได้กลายเป็นพื้นฐานของภาพยนตร์หลายเรื่อง
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของอ่างเก็บน้ำกำลังได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความต้องการน้ำและพลังงานทั่วโลกเพิ่มขึ้น ประกอบกับจำนวนและขนาดของอ่างเก็บน้ำที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน
เขื่อนและอ่างเก็บน้ำสามารถใช้เพื่อจัดหาน้ำดื่มผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเพิ่มปริมาณน้ำเพื่อการชลประทานจัดหาโอกาสในการพักผ่อนหย่อนใจ และควบคุมน้ำท่วมในปี พ.ศ. 2503 การก่อสร้างLlyn Celynและน้ำท่วมCapel Celynก่อให้เกิดความวุ่นวายทางการเมืองซึ่งยังคงดำเนินมาจนถึงทุกวันนี้ เมื่อไม่นานมานี้ การก่อสร้างเขื่อนสามหุบเขาและโครงการที่คล้ายคลึงกันอื่นๆ ทั่วเอเชียแอฟริกาและละตินอเมริกาได้ก่อให้เกิดการถกเถียงด้านสิ่งแวดล้อมและการเมืองอย่างมาก ปัจจุบัน ร้อยละ 48 ของแม่น้ำและระบบอุทกนิเวศวิทยาได้รับผลกระทบจากอ่างเก็บน้ำและเขื่อน[ 35 ]
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตลอดช่วงชีวิต
อ่างเก็บน้ำทุกแห่งจะต้องมีการประเมินต้นทุน/ผลประโยชน์ทางการเงินก่อนการก่อสร้าง เพื่อดูว่าโครงการนั้นคุ้มค่าที่จะดำเนินการต่อไปหรือไม่[ 36 ]อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ดังกล่าวอาจละเลยผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของเขื่อนและอ่างเก็บน้ำที่อยู่ภายใน ผลกระทบบางอย่าง เช่น การผลิตก๊าซเรือนกระจกที่เกี่ยวข้องกับการผลิตคอนกรีตนั้นประเมินได้ค่อนข้างง่าย ผลกระทบอื่นๆ ต่อสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติ และผลกระทบทางสังคมและวัฒนธรรมอาจประเมินและชั่งน้ำหนักได้ยากกว่า แต่การระบุและวัดปริมาณของปัญหาเหล่านี้เป็นสิ่งที่จำเป็นโดยทั่วไปในโครงการก่อสร้างขนาดใหญ่ในประเทศที่พัฒนาแล้ว[ 37 ]
การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากอ่างเก็บน้ำ
ทะเลสาบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจะได้รับตะกอนอินทรีย์ซึ่งสลายตัวใน สภาพแวดล้อม แบบไร้ออกซิเจนปล่อยมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ ออกมา มีเทนที่ปล่อยออกมามีฤทธิ์เป็นก๊าซเรือนกระจก มากกว่า คาร์บอนไดออกไซด์ ประมาณ 8 เท่า [ 38 ]
เมื่ออ่างเก็บน้ำที่มนุษย์สร้างขึ้นเต็มไปด้วยน้ำ พืชที่มีอยู่เดิมจะจมอยู่ใต้น้ำ และในระหว่างหลายปีที่สารเหล่านี้จะย่อยสลาย จะปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมามากกว่าทะเลสาบอย่างมาก อ่างเก็บน้ำในหุบเขาหรือช่องเขาแคบๆ อาจท่วมพืชพรรณเพียงเล็กน้อย ในขณะที่อ่างเก็บน้ำที่ตั้งอยู่บนที่ราบอาจท่วมพืชพรรณจำนวนมากได้ อาจมีการกำจัดพืชพรรณออกก่อนหรือเพียงแค่ปล่อยให้น้ำท่วม การเกิดน้ำท่วมในเขตร้อนสามารถก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกได้มากกว่าในเขตอบอุ่นมาก
ตารางต่อไปนี้แสดงการปล่อยน้ำจากอ่างเก็บน้ำในหน่วยมิลลิกรัมต่อตารางเมตรต่อวันสำหรับแหล่งน้ำต่างๆ[ 39 ]
| ที่ตั้ง | คาร์บอนไดออกไซด์ | มีเทน |
|---|---|---|
| ทะเลสาบ | 700 | 9 |
| อ่างเก็บน้ำในเขตอบอุ่น | 1500 | 20 |
| อ่างเก็บน้ำเขตร้อน | 3000 | 100 |
พลังงานน้ำและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่ถูกน้ำท่วมเทียบกับปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ อ่างเก็บน้ำที่สร้างขึ้นเพื่อผลิตไฟฟ้า พลังน้ำ สามารถลดหรือเพิ่มปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิได้ เมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งพลังงานอื่นๆ
การศึกษาวิจัยของสถาบันวิจัยแห่งชาติในอเมซอนพบว่าอ่างเก็บน้ำพลังน้ำปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากจากการเน่าเปื่อยของต้นไม้ที่ยังคงยืนต้นอยู่ในอ่างเก็บน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงทศวรรษแรกหลังน้ำท่วม[ 40 ]ซึ่งทำให้ผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนของเขื่อนเพิ่มสูงขึ้นมากกว่าการผลิตพลังงานในปริมาณเท่ากันจากเชื้อเพลิงฟอสซิล [ 40 ] ตามรายงานของคณะกรรมการโลกเกี่ยวกับเขื่อน (เขื่อนและการพัฒนา) เมื่ออ่างเก็บน้ำมีขนาดค่อนข้างใหญ่และไม่มีการตัดไม้ทำลายป่าในพื้นที่น้ำท่วมก่อนหน้านี้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากอ่างเก็บน้ำอาจสูงกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันแบบดั้งเดิม[ 41 ]ตัวอย่างเช่น ในปี 1990 การกักเก็บน้ำหลังเขื่อน Balbinaในบราซิล (เปิดใช้งานในปี 1987) มีผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนมากกว่าการผลิตพลังงานในปริมาณเท่ากันจากเชื้อเพลิงฟอสซิลถึง 20 เท่า เนื่องจากพื้นที่น้ำท่วมต่อหน่วยไฟฟ้าที่ผลิตได้มีขนาดใหญ่[ 40 ]การศึกษาวิจัยอีกฉบับที่ตีพิมพ์ใน Global Biogeochemical Cycles พบว่าอ่างเก็บน้ำที่เพิ่งถูกน้ำท่วมปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนมากกว่าพื้นที่ก่อนน้ำท่วม โดยสังเกตว่าพื้นที่ป่า พื้นที่ชุ่มน้ำ และแหล่งน้ำที่มีอยู่เดิมต่างปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนในปริมาณที่แตกต่างกันทั้งก่อนและหลังน้ำท่วม[ 42 ]
เขื่อนTucuruíในบราซิล (สร้างเสร็จในปี 1984) มีผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนเพียง 0.4 เท่าของการผลิตพลังงานในปริมาณเท่ากันจากเชื้อเพลิงฟอสซิล[ 40 ]
การศึกษาการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนในแคนาดาเป็นเวลาสองปีสรุปได้ว่า แม้ว่าอ่างเก็บน้ำพลังน้ำจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมา แต่ก็อยู่ในระดับที่น้อยกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีกำลังการผลิตใกล้เคียงกันมาก[ 43 ]โดยทั่วไปแล้ว พลังน้ำจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนถึง 35 ถึง 70 เท่าต่อ TWh ของไฟฟ้า[ 44 ]
เมื่อมีการสร้างเขื่อนแทน การผลิต ไฟฟ้าจากพลังงานความ ร้อน มลพิษทางอากาศจะลดลง เนื่องจากไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานน้ำจะไม่ก่อให้เกิดก๊าซไอเสียจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล (รวมถึงซัลเฟอร์ไดออกไซด์ไนตริกออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์จากถ่านหิน )
ชีววิทยา
เขื่อนสามารถกีดขวางการอพยพของปลา ทำให้ปลาติดอยู่ในบริเวณเดียว ซึ่งเป็นแหล่งอาหารและที่อยู่อาศัยของนกน้ำหลายชนิด นอกจากนี้ยังสามารถทำให้ระบบนิเวศบนบกหลายแห่งถูกน้ำท่วมและอาจทำให้สัตว์บางชนิดสูญพันธุ์ได้
การสร้างอ่างเก็บน้ำสามารถเปลี่ยนแปลงวัฏจักรทางชีวธรณีเคมี ตามธรรมชาติ ของปรอทได้ หลังจากการก่อตัวของอ่างเก็บน้ำในระยะเริ่มต้น จะมีการเพิ่มขึ้นอย่างมากของการผลิตเมทิลเมอร์คิวรี (MeHg) ที่เป็นพิษผ่านกระบวนการเมทิลเลชันของจุลินทรีย์ในดินและพีทที่ถูกน้ำท่วม นอกจากนี้ยังพบว่าระดับ MeHg เพิ่มขึ้นในแพลงก์ตอนสัตว์และในปลาด้วย[ 45 ] [ 46 ]
ผลกระทบของมนุษย์
เขื่อนสามารถลดปริมาณน้ำที่ไหลไปยังประเทศปลายน้ำได้อย่างมาก ทำให้เกิดภาวะขาดแคลน้ำระหว่างประเทศต่างๆ เช่นซูดานและอียิปต์ซึ่งส่งผลเสียต่อธุรกิจการเกษตรในประเทศปลายน้ำ และลดปริมาณน้ำดื่มลง
ฟาร์มและหมู่บ้านต่างๆ เช่นอะชอปตันอาจถูกน้ำท่วมจากการสร้างอ่างเก็บน้ำ ทำให้วิถีชีวิตของผู้คนจำนวนมากต้องพังทลาย ด้วยเหตุนี้เอง ทั่วโลกจึงมีผู้คนกว่า 80 ล้านคน (ตัวเลขนี้เป็นข้อมูลปี 2009 จากหนังสือเรียนภูมิศาสตร์ Edexcel GCSE) ต้องถูกบังคับให้ย้ายถิ่นฐานเนื่องจากการสร้างเขื่อน
ลิมโนวิทยา
อุทกวิทยาของอ่างเก็บน้ำมีความคล้ายคลึงกับทะเลสาบที่มีขนาดเท่ากันอยู่หลายประการ อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างที่สำคัญอยู่หลายประการ[ 47 ] อ่างเก็บน้ำหลายแห่งประสบกับการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำอย่างมาก ทำให้ เกิดพื้นที่สำคัญที่อยู่ใต้น้ำหรือแห้งแล้งเป็นระยะๆ ซึ่งจำกัดผลผลิตของแหล่งน้ำและจำกัดจำนวนชนิดพันธุ์ที่สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะเหล่านี้อย่างมาก
อ่างเก็บน้ำบนพื้นที่สูงมักมีระยะเวลาการคงอยู่ของน้ำสั้นกว่าทะเลสาบธรรมชาติ ซึ่งอาจนำไปสู่การหมุนเวียนของสารอาหารในน้ำอย่างรวดเร็ว ทำให้สารอาหารสูญเสียไปจากระบบได้เร็วขึ้น สิ่งนี้อาจมองได้ว่าเป็นความไม่สอดคล้องกันระหว่างองค์ประกอบทางเคมีของน้ำและองค์ประกอบทางชีวภาพ โดยมีแนวโน้มที่องค์ประกอบทางชีวภาพจะมีสารอาหาร น้อย กว่าที่องค์ประกอบทางเคมีบ่งชี้
ในทางกลับกัน อ่างเก็บน้ำในพื้นที่ราบลุ่มที่รับน้ำจากแม่น้ำที่มีสารอาหารสูง อาจแสดง ลักษณะภาวะ ยูโทรฟิเคชัน ที่รุนแรงขึ้น เนื่องจากระยะเวลาที่น้ำอยู่ในอ่างเก็บน้ำนานกว่าในแม่น้ำมาก และระบบชีวภาพมีโอกาสใช้ประโยชน์จากสารอาหารที่มีอยู่ได้มากขึ้น
อ่างเก็บน้ำลึกที่มีหอระบายน้ำหลายระดับสามารถปล่อยน้ำเย็นจากชั้นลึกลงสู่แม่น้ำด้านล่างได้อย่างมาก ทำให้ขนาดของชั้นน้ำลึก ลดลง ซึ่งอาจลดความเข้มข้นของฟอสฟอรัสที่ถูกปล่อยออกมาในระหว่างการผสมผสานของน้ำในแต่ละปี และอาจลดผลผลิต ลง ได้
เขื่อนที่อยู่ด้านหน้าอ่างเก็บน้ำทำหน้าที่เป็นจุดเปลี่ยนความชัน กล่าวคือพลังงานของน้ำที่ไหลลงมาจากเขื่อนจะลดลง และส่งผลให้เกิดการสะสมตัวของตะกอนด้านล่างเขื่อน
แผ่นดินไหว
การเติมน้ำ (กักเก็บน้ำ) ในอ่างเก็บน้ำมักถูกเชื่อมโยงกับการเกิดแผ่นดินไหวที่เกิดจากอ่างเก็บน้ำ (Reservoir-Triggered Seismicityหรือ RTS) เนื่องจากในอดีตเคยเกิดแผ่นดินไหวใกล้เขื่อนขนาดใหญ่หรือภายในอ่างเก็บน้ำ เหตุการณ์เหล่านี้อาจถูกกระตุ้นโดยการเติมน้ำหรือการใช้งานอ่างเก็บน้ำ และมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับจำนวนอ่างเก็บน้ำทั่วโลก จากเหตุการณ์ที่บันทึกไว้กว่า 100 ครั้ง ตัวอย่างในยุคแรกๆ ได้แก่เขื่อนมาราธอนในกรีซ ( สูง60 เมตร หรือ 197 ฟุต) (ปี 1929) และ เขื่อนฮูเวอร์ ในสหรัฐอเมริกา ( สูง221 เมตร หรือ 725 ฟุต) (ปี 1935) เหตุการณ์ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเขื่อนขนาดใหญ่และมีปริมาณแผ่นดินไหวไม่มากนัก แผ่นดินไหวที่มีขนาดเกิน 6.0 แมกนิตูด (Mw ที่ บันทึกไว้มีเพียง 4 ครั้ง ได้แก่เขื่อนคอยนาในอินเดียสูง103 เมตร (338 ฟุต) และ เขื่อนเครมาสตา ในกรีซ สูง 120 เมตร ( 394 ฟุต) ซึ่งทั้งสองแห่งมีขนาด 6.3 Mw คาริบาในแซมเบียสูง122 เมตร (400 ฟุต) ขนาด 6.25 Mw และเขื่อนซินเฟิงเจียง ในจีน สูง 105 เมตร (344 ฟุต)มีขนาด 6.1 Mw การถกเถียงกันเกี่ยวกับช่วงเวลาที่เกิดปรากฏการณ์แผ่นดินไหวรุนแรง (RTS) เนื่องจากขาดความรู้ด้านอุทกธรณีวิทยาในขณะนั้น อย่างไรก็ตาม เป็นที่ยอมรับกันว่าการซึมของน้ำเข้าไปในรูพรุนและน้ำหนักของอ่างเก็บน้ำมีส่วนทำให้เกิดรูปแบบของ RTS การเกิด RTS นั้น ต้องมีโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่ก่อให้เกิดแผ่นดินไหวอยู่ใกล้เขื่อนหรืออ่างเก็บน้ำ และโครงสร้างนั้นต้องอยู่ในสภาวะใกล้พังทลาย นอกจากนี้ น้ำจะต้องสามารถซึมผ่านชั้น หินลึกได้ เนื่องจากน้ำหนักของ อ่างเก็บน้ำที่ลึก 100 เมตร (328 ฟุต)จะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับน้ำหนักคงที่ของหินบนสนามความเค้นของเปลือกโลกซึ่งอาจอยู่ที่ระดับความลึก10 กิโลเมตร (6 ไมล์)หรือมากกว่านั้น[ 48 ]
ภูมิอากาศ
อ่างเก็บน้ำอาจเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในท้องถิ่น ทำให้ความชื้นเพิ่มขึ้นและลดความผันผวนของอุณหภูมิ โดยเฉพาะในพื้นที่แห้งแล้ง ผลกระทบดังกล่าวได้รับการกล่าวอ้างจากโรงผลิตไวน์ บางแห่ง ในรัฐเซาท์ออสเตรเลีย ว่าช่วยเพิ่มคุณภาพของไวน์ที่ผลิตได้
รายชื่ออ่างเก็บน้ำ
ในปี พ.ศ. 2548 มีเขื่อนขนาดใหญ่ (สูง ≥15 เมตร) จำนวน 33,105 แห่งที่จัดทำรายชื่อโดยคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยเขื่อนขนาดใหญ่ (ICOLD) [ 23 ]
รายชื่ออ่างเก็บน้ำแยกตามพื้นที่
| อันดับ | ชื่อ | ประเทศ | พื้นที่ผิว | หมายเหตุ | |
|---|---|---|---|---|---|
| 2กม . | ตาราง ไมล์ | ||||
| 1 | ทะเลสาบโวลตา | กานา | 8,482 | 3,275 | [ 49 ] |
| 2 | อ่างเก็บน้ำสมอลล์วูด | แคนาดา | 6,527 | 2,520 | [ 50 ] |
| 3 | อ่างเก็บน้ำคูบีเชฟ | รัสเซีย | 6,450 | 2,490 | [ 51 ] |
| 4 | ทะเลสาบคาริบา | ซิมบับเวแซมเบีย | 5,580 | 2,150 | [ 52 ] |
| 5 | อ่างเก็บน้ำบุคตาร์มา | คาซัคสถาน | 5,490 | 2,120 | |
| 6 | อ่างเก็บน้ำบรัตสค์ | รัสเซีย | 5,426 | 2,095 | [ 53 ] |
| 7 | ทะเลสาบนาเซอร์ | อียิปต์ซูดาน | 5,248 | 2,026 | [ 54 ] |
| 8 | อ่างเก็บน้ำรีบินสค์ | รัสเซีย | 4,580 | 1,770 | |
| 9 | อ่างเก็บน้ำคานิอาปิสเกา | แคนาดา | 4,318 | 1,667 | [ 55 ] |
| 10 | ทะเลสาบกูรี | เวเนซุเอลา | 4,250 | 1,640 | |
รายชื่ออ่างเก็บน้ำเรียงตามปริมาตร
| อันดับ | ชื่อ | ประเทศ | ปริมาณ | หมายเหตุ | |
|---|---|---|---|---|---|
| กม. 3 | คู มี | ||||
| 1 | ทะเลสาบคาริบา | ซิมบับเวแซมเบีย | 180 | 43 | |
| 2 | อ่างเก็บน้ำบรัตสค์ | รัสเซีย | 169 | 41 | |
| 3 | ทะเลสาบนาเซอร์ | อียิปต์ซูดาน | 157 | 38 | |
| 4 | ทะเลสาบโวลตา | กานา | 148 | 36 | |
| 5 | อ่างเก็บน้ำมานิคูอาแกน | แคนาดา | 142 | 34 | [ 56 ] |
| 6 | อ่างเก็บน้ำกูรี | เวเนซุเอลา | 135 | 32 | |
| 7 | ทะเลสาบวิลลิสตัน | แคนาดา | 74 | 18 | [ 57 ] |
| 8 | อ่างเก็บน้ำคราสโนยาร์สค์ | รัสเซีย | 73 | 18 | |
| 9 | อ่างเก็บน้ำเซยา | รัสเซีย | 68 | 16 | |
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- กรมทรัพยากรน้ำ. "ข้อมูลอ่างเก็บน้ำ" . ศูนย์แลกเปลี่ยนข้อมูลแคลิฟอร์เนีย . รัฐแคลิฟอร์เนีย.
- วารสารวิจัยวิศวกรรมระดับโลก (สหรัฐอเมริกา) (28 สิงหาคม 2555) "การเพิ่มประสิทธิภาพความทนทานของอ่างเก็บน้ำคอนกรีตเสริมเหล็กโดยใช้อัลกอริทึมฝูงผึ้งเทียม"วารสารวิจัยวิศวกรรมระดับโลก 12 ( 3–E) วิศวกรรมโยธาและโครงสร้าง (GJRE-E) เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 3 เมษายน 2565 สืบค้นเมื่อ 15 กุมภาพันธ์ 2556