Świat pokochał zapory wodne
Zapora to masywna budowla hydrotechniczna w poprzek koryta rzeki, której zadaniem jest spiętrzenie wody i utworzenie zbiornika retencyjnego. Projektowanie zaczyna się od wieloletnich analiz hydrologicznych i geologicznych – bada się przepływy, powodzie, osady dene, stateczność podłoża i ryzyko sejsmiczne. Na tej podstawie dobiera się typ konstrukcji – grawitacyjną z betonu, łukową opartą o przyczółki skalne, nasypową ziemno-kamienną z nieprzepuszczalnym rdzeniem lub mieszaną. Budowa obejmuje najpierw tymczasowe obwałowania i kanały omijające rzekę, potem fundamentowanie i wznoszenie korpusu zapory, montaż zasuw i urządzeń upustowych, a w elektrowniach – także turbin i generatorów w siłowni. Kluczowe są przelewy i upusty, które bezpiecznie odprowadzają wezbrania oraz monitoring geotechniczny sprawdzający odkształcenia, filtrację i ciśnienie wody w konstrukcji. Po zakończeniu prac następuje stopniowe napełnianie zbiornika i rozruch technologiczny, a później stała eksploatacja połączona z przeglądami i gospodarką wodą.
Czytaj też: Moja pierwsza gra na Steam. Ledwie prototyp nauczył mnie, jak wymagające jest tworzenie gier
Dziś zapory wodne stanowią kluczowe elementy infrastruktury hydrotechnicznej, odgrywając istotną rolę w gospodarce wodnej i energetyce. Na świecie istnieje około 57 tysięcy dużych zapór (powyżej 15 metrów wysokości), z czego ponad 23 tysiące znajduje się w Chinach. Budowle te potrafią przynieść wiele korzyści (od produkcji czystej energii po regulację zasobów wody) jednak wiążą się także z poważnymi konsekwencjami ekologicznymi, społecznymi i ekonomicznymi. Przykład? Zapora Trzech Przełomów w Chinach, czyli największa elektrownia wodna świata. Tego typu megaprojekty dostarczają ogromne ilości energii elektrycznej i pomagają kontrolować wodę, ale powodują też masowe przesiedlenia ludności oraz nieodwracalne zmiany w środowisku rzecznym.
Od czystej energii po poprawę turystyki, czyli pozytywne skutki budowy zapór wodnych
Zacznijmy od najważniejszego, a więc tego, że zapory umożliwiają wykorzystanie energii wody do wytwarzania prądu. Hydrolektrownie są już na tyle powszechne i zaawansowane, że dostarczają około 19% światowej produkcji energii elektrycznej (ok. 3000 TWh rocznie). Trudno się temu dziwić, bo jest to źródło odnawialne, zmniejszające zależność od paliw kopalnych i przykładowo, wspomniana Tama Trzech Przełomów (Chiny) o mocy 22,5 GW w 2020 roku wygenerowała aż 111,8 TWh energii, a to pozwoliło uniknąć spalania dziesiątek milionów ton węgla i emisji ok. 100 mln ton gazów cieplarnianych rocznie.
Tworząc sztuczny zbiornik, tama pozwala gromadzić wodę w porze deszczowej, by korzystać z niej w okresach suszy. Zapory pomagają stabilizować przepływ wody na okolicznych terenach, zapewniając rezerwy dla ludności i rolnictwa oraz umożliwiając nawadnianie w porach suchych. Wiele zapór projektuje się też w celu ochrony przeciwpowodziowej, bo poprzez kontrolowane retencjonowanie i spuszczanie wody można łagodzić skutki wezbrań. Chociaż skuteczność tam w zapobieganiu powodziom i suszom bywa kwestionowana (ze względu na ograniczoną pojemność i zwiększone parowanie), to u samych podstaw pełnią one ważną funkcję zarządzania zasobami wodnymi.
Gdyby tego było mało, duże zapory mogą poprawić warunki transportu rzecznego, jeśli zostaną wyposażone w śluzy lub podnośnie dla statków. W efekcie spiętrzenia wody, wzrasta również głębokość rzeki, co wraz z odpowiednią infrastrukturą żeglugową pozwala wykorzystywać w rejonach większe jednostki. Przykładowo, zbiornik Zapory Trzech Przełomów podniósł poziom Jangcy, umożliwiając statkom o wyporności 10 tys. ton docierać aż 2400 km w głąb lądu. Odpowiednio zaprojektowana tama może zatem stać się elementem drogi wodnej, usprawniając transport towarów, ale… no właśnie. Musi być odpowiednio zaprojektowana i zbudowana.
Ze sztucznego zbiornika wody możemy też korzystać my – zwyczajni zjadacze chleba. Zbiorniki zaporowe często stają się bowiem atrakcjami turystycznymi i miejscami rekreacji. Duże jezioro utworzone przez tamę sprzyja uprawianiu sportów wodnych, wędkarstwu czy powstawaniu ośrodków wypoczynkowych i w Polsce mamy wiele tego przykładów czy to w Żywcu, czy w Solinie (Polska). Takie malownicze zbiorniki co roku przyciągają wielu turystów, generując dochody dla lokalnej społeczności. Oprócz tego korzyścią bywa poprawa lokalnego mikroklimatu i krajobrazu, bo spokojna tafla wody i nowa linia brzegowa mogą zwiększyć walory estetyczne regionu.
Zapory wodne niejedno mają oblicze. Zagrożenia, o których trzeba pamiętać
Pewne jest, że tamy już nigdy nie znikną z krajobrazu naszego świata. Jednak czy aby nie powinny? Nie są bowiem idealne już u samych podstaw, jako że stanowią nieprzekraczalną barierę dla organizmów wodnych. Przez nie migracja ryb wędrownych zostaje przerwana, co zagraża istnieniu wielu gatunków w danym ekosystemie rzecznym, a na dodatek rzeka zostaje podzielona na odizolowane odcinki, co prowadzi do załamania ciągłości ekosystemu i wyginięcia populacji ryb niewędrowanych na tarło powyżej zapory. Chociaż często buduje się przepławki (specjalne konstrukcje mające umożliwić rybom pokonanie tamy), to w praktyce ich skuteczność jest ograniczona. Wiele ryb nie znajduje wejścia do przepławki lub nie jest w stanie nią przepłynąć, zwłaszcza w dół rzeki i w konsekwencji gatunki migracyjne (np. łososie, jesiotry, węgorze) drastycznie tracą liczebność i mogą całkowicie zniknąć z zablokowanych odcinków rzek.
Samo zbudowanie zbiornika wiąże się też z zatopieniem rozległych obszarów lądowych. Woda spiętrzona przez zaporę zalewa doliny rzeczne, a to prowadzi do zniszczenia siedlisk przyrodniczych (łąki zalewowe, lasy łęgowe) oraz wymusza wysiedlenie lokalnej ludności. Często ofiarą projektów zapór padają urodzajne tereny rolnicze, cenne przyrodniczo obszary, a nawet miejsca o wartości historycznej lub kulturowej. Na dodatek w wyniku budowy zapory całe ekosystemy rzeczne ulegają zagładzie, bo obszary lądowe przekształcają się w środowisko jeziorne, co zmienia warunki życia organizmów. Likwidacji ulega mozaika siedlisk nadrzecznych powyżej tamy, zaś poniżej (poprzez odcięcie regularnych wylewów i osadów) zamiera dotychczasowa żyzna dolina zalewowa.
Czytaj też: Pozycja obowiązkowa. Wszyscy ciągle mówią o tej grze wideo, a ona sama zniechęca do grania
Przykładowo, utworzenie zbiornika Tamy Trzech Przełomów spowodowało przymusowe przesiedlenie ponad 1,26 miliona osób, a całkowicie pod wodą znalazło się 17 miast, 140 miasteczek i ok. 3000 wsi. Była to największa akcja relokacji społeczności w historii pojedynczej inwestycji. Zniknęły także wtedy bezcenne zabytki i stanowiska archeologiczne tej części Chin, a to wcale nie koniec wad budowania zapór wodnych. Jednym z paradoksalnych skutków jest ich potencjalne przyczynianie się do ocieplenia klimatu. Kiedy zalewane są rozległe obszary, pozostawiona pod wodą roślinność i gleba ulegają stopniowemu rozkładowi w warunkach beztlenowych. Proces gnilny zatopionych drzew, torfowisk czy upraw uwalnia duże ilości metanu i dwutlenku węgla, czyli silnych gazów cieplarnianych. Dodatkowo gnijący muł organiczny na dnie zbiornika również emituje metan (poprzez fermentację osadów), a samo zalanie terenów zielonych oznacza utratę roślin pochłaniających CO₂ z atmosfery, co dodatkowo pogarsza bilans węglowy inwestycji.
Źle zaprojektowane tamy wodne wiążą się też z utrudnieniami w żegludze. Rzeka przestaje być bowiem ciągłym szlakiem transportowym jako że statki nie mogą swobodnie przepłynąć przez zaporę. Konieczna jest wtedy budowa kosztownych śluz lub wind dla barek, a to akurat nie zawsze jest opłacalne i to zwłaszcza na mniejszych rzekach. W efekcie wiele zapór odcina możliwość żeglugi, hamując rozwój transportu wodnego. Przykładowo, niedawno zablokowana zapora w Siarzewie na dolnej Wiśle budziła sprzeciw m.in. dlatego, że mimo obietnic poprawy warunków żeglugi, faktycznie mogła ograniczyć sezonowy spływ i ruch statków na najważniejszej polskiej rzece. Gdyby tego było mało sama regulacja rzeki pod kątem żeglugowym wymusza utrzymanie stałych poziomów wód w zbiornikach kosztem dynamiki przyrodniczej, co ponownie uderza w ekosystem, wiele części infrastruktury ingeruje w brzegi rzeki, a sam częsty ruch statków może przyspieszać erozję brzegów zbiornika.
Każdy zbiornik cierpi też na sedimentację, czyli jego zamulanie, a tym samym spadek efektywności. Bierze się to z tego, że rzeka niesie ze sobą osady (piasek, muł, żwir), które normalnie odkładają się w dolinie rzecznej lub u jej ujścia. Tama zatrzymuje ten materiał, powodując jego intensywne osadzanie się na dnie zbiornika. W rezultacie dochodzi do zamulania, które wedle szacunków doprowadza do coroczenej utraty około 0,5–1% pojemności zbiorników na świecie. To poważny problem, bo nagromadzenie mułu obniża sprawność elektrowni wodnej (mniej wody mieści się w rezerwie, co zmniejsza możliwą produkcję energii i zdolność retencyjną), a gdyby tego było mało, zmniejszona pojemność oznacza również ograniczoną skuteczność kontrolowania powodzi.
Zapory wodne pomagać, a mogą zrzucić na nasze głowy ogromne problemy
Zapory wodne wiążą się również z ryzykiem dla bezpieczeństwa ludzi zarówno bezpośrednio, jak i pośrednio. U podstawy działających tam powstają niebezpieczne zjawiska hydrodynamiczne. Przelewająca się przez próg woda tworzy poniżej tzw. walec wodny, a więc silnie zawirowany prąd wsteczny. Wpadający tam człowiek lub łódka mogą zostać uwięzieni w recyrkulującym wirze, a takie turbulentne prądy pod zaporą są niezwykle trudne do pokonania nawet dla doświadczonych pływaków. Jeszcze poważniejsze zagrożenie stwarzają jednak awarie konstrukcji, które może i są rzadkie, ale mają katastrofalne skutki.
Nagłe przerwanie tamy uwalnia ogromną falę powodziową, która sieje zniszczenie w gęsto zaludnionych dolinach. Historycznym przykładem jest pęknięcie tamy Banqiao w Chinach (1975), gdy po ekstremalnych opadach doszło do serii awarii zapór. Woda zniszczyła dziesiątki miejscowości i w wyniku tego zginęło (według różnych szacunków) od kilkudziesięciu do ponad 200 tysięcy osób. Przez lata rzeczywista skala tej tragedii była utajniona i dopiero po dekadach ujawniono, że była to jedna z największych technicznych katastrof w dziejach. Banqiao nie jest odosobnionym przypadkiem, bo także w innych krajach dochodziło do zawaleń zapór (m.in. Vajont 1963 we Włoszech, Morvi 1979 w Indiach), co zawsze pociągało za sobą setki ofiar i ogromne straty.
Dochodzimy tym samym do głównego powodu powstania tego artykułu. Tak się bowem składa, że duże zapory stają się elementem gry geopolitycznej. Po pierwsze, mogą być wykorzystywane jako narzędzie nacisku politycznego, jako że państwo kontrolujące bieg rzeki za pomocą tamy ma możliwość ograniczania przepływu wody do krajów leżących niżej. Takie działania wywołują napięcia na arenie międzynarodowej i mogą prowadzić do tzw. wojen o wodę, a to wcale nie domniemania, a rzeczywistość, bo już teraz w Azji narastają spory między Chinami a Indiami o dostęp do wód transgranicznych.
Czytaj też: ROG Ally X w akcji. Sprawdziłem, czy granie na pecetowym handheldzie ma sens
Same zapory mogą stać się celem ataku terrorystycznego lub wojskowego ze względu na swoją wrażliwość. Już jeden potężniejszy pocisk wystarczy, aby przerwać tamę i zobić z niej istną broń masowego rażenia, bo fala powodziowa mogłaby zalać miasta i zabić setki tysięcy ludzi. Eksperci wskazują zreztą, że np. Zapora Trzech Przełomów na Jangcy to potencjalny cel militarny w razie konfliktu Chin z innym mocarstwem. Symulacje pokazują, iż jej wysadzenie spowodowałoby katastrofalne zalanie doliny Jangcy, gdzie mieszka ponad 400 mln ludzi. Perspektywa takiego odwetu może działać odstraszająco na agresora, ale jednocześnie stawia pod znakiem zapytania sens budowy tak dużych obiektów, bo awaria naturalna lub celowe zniszczenie mogą unicestwić owoce pracy wielu pokoleń i zagrozić istnieniu całych regionów. W dobie wzrastającego deficytu wody słodkiej oraz niestabilnej sytuacji geopolitycznej tamy stały się newralgicznymi punktami bezpieczeństwa narodowego.
Czy zapory wodne to bomby z opóźnionym zapłonem?
Zapory wodne to inwestycje o dwoistym charakterze. Z jednej strony przynoszą wymierne korzyści, bo dostarczają czystej energii, zabezpieczają zasoby wody, mogą wspierać żeglugę, rekreację i rozwój regionalny. Z drugiej jednak generują poważne koszty i zagrożenia, jako że niszczą ekosystemy rzeczne, powodują emisje metanu, wymagają przesiedleń ludności oraz niosą ryzyko katastrof i konfliktów. Współcześnie coraz mocniej akcentuje się potrzebę bilansowania tych skutków, bo dziś decyzje o budowie nowych tam muszą uwzględniać zarówno aspekty inżynieryjno-ekonomiczne, jak i długofalowe konsekwencje środowiskowe oraz społeczne. Ostatecznie jednak każda zapora jest kompromisem między rozwojem cywilizacyjnym a ochroną przyrody.