Ova reč biće uvod u priču koja je naterala čovečanstvo da dostigne vrhunac tehnološkog razvoja i resurs koji je prethodnim generacijama bila, i narednim će biti, neraskidiva veza za opstanak. Voda kao kreator kontinenata, koja je vekovima oblikovala zemlju urezujući put pred sobom, a isto tako predstavlja osnovu za izvođenje mega struktura koje menjaju režim rečnog toka, i samog biodiverziteta, i na taj način omogućavaju njeno akumuliranje koja se koristi za razne društvene potrebe.
Zato je važno proučavanje vode, jer od vode ima mnogo koristi ali može da bude i dosta štete. Korisit od vode koje treba dovesti na maksimalnu moguću meru, su višestruke:
Voda za domaćinstva;
Voda za industriju;
Voda za navodnjavanje;
Voda za proizvodnju električne energije;
Voda kao plovni put;
Voda kao prostor za rekreaciju;
Ribarstvo.
Štete koje voda može naneti su:
Poplave od velikih voda;
Erozije rečnih obala;
Odvodnjavanje zemljišta;
Kanalisanje naselja.
Proučavanjem vode i razvojem tehnologije, uspeli smo da, uz određene uslove, usmerimo vodu da preseče i najtvrđi materijal, tako da je malo stvari u kojima nije zastupljena voda makar i u tehnološkom procesu dobijanja bilo kog željenog proizvoda. Čak smo i upravlajući vodama,naterali vodu da stane, na osnovu promene prirodnih uslova, menjajući pri tom odnos potencijalne i kinetičke energije rečnog toka. Mega konstrukcija koja u jednom odabranom profilu rečnog toka vrši pomenutu promenu, jeste brana kao hidrotehnički objekat. Na taj način smo dobili višestruke korisiti od vode, a pritom smo “samo” pregradili jedan profil rečnog toka.
Kada govorimo o branama, jedna od osnovnih podela odnosi se na način prenošenja opretećenja, pa u skladu sa tim imamo:
Gravitacione
Lučne
Kontraforne
Kombinovane
Kako je ubrzana urbanizacija naterala čoveka da se izbori sa sopstvenom egzistencijom i “izvuče” maksimum iz svih materijala kojima se moglo graditi, proučavanjem njihovih reoloških svojstava, tako su nastale najviše zgrade, stadioni…, pa i brane. Tako se razvio i takmičarski duh među državama, pa je počela trka za izgradnju najveće ili najduže brane, koja ne samo da služi svrsi, nego i predstavlja statusni simbol i pokazatelj ekonomske moći jedne države. Do 1900. godine postojala je samo 31 brana viša od 30 m visine, od kojih je najviša bila Barrage du Gouffre d’Enfer lučna gravitaciona brana u Francuskoj sa visinom od 60 m.
STRATEGIJA JEDNE DRŽAVE
Jedna od najmnogoljudnijih zemalja koja je svoj vodni potencijal morala maksimalno iskoristiti da bi obezbedila egisetncijalne uslove jeste Kina. Kina je zemlja u kojoj se za prethodna dva milenijuma pre 1949. godine, desio veliki broj oscilacija sušnog i poplavnog talasa. U tom periodu dogodilo se 1056 sušnih godina i 1092 kišne godine koje su izazvale poplave. 1920. godine je od posledice jake suše na severu Kine umrlo više od 500.000 ljudi, a 1931. godine kišni period izazvao poplave reke Yangtze od čije posledice je umrlo više od 145.000 ljudi. Nakon 1949. godine Kina određuje svoj cilj u okviru vodoprivrede, i pravi strategiju optimizacije hidroenergetskog potencijala, koji je u velikoj meri iskorišćen. Saniranje posledica od vode, nakon regulacije vodenih tokova, sada koštaju Kinu manje od 2% bruto domaćeg proizvoda. Kina ima veoma dugu tradiciju u izgradnji brana, i zbog toga proizvodi velike količine električne energije, vode za piće… To govori i Anfengtang rezervoar u bazenu reke Huai, koji je izgrađen u različitim periodima kineske vlasti, pre oko 2.600 godina. Na osnovu istraživanja kineske Vlade ustanovljeno je da Kina ima 98.002 rezervoara čiji je kapacitet 932,312 milijardi m3 vode.
Obzirom na pomenuto, Kina je rangirana na mestu broj 1 po broju rezervoara, mega brana (≥200m visine).
BRANA XIAOWAN TEHNIČKE KARAKTERISTIKE
Kada je u pitanju takmičarski duh za najveću mega konstrukciju jedna od simbola Kine, jeste lučna brana Xiaowan na reci Lancang. Sa visinom od impozantnih 292 m i dužinom luka u kruni brane od 892.79m, spada u jednu od najviših lučnih brana na svetu. Pregrađivanjem doline reke Lancang na karakterističnom profilu brane stvara se rezervoar vode iza ekstradosa brane od 15,043 milijardi m3 vode. Kao pokazatelj veličine, uzećemo sledeći primer: naša država Srbija, ima prema popisu iz 2016. g. 7.186.862 stanovnika i specifičnu potrošnju vode od 250 l/(st. dan). Na osnovu iznetih podataka, ukupna potrošnja vode svih stanovnika je 1.796.716 m3/dan. Kada uzmemo u obzir zapreminu akumulacionog jezera brane, stanovnici Srbije bi mogli da se snabdevaju 23 godine vodom. Prema podacima Ministarstva vodnih resursa Kine, brana Xiaowan zauzima tek 8. mesto po veličini zapremine akumulacionog jezera. Sada ćemo, na kratko, da zamislimo da smo stali sa nizvodne strane brane i usmerimo pogled ka nizvodnom licu brane (intradosu), tako da veličina građevine sigurno ostavlja jedan izuzetan utisak.
Sada ćemo da uporedimo njene karakteristične veličine sa drugim građevinama da bi stekli potpuniji utisak. Visina od 292 m odgovara 1,42 puta visini Avalskog tornja sa sve antenom, 1,46 puta visine pilona mosta na Adi, a širina od 892.79 m u kruni brane, za 100 m je kraća od dužine gore pomenutog mosta. Projekcija brane na vertikalnu ravan stvara površinu od 16,65 ha što odgovara površini od 1,5 fudablskih terena dimenzija 120x90m. Zapremina betona koja je ugrađena u branu je 7.680.000 m3. Ako bi jedna fabrika betona snabdevala gradilište betonom, sa kapacitetom od 90 m3/h, za izgradnju takve brane bi bilo potrebno skoro 10 godina neprestanog rada. Na crtežu je prikazan izgled brane sa karakterističnim kotama i presek kroz prelivno polje brane. Na brani se nalazi sistem zatvaračnica koje omogućavaju ili sprečavaju evakuaciju vode preko evakuacionih organa.
Evakuacija velikih voda se vrši preko posebno dimenzionisanih evakuacionih organa. Sama građevina je snabdevena sa 5 površinskih preliva praktičnog profila (Krigerov preliv) sa izlaznim delom, 6 srednjih otvora za poplavni talas i dva donja odvodna otvora. Maksimalni kapacitet evakuacionih organa je 20.709 m3/s. Mora se pomenuti, da je maksimalni mesečni proticaj Dunava za posmatrani period obrade podataka od 1950-2019. godine, zabeležen na Hidrološkoj stanici Smederevo iznosio 14.820 m3/s prema podacima iz RHMZ-a. Evakuacioni organi su snabdeveni sa zatvaračima i/ili ustavama. U zavisnosti od položaja u odnosu na nivo vode dele se na površinske i dubinske.
Na prelivnim poljima se nalaze površinski zatvarači koji služe za regulisanje proticaja i nivoa kod preliva Brana je snabdevena sa 5 segmentnih ustava za prelivno polje praktičnog profila i 6 segmentnih ustava, koji se nalaze na srednjim otvorima za poplavni talas, koji spadaju u dubunske zatvarače. Za dubinske zatvarače je potrebno obezbediti posebne prostorije i mehanizme za otvaranje. Osim toga sto trpe izuzetne sile hidrostatičkog pritiska, koje moraju da se savladaju prilikom otvaranja, moraju imati i obaveznu aeraciju iza zatvarača. Ukoliko se izostavi aeracija, obavezno se javlja smanjenje pritiska usled lokalnog gubitka pritiska, koje može da dovede do pojave kavitacije i znatno ošteti građevinu.
PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE
Na desnoj strani brane nalazi se ukopana hidroelektrana, sa 6 Francisovih turbina instalisane snage 700 MW i ukupnog kapaciteta elektrane od 4.200 MW. Prečnik cevovoda koji dovodi vodu do turbine je 9 metara i srednjim godišnjim proticajem od 1.210 m3/s. Godišnja prosečna proizvodnja električne energije je 18.990 GWh. Napravićemo poređenje brojeva, da bi se stekla potpunija slika o količini proizvedene električne energije koju proizvede pribranska hidroelektrana. Ukupan hidroenergestki potencijal svih reka Srbije je 27.200 GWh/god. Rekordna proizvodnja termoelektrane TENT A zabeležena je 2011. godine sa proizvedenih 11.058 GWh a TENT B 8.658 GWh, Djerdap je imao proizvodnju od 8.612 GWh 2010. godine. Ukupna proizvodnja električne energije Srbije 2016. godine je bila 36.462 GWh. Jasno je, da je potrebno dve ovakve brane da se podmire potrebe svih stanovnika Srbije.
Ako uzmemo u obzir priložene podatke, nedvosmisleno se stvara slika veličine ove građevine prema svim parametrima. Na reci Lancang, osim brane Xiaowan, izgrađeno je ukupno 14 brana od kojih kod 3 brane visina premašuje 200 m.
ZAKLJUČAK
Republika Srbija proizvodi oko 36.000 GWh električne elergije godišnje od čega se 70% proizvede pomoću termoelektrana i 30% pomoću hidroelektrana. Godine 2016. Srbija je proizvela skromnih 11.356 GWh od hidroelektrana, ako se uzme ukupni hidrološki potencijal Srbije, od pomenutih 27.200 GWh godišnje dobija se jedva 42% iškorišćenog potencijala. Američka EIA (Energy Information Administration) je dala procenu LCOE (Levelized cost of electricity) za izgradnju hidroelektrane potrebno je 39.1 USD/MWh, na drugom mestu solarni paneli sa 45.7 USD/MWh, vetro turbine od 49,8 USD/MWh. Na poslednjem mestu su termoelektrane sa prosečnih 100 USD/MWh. Iz iznetih podataka može se zaključiti da je, na duži period, mnogo racionalnije koristiti obnovljiv izvor energije i ne samo po životnu sredinu već i po višestrukim benefitima koje daje jedna brana, kao što su:
regulacije poplavnog i sušnog perioda,
vodosnabdevanja,
proizvodnju električne energije,
rekreaciju…
Put kojim se treba krenuti i više nego jasan, samo je pitanje kojim koracima će se doći do željenog cilja.
