Uma barragem construída em um vale depende da topografia natural para fornecer a maior parte da bacia do reservatório. As barragens geralmente estão localizadas em uma parte estreita de um vale a jusante de uma bacia natural. Os lados do vale atuam como paredes naturais, com a barragem localizada no ponto prático mais estreito para fornecer força e o menor custo de construção. Em muitos projetos de construção de reservatórios, as pessoas precisam ser movidas e reorganizadas, artefatos históricos movidos ou ambientes raros realocados por exemplos de povos romanos incluem os templos de Abu Simbel (que foram movidos antes da construção da barragem de Aswan para criar o lago Nasser a partir do Nilo no Egito), a realocação da vila de Capel Celyn durante a construção de Llyn Celyn e a realocação de Borgo San Pietro de Petrella Salto durante a construção do lago Salto.
A construção de um reservatório em um vale geralmente precisa que o rio seja desviado durante parte da construção, geralmente através de um túnel temporário ou canal de passagem.
Nas regiões montanhosas, os reservatórios são frequentemente construídos através da ampliação dos lagos existentes. Às vezes, nesses reservatórios, o novo nível de água superior excede a altura da bacia hidrográfica em um ou mais riachos de alimentação, como em Llyn Clywedog, no meio do País de Gales. Nesses casos, barragens laterais adicionais são necessárias para conter o reservatório.
Onde a topografia é pouco adequada para um único grande reservatório, vários reservatórios menores podem ser construídos em uma corrente, como no vale do rio Taff, onde os reservatórios de Llwyn-on, cantref e beacons formam uma corrente no vale.
Os reservatórios costeiros são reservatórios de armazenamento de água doce localizados na costa marítima, perto da boca do rio, para armazenar a água da enchente de um rio. Como a construção de reservatórios terrestres está repleta de submersão substancial, o reservatório costeiro é preferido economicamente e tecnicamente, pois não usa uma escassa área terrestre. Muitos reservatórios costeiros foram construídos na Ásia e na Europa. Saemanguem na Coréia do Sul, Marina Barrage em Cingapura, Qingcaosha na China e Plover Cove em Hong Kong, são alguns reservatórios costeiros existentes.
Onde a água é bombeada ou desviada de um rio de qualidade ou tamanho variável, os reservatórios do lado do banco podem ser construídos para armazenar a água. Tais reservatórios geralmente são formados em parte por escavação e em parte construindo um grupo ou aterro circundante completo, que pode exceder 6 km (4 milhas) de circunferência. Tanto o piso do reservatório quanto o Bund devem ter um revestimento ou núcleo impermeável: inicialmente, eles eram frequentemente feitos de argila ardilada, mas isso geralmente foi substituído pelo uso moderno de argila enrolada. A água armazenada nesses reservatórios pode ficar lá por vários meses, durante os quais os processos biológicos normais podem reduzir substancialmente muitos contaminantes e quase eliminar qualquer turbidez. O uso de reservatórios do lado do banco também permite que a abstração da água seja interrompida por algum tempo, quando o rio é inaceitavelmente poluído ou quando as condições de fluxo são muito baixas devido à seca. O sistema de abastecimento de água de Londres é um exemplo do uso do armazenamento do lado da margem: a água é retirada do rio Tamisa e do rio Lee; Vários reservatórios grandes do lado do Tamisa, como o Queen Mary Reservoir, podem ser vistos ao longo da abordagem do aeroporto de Londres Heathrow.
Os reservatórios de serviços armazenam água potável totalmente tratada, perto do ponto de distribuição. Muitos reservatórios de serviço são construídos como torres de água, geralmente como estruturas elevadas em pilares de concreto, onde a paisagem é relativamente plana. Outros reservatórios de serviço podem ser quase inteiramente subterrâneos, especialmente em um país mais montanhoso ou montanhoso. No Reino Unido, a Thames Water possui muitos reservatórios subterrâneos, às vezes também chamados de cisternas, construídas nos anos 1800, a maioria dos quais é revestida de tijolos. Um bom exemplo é o reservatório de Honor Oak em Londres, construído entre 1901 e 1909. Quando foi concluído, foi considerado o maior reservatório subterrâneo construído em tijolos do mundo e ainda é um dos maiores da Europa. Este reservatório agora faz parte da extensão sul do anel de água do Tamisa. O topo do reservatório foi preso e agora é usado pelo Aquarius Golf Club.
Os reservatórios de serviços desempenham várias funções, incluindo a garantia de cabeça de água suficiente no sistema de distribuição de água e fornecer capacidade para equilibrar a demanda de pico dos consumidores, permitindo que a estação de tratamento seja executada com eficiência ideal. Grandes reservatórios de serviço também podem ser gerenciados para reduzir o custo do bombeamento, reabastecendo o reservatório nos horários do dia, quando os custos de energia são baixos.
Por volta de 3000 aC, as crateras de vulcões extintos na Arábia foram usados como reservatórios pelos agricultores para sua água de irrigação.
O clima seco e a escassez de água na Índia levaram ao desenvolvimento precoce de Stepwells e técnicas de gerenciamento de recursos hídricos, incluindo a construção de um reservatório em Girnar em 3000 aC. Lagos artificiais que datam do século V aC foram encontrados na Grécia antiga. O lago artificial de Bhojsagar, no atual estado de Madhya Pradesh, da Índia, construído no século 11, cobriu 650 quilômetros quadrados (250 m²).
Kush inventou o hafir, que é um tipo de reservatório, durante o período meroítico. 800 hafirs antigos e modernos foram registrados na cidade meroítica de Butana. Os hafirs pegam a água durante a estação de chuva, a fim de garantir que a água esteja disponível por vários meses durante a estação seca para fornecer água potável, irrigar campos e gado de água. O grande reservatório perto do templo do leão em Musawwarat es-sufra é um notável hafir em Kush.
No Sri Lanka, grandes reservatórios foram criados pelos antigos reis cingaleses para salvar a água para a irrigação. O famoso rei do Sri Lanka Parākramabāhu I do Sri Lanka disse: "Não deixe que uma gota de água escorra no oceano sem se beneficiar da humanidade". Ele criou o reservatório chamado Parakrama Samudra (mar do rei parakrama). Os vastos reservatórios artificiais também foram construídos por vários reinos antigos em Bengala, Assam e Camboja.
Muitos reservatórios de rios represados e a maioria dos reservatórios do lado do banco são usados para fornecer a alimentação de água bruta a uma estação de tratamento de água que entrega água potável através da rede elétrica da água. O reservatório não apenas mantém água até que seja necessária: também pode ser a primeira parte do processo de tratamento de água. O tempo que a água é mantida antes de ser liberada é conhecida como o tempo de retenção. Este é um recurso de design que permite que partículas e siltes se acalmem, bem como o tempo para tratamento biológico natural usando algas, bactérias e zooplâncton que vivem naturalmente na água. No entanto, os processos limnológicos naturais nos lagos climáticos temperados produzem estratificação de temperatura na água, o que tende a particionar alguns elementos como manganês e fósforo em água anóxica profunda e fria durante os meses de verão. No outono e inverno, o lago fica totalmente misturado novamente. Durante as condições de seca, às vezes é necessário derrubar a água do fundo frio, e os níveis elevados de manganês em particular podem causar problemas nas estações de tratamento de água.
Em 2005, cerca de 25% das 33.105 barragens grandes do mundo (mais de 15 metros de altura) foram usadas para hidroeletricidade. Os EUA produzem 3% de sua eletricidade a partir de 80.000 barragens de todos os tamanhos. Uma iniciativa está em andamento para adaptar mais barragens como um bom uso da infraestrutura existente para fornecer a muitas comunidades menores uma fonte confiável de energia. Um reservatório que gera hidroeletricidade inclui turbinas conectadas ao corpo de água retido por tubos de grande diâmetro. Esses conjuntos de geração podem estar na base da barragem ou a alguma distância. Em um vale do rio plano, um reservatório precisa ser profundo o suficiente para criar uma cabeça de água nas turbinas; E se houver períodos de seca, o reservatório precisa manter água suficiente para obter uma média do fluxo do rio ao longo do (s) ano (s). A hidrelétrica do rio em um vale íngreme com fluxo constante não precisa de reservatório.
Alguns reservatórios que geram hidroeletricidade usam recarga bombeada: um reservatório de alto nível é preenchido com água usando bombas elétricas de alto desempenho em momentos em que a demanda de eletricidade é baixa e depois usa essa água armazenada para gerar eletricidade, liberando a água armazenada em um nível baixo Reservatório quando a demanda de eletricidade é alta. Tais sistemas são chamados de esquemas de armazenamento de bomba.
Os reservatórios podem ser usados de várias maneiras para controlar como a água flui através das vias navegáveis a jusante:
Downstream water supply – water may be released from an upland reservoir so that it can be abstracted for drinking water lower down the system, sometimes hundred of miles further downstream.Irrigation – water in an irrigation reservoir may be released into networks of canals for use in farmlands or secondary water systems. Irrigation may also be supported by reservoirs which maintain river flows, allowing water to be abstracted for irrigation lower down the river.Flood control – also known as an "attenuation" or "balancing" reservoirs, flood control reservoirs collect water at times of very high rainfall, then release it slowly during the following weeks or months. Some of these reservoirs are constructed across the river line, with the onward flow controlled by an orifice plate. When river flow exceeds the capacity of the orifice plate, water builds up behind the dam; but as soon as the flow rate reduces, the water behind the dam is slowly released until the reservoir is empty again. In some cases, such reservoirs only function a few times in a decade, and the land behind the reservoir may be developed as community or recreational land. A new generation of balancing dams are being developed to combat the possible consequences of climate change. They are called "Flood Detention Reservoirs". Because these reservoirs will remain dry for long periods, there may be a risk of the clay core drying out, reducing its structural stability. Recent developments include the use of composite core fill made from recycled materials as an alternative to clay.Canals – Where a natural watercourse's water is not available to be diverted into a canal, a reservoir may be built to guarantee the water level in the canal: for example, where a canal climbs through locks to cross a range of hills. Another use is to reduce costs or construction time when the canal must be dug through rock, as used on the Rideau Canal with The Narrows locks dividing the two Rideau's and essentially turning the upper Rideau into an enlarged reservoir, albeit only by two or three feet. Recreation – water may be released from a reservoir to create or supplement white water conditions for kayaking and other white-water sports. On salmonid rivers special releases (in Britain called freshets) are made to encourage natural migration behaviours in fish and to provide a variety of fishing conditions for anglers.Os reservatórios podem ser usados para equilibrar o fluxo em sistemas altamente gerenciados, absorvendo água durante altos fluxos e liberando -o novamente durante baixos fluxos. Para que isso funcione sem bombeamento requer controle cuidadoso dos níveis de água usando vertedinhos. Quando uma grande tempestade se aproxima, os operadores da barragem calculam o volume de água que a tempestade adicionará ao reservatório. Se as águas pluviais previstas encherão o reservatório, a água será solta lentamente do reservatório antes e durante a tempestade. Se for feito com o tempo de entrega suficiente, a principal tempestade não preencherá o reservatório e as áreas a jusante não sofrerão fluxos prejudiciais. Previsões climáticas precisas são essenciais para que os operadores de barragens possam planejar corretamente os criminosos antes de um evento de alta precipitação. Os operadores da barragem culparam uma previsão do tempo com defeito nas inundações de 2010-2011 em Queensland. Exemplos de reservatórios altamente gerenciados são a barragem de Burrendong na Austrália e Bala Lake (Llyn Tegid) no norte de Gales. O lago Bala é um lago natural cujo nível foi aumentado por uma barragem baixa e na qual o rio Dee flui ou descarrega, dependendo das condições de fluxo, como parte do sistema de regulação do rio Dee. Esse modo de operação é uma forma de capacitância hidráulica no sistema fluvial.
Muitos reservatórios geralmente permitem alguns usos recreativos, como pesca e passeios de barco. Regras especiais podem se aplicar à segurança do público e proteger a qualidade da água e a ecologia da área circundante. Muitos reservatórios agora apóiam e incentivam recreação menos formal e menos estruturada, como história natural, observação de pássaros, pintura de paisagem, caminhada e caminhada, e geralmente fornecem quadros de informações e material de interpretação para incentivar o uso responsável.
A água caindo como chuva a montante do reservatório, juntamente com qualquer água subterrânea emergindo como molas, é armazenada no reservatório. Qualquer excesso de água pode ser derramado através de um vertedouro projetado especificamente. A água armazenada pode ser canalizada pela gravidade para uso como água potável, para gerar hidroeletricidade ou manter os fluxos do rio para apoiar os usos a jusante. Ocasionalmente, os reservatórios podem ser gerenciados para reter água durante eventos de alta precipitação para prevenir ou reduzir as inundações a jusante. Alguns reservatórios suportam vários usos, e as regras operacionais podem ser complexas.
A maioria dos reservatórios modernos possui uma torre de arrancada especialmente projetada que pode descarregar água do reservatório em diferentes níveis, tanto para acessar a água como o nível da água cai quanto para permitir que a água de uma qualidade específica seja descarregada no rio a jusante como "compensação Água ": Os operadores de muitos reservatórios de terras altas ou no rio têm obrigações de liberar água no rio a jusante para manter a qualidade do rio, apoiar a pesca, manter usos industriais e recreativos a jusante ou para uma variedade de outros propósitos. Tais lançamentos são conhecidos como água de compensação.
As unidades usadas para medir áreas e volumes do reservatório variam de país para país. Na maior parte do mundo, as áreas de reservatório são expressas em quilômetros quadrados; Nos Estados Unidos, acres são comumente usados. Para volume, são amplamente utilizados metros cúbicos ou quilômetros cúbicos, com acre-pés utilizados nos EUA.
A capacidade, volume ou armazenamento de um reservatório é geralmente dividido em áreas distinguíveis. O armazenamento morto ou inativo refere -se à água em um reservatório que não pode ser drenado pela gravidade através das obras, vertedouro ou ingestão de usina de uma barragem e só pode ser bombeado. O armazenamento morto permite que os sedimentos se acalmem, o que melhora a qualidade da água e também cria uma área para peixes durante níveis baixos. O armazenamento ativo ou ao vivo é a parte do reservatório que pode ser usado para controle de inundações, produção de energia, navegação e liberações a jusante. Além disso, a "capacidade de controle de inundação" de um reservatório é a quantidade de água que ele pode regular durante as inundações. A "capacidade de sobretaxa" é a capacidade do reservatório acima da crista do vertedouro que não pode ser regulamentada.
Nos Estados Unidos, a água abaixo do nível máximo normal de um reservatório é chamado de "pool de conservação".
No Reino Unido, "Top Water Level" descreve o estado completo do reservatório, enquanto "totalmente desenhado" descreve o volume mínimo retido.
Existe uma grande variedade de software para modelar reservatórios, desde as Ferramentas de Gerenciamento de Programas de Segurança de Dam especializados (DSPMT) até o Waflex relativamente simples, a modelos integrados como o sistema de avaliação e planejamento de água (armas) que colocam operações de reservatório no contexto do sistema -Demandas e suprimentos em todo o mundo.
Em muitos países, grandes reservatórios são regulamentados de perto para tentar impedir ou minimizar falhas de contenção.
Embora grande parte do esforço seja direcionado para a barragem e suas estruturas associadas como a parte mais fraca da estrutura geral, o objetivo de tais controles é impedir uma liberação descontrolada de água do reservatório. As falhas do reservatório podem gerar grandes aumentos no fluxo por um vale do rio, com o potencial de lavar cidades e vilas e causar considerável perda de vidas, como a devastação após o fracasso da contenção em Llyn Eigiau, que matou 17 pessoas. (Veja também Lista de falhas de barragens)
Um caso notável de reservatórios sendo usados como um instrumento de guerra envolveu o ataque da British Royal Air Force Dambusters à Alemanha na Segunda Guerra Mundial (codinome "Operação Chastise"), na qual três barragens de reservatório alemão foram selecionadas para serem violadas para danificar alemão alemão Recursos de infraestrutura e fabricação e energia decorrentes dos rios Ruhr e Eder. O impacto econômico e social foi derivado dos enormes volumes de água armazenada anteriormente que varreu os vales, causando destruição. Este ataque mais tarde se tornou a base para vários filmes.
Todos os reservatórios terão uma avaliação monetária de custo/benefício feita antes da construção para verificar se vale a pena prosseguir o projeto. No entanto, essa análise geralmente pode omitir os impactos ambientais das barragens e os reservatórios que eles contêm. Alguns impactos, como a produção de gases de efeito estufa associados à fabricação de concreto, são relativamente fáceis de estimar. Outro impacto no ambiente natural e nos efeitos sociais e culturais pode ser mais difícil de avaliar e pesar no equilíbrio, mas a identificação e quantificação dessas questões agora são comumente exigidas nos principais projetos de construção no mundo desenvolvido
Os lagos que ocorrem naturalmente recebem sedimentos orgânicos que decaem em um ambiente anaeróbico que libera metano e dióxido de carbono. O metano liberado é aproximadamente 8 vezes mais potente como um gás de efeito estufa que o dióxido de carbono.
Como um reservatório feito pelo homem preenche, as plantas existentes estão submersas e, durante os anos, é necessário que esse assunto deca, emitirá consideravelmente mais gases de efeito estufa do que os lagos. Um reservatório em um vale estreito ou canyon pode cobrir relativamente pouca vegetação, enquanto um situado em uma planície pode inundar uma grande vegetação. O local pode ser liberado da vegetação primeiro ou simplesmente inundado. As inundações tropicais podem produzir muito mais gases de efeito estufa do que em regiões temperadas.
A tabela a seguir indica emissões de reservatório em miligramas por metro quadrado por dia para diferentes corpos de água.
LocationCarbon DioxideMethaneLakes7009Temperate reservoirs150020Tropical reservoirs3000100Hydroelectricity and climate changeDependendo da área inundada versus a energia produzida, um reservatório construído para a geração de hidroeletricidade pode reduzir ou aumentar a produção líquida de gases de efeito estufa quando comparado a outras fontes de energia.
Um estudo para o Instituto Nacional de Pesquisa na Amazônia descobriu que os reservatórios hidrelétricos liberam um grande pulso de dióxido de carbono a partir da decaimento das árvores deixadas em pé nos reservatórios, especialmente durante a primeira década após as inundações. Isso eleva o impacto global do aquecimento das barragens a níveis muito mais altos do que ocorreria gerando a mesma potência a partir de combustíveis fósseis. De acordo com o relatório da Comissão Mundial de Dams (barragens e desenvolvimento), quando o reservatório é relativamente grande e nenhuma limpeza prévia da floresta na área inundada foi realizada, as emissões de gases de efeito estufa do reservatório podem ser maiores do que as de um óleo convencional que planta de geração térmica. Por exemplo, em 1990, o represamento por trás da barragem de Balbina no Brasil (inaugurado em 1987) teve mais de 20 vezes o impacto no aquecimento global do que geraria a mesma potência a partir de combustíveis fósseis, devido à grande área inundada por unidade de eletricidade gerada.
A barragem de Tucuruí no Brasil (concluída em 1984) teve apenas 0,4 vezes o impacto no aquecimento global do que geraria o mesmo poder a partir de combustíveis fósseis.
Um estudo de dois anos de liberações de dióxido de carbono e metano no Canadá concluiu que, embora os reservatórios hidrelétricos emitem gases de efeito estufa, é em uma escala muito menor do que as usinas térmicas de capacidade semelhante. A energia hidrelétrica normalmente emite 35 a 70 vezes menos gases de efeito estufa por TWH de eletricidade do que as usinas térmicas.
Uma diminuição na poluição do ar ocorre quando uma barragem é usada no lugar da geração de energia térmica, uma vez que a eletricidade produzida a partir da geração hidrelétrica não dá origem a nenhuma emissão de gás de combustão da combustão de combustível fóssil (incluindo dióxido de enxofre, óxido nítrico e monóxido de carbono de carvão) .
As barragens podem produzir um bloco para migrar peixes, prendê-los em uma área, produzindo alimentos e um habitat para vários pássaros de água. Eles também podem inundar vários ecossistemas em terra e causar extinções.
Criar reservatórios pode alterar o ciclo biogeoquímico natural do mercúrio. Após a formação inicial de um reservatório, há um grande aumento na produção de metilmercúrio tóxico (MEHG) por metilação microbiana em solos inundados e turfa. Verificou -se também que os níveis de MEHG aumentam no zooplâncton e em peixes.
As barragens podem reduzir severamente a quantidade de água que atinge os países a jusante deles, causando estresse hídrico entre os países, por exemplo, O Sudão e o Egito, que danificam as empresas agrícolas nos países a jusante, e reduz a água potável.
Fazendas e aldeias, p. Ashopton pode ser inundado pela criação de reservatórios, arruinando muitos meios de subsistência. Por esse motivo, 80 milhões de pessoas em todo o mundo (a figura é de 2009, do livro de geografia da Edexcel GCSE) teve que ser realocado à força devido à construção de barragens.
A limnologia dos reservatórios tem muitas semelhanças com a dos lagos de tamanho equivalente. No entanto, existem diferenças significativas. Muitos reservatórios experimentam variações consideráveis nas áreas significativas que produzem intermitentemente subaquáticas ou secas. Isso limita muito a produtividade ou as margens da água e também limita o número de espécies capazes de sobreviver nessas condições.
Os reservatórios de terras altas tendem a ter um tempo de permanência muito mais curto que os lagos naturais e isso pode levar a um ciclo mais rápido de nutrientes através do corpo da água, para que sejam mais rapidamente perdidos para o sistema. Isso pode ser visto como uma incompatibilidade entre química da água e biologia da água, com uma tendência para que o componente biológico seja mais oligotrófico do que a química sugeriria.
Por outro lado, os reservatórios de planícies que desenham água dos rios ricos em nutrientes podem mostrar características eutróficas exageradas, porque o tempo de residência no reservatório é muito maior do que no rio e os sistemas biológicos têm uma oportunidade muito maior para utilizar os nutrientes disponíveis.
Reservatórios profundos com torres de desvio de vários níveis podem descarregar água fria profunda no rio a jusante, reduzindo bastante o tamanho de qualquer hipolimno. Por sua vez, isso pode reduzir as concentrações de fósforo liberado durante qualquer evento de mistura anual e, portanto, pode reduzir a produtividade.
As barragens em frente aos reservatórios atuam como Knickpoints-a energia da água que cai deles reduz e a deposição é um resultado abaixo das barragens. [Esclarecimento necessário]
O preenchimento (apreensão) dos reservatórios tem sido frequentemente atribuído à sismicidade desencadeada pelo reservatório (RTS), à medida que os eventos sísmicos ocorreram perto de grandes barragens ou dentro de seus reservatórios no passado. Esses eventos podem ter sido desencadeados pelo preenchimento ou operação do reservatório e estão em pequena escala quando comparados à quantidade de reservatórios em todo o mundo. Dos mais de 100 eventos registrados, alguns exemplos iniciais incluem a barragem de maratona de 60 m (197 pés) de altura na Grécia (1929), a barragem Hoover de 221 m (725 pés) de altura nos EUA (1935). A maioria dos eventos envolve grandes barragens e pequenas quantidades de sismicidade. Os únicos quatro eventos registrados acima de uma magnitude de 6,0 (MW) são a barragem Koyna de 103 m (338 pés) de altura na Índia e a barragem Kremasta de 120 m (394 pés) na Grécia, que registrou 6,3-MW, os 122 m (400 ft) Alta barragem de Kariba na Zâmbia a 6,25 MW e a barragem de 105 m (344 pés) Xinfengjiang na China a 6,1 MW. Ocorreram disputas sobre quando ocorreram RTs devido à falta de conhecimento hidrogeológico no momento do evento. É aceito, porém, que a infiltração de água nos poros e o peso do reservatório contribuam para os padrões de RTS. Para que os TRs ocorram, deve haver uma estrutura sísmica perto da barragem ou seu reservatório e a estrutura sísmica deve estar próxima da falha. Além disso, a água deve ser capaz de se infiltrar no estrato da rocha profunda como o peso de um reservatório de 100 m (328 pés) de profundidade terá pouco impacto quando comparado o peso morto da rocha em um campo de estresse da crustal, que pode estar localizado a uma profundidade de 10 km (6 mi) ou mais.
Os reservatórios podem alterar o micro-clima local crescente umidade e reduzir os extremos de temperatura, especialmente em áreas secas. Tais efeitos também são reivindicados por algumas vinícolas da Austrália do Sul, aumentando a qualidade da produção de vinho.
Em 2005, havia 33.105 barragens grandes (≥15 m de altura) listadas pela Comissão Internacional em Damas Grandes (ICOLD).