Damm

Ein Staudamm ist ein Bauwerk, das Wasser aufstaut oder dessen Fluss einschränkt. Man unterscheidet vier Grundtypen von Staudämmen: Gewichtsstaudämme sind massive Bauwerke aus Beton oder Mauerwerk , die durch ihr Eigengewicht dem Druck des aufgestauten Wassers widerstehen; Erdschüttdämme sind große Erdbauwerke aus Gestein, Lehm, Sand, Erde oder Kies; Pfeilerstaudämme bestehen aus einer geneigten Betonwand, die stromabwärts von dreieckigen Pfeilern gestützt wird ; und Bogenstaudämme nutzen eine gebogene Betonwand, um das Gewicht des Wassers auf die umliegenden Talwände zu übertragen.

Staudämme dienen der Bewässerung , der Wasserkraftgewinnung , der Wasserversorgung , dem Hochwasserschutz , der Erholung , der Binnenschifffahrt und der Fischzucht . Die Bewässerung ist eine der wichtigsten Anwendungen von Staudämmen: Rund 20 % der weltweiten Ackerfläche werden mit Wasser aus Stauseen bewässert . Staudämme erzeugen Wasserkraft und liefern damit eine saubere und erneuerbare Energiequelle. Zudem stellen sie Wasser für Haushalte und Industrie bereit. Hochwasserschutzdämme senken den Wasserstand flussabwärts auf ein sicheres Maß.

Ein frühes Beispiel für einen Staudamm ist der Jawa-Staudamm im heutigen Jordanien , erbaut um 3000  v. Chr. Das Hethiterreich errichtete zwischen dem 17. und 13. Jahrhundert v. Chr. mehrere Staudämme in der heutigen Türkei. Im 1. Jahrhundert n. Chr. begann das Römische Reich mit dem Bau von gemauerten Gewichtsstaudämmen – typischerweise mit senkrechten Mauern an beiden Seiten. Im mittelalterlichen Europa trieben Staudämme Wasserräder für Mühlen und den Bergbau an . Die Planung von Staudämmen wandelte sich im späten 18. Jahrhundert von einer informellen Praxis zu einer wissenschaftlich fundierten Ingenieurdisziplin . Im 20. Jahrhundert führte die weite Verbreitung von Beton und schweren Baumaschinen zur Realisierung zahlreicher Großstaudammprojekte weltweit. In der Neuzeit formierte sich organisierter Widerstand gegen Staudammprojekte, der sich auf die ökologischen und sozialen Folgen wie den Verlust von Pflanzen- und Tierlebensräumen, die Verringerung des Wasser- und Sedimenttransports, die Beeinträchtigung der Landschaftsästhetik, die Überflutung von Kulturstätten und die erzwungene Umsiedlung von Bevölkerungsgruppen konzentrierte.

Der sichtbarste Teil eines Staudamms ist die Barriere, die das Wasser zurückhält. Die meisten Staudämme umfassen jedoch weitere Bauwerke mit wichtigen Funktionen. Wenn ein Staudamm einen schiffbaren Fluss blockiert, können Schleusen in das Projekt integriert werden, um die Durchfahrt von Schiffen zu ermöglichen. Fischtreppen sind in vielen Staudämmen vorhanden, damit Fische flussaufwärts wandern können. Überläufe dienen dazu, überschüssiges Stauseewasser sicher flussabwärts abzulassen und katastrophale Überläufe zu verhindern. Überläufe ermöglichen es, Stauseen teilweise zu entleeren, um Sedimente auszuspülen, Wartungsarbeiten durchzuführen oder den Wasserdurchfluss flussabwärts zu erhöhen.

Ein Staudamm kann aus verschiedenen Gründen gezielt entfernt werden: wenn er eine Sicherheitsgefahr darstellt, wenn er seinen ursprünglichen Zweck nicht mehr erfüllt, um Fischwanderwege wiederherzustellen oder um die Gesundheit flussabwärts gelegener Flüsse durch einen verbesserten Sedimenttransport zu fördern. Staudämme brechen gelegentlich und verursachen Überschwemmungen und Todesopfer. Viele Grundsätze für den sicheren Bau von Staudämmen basieren auf den Lehren aus Staudammbrüchen. Staudämme können aus vielen Gründen brechen: Erdbeben, schwaches Gestein an den Widerlagern , Wassereintritt innerhalb oder unter dem Damm oder das Abrutschen des Damms auf seinem Fundament .

Im Allgemeinen bezeichnet der Begriff „Damm“ jedes Bauwerk, das Wasser zurückhält oder Überschwemmungen verhindert. ^{[ 1 ]} Im Kontext des Bauingenieurwesens beschränkt sich der Begriff typischerweise auf Bauwerke, die Wasser aufstauen oder den Wasserspiegel eines Gewässers anheben. ^{[ 2 ]} Dieser Artikel verwendet die letztgenannte Definition; daher sind Deiche und Dämme an Flussufern sowie Umleitungsdämme , die einen Teil eines fließenden Flusses umleiten, ohne den Wasserspiegel anzuheben, nicht eingeschlossen .

Das englische Wort „dam“ findet sich im Mittelenglischen und lässt sich auf das germanische Wort „dam“ im Mittelniederdeutschen , Mittelniederländischen und Altnordischen zurückführen . Zu den Wurzeln des Wortes gehören das gotische „faur-dammjan “ („verschließen“) und die indogermanische Wurzel *dhē- („setzen, an seinen Platz stellen“). ^{[ 3 ]}

Künstliche Staudämme werden nach ihrem Bautyp klassifiziert: Erdwall- , Gewichts- , Pfeiler- , Bogen- und Verbunddämme. Natürliche Staudämme umfassen Felssturz-, Vulkan- und Biberdämme . ^{[ 4 ]}

Staudämme

Viele Staudämme bestehen aus einem Tonkern und haben sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts allmählich abfallende Uferböschungen. ^{[ 5 ]}

Der Misogawa-Staudamm in Japan ist ein Erdschüttdamm .

Der häufigste Dammtyp ist der Erdschüttdamm, der aus verdichteten natürlichen Materialien wie Fels, Ton , Sand, Kies und Erde errichtet wird und eine breite, hügelartige Barriere bildet. ^{[ 6 ] [ a ]} ​​Je nach verwendetem Hauptmaterial werden sie in Steinschüttdämme und Erdschüttdämme unterteilt. ^{[ 8 ]} Zu den bekanntesten Erdschüttdämmen zählen der Tarbela-Damm , der Nurek-Damm und der Assuan-Hochdamm . ^{[ 9 ]}

Erdschüttdämme können aus lokal verfügbaren Materialien errichtet werden, was sie im Vergleich zu Betondämmen, für die importiertes Gestein und teurer Zement benötigt werden, kostengünstiger macht. Sie eignen sich auch für weichere Böden, da ihre breite Basis das Gewicht auf eine größere Fläche verteilt (im Gegensatz zu schweren Gewichtsstaudämmen, die ein Felsfundament benötigen ). ^{[ 10 ]}

Der Hauptnachteil von Erdschüttdämmen besteht in ihrer baulichen Porosität , wodurch Wasser durch oder unter den Damm sickern kann. ^{[ 11 ]} Zu den Maßnahmen zur Reduzierung der Sickerung gehören die Installation eines Dränagesystems unter dem Damm, das Einpressen von Zementmörtel in den Boden unter dem Damm und das Einbringen einer vertikalen Schicht aus wasserundurchlässigem Material innerhalb des Damms. ^{[ 12 ]} Diese Schicht kann aus Ton, Zement oder Asphalt bestehen . ^{[ 13 ] [ b ]} Wird die Sickerung nicht ausreichend reduziert, kann es zu einem Dammbruch durch sogenanntes „Piping“ kommen – Wasser beginnt in einem kleinen Kanal durch (oder unter) den Damm zu fließen, der sich allmählich vergrößert, bis ein großes Loch im Damm entsteht. ^{[ 15 ]}

Frühe Staudämme wurden oft aus einem einzigen Erdmaterial errichtet. Ab Mitte des 16. Jahrhunderts begannen Ingenieure jedoch, verschiedene Materialien in Zonen zu schichten. ^{[ 16 ] [ c ]} Ein typisches Zonenmuster besteht aus einem Lehmkern (einer vertikalen Wand, die sich vom Flussbett bis zur Dammkrone erstreckt), sanft abfallenden Erdwällen an der Wasser- und Wasserseite sowie einer beidseitigen Abdeckung mit großen Steinen. ^{[ 18 ]} Die großen Steine ​​an der Wasserseite schützen das Bauwerk vor Wellenschlag. ^{[ 19 ]} Die Wasserdurchlässigkeit variiert stark zwischen den verschiedenen Materialien: Lehm ist zehnmal wasserundurchlässiger als Schluff , 10.000-mal wasserdurchlässiger als Sand und 100 Millionen-mal wasserdurchlässiger als Kies. ^{[ 20 ]} In den 1970er Jahren wurde der Beton-Steinschüttdamm (CFRD) entwickelt. Dabei handelt es sich um einen mit Steinen gefüllten Staudamm mit Betonplatten an der Wasserseite, die mit wasserdichten Fugen abgedichtet sind. ^{[ 21 ] [ d ]}

Schwerkraftdämme

Eine typische Gewichtsstaumauer hat eine nahezu senkrechte Wasserseite und eine breite Basis. ^{[ 23 ] [ e ]}

Die Grande-Dixence-Talsperre in der Schweiz ist eine der höchsten Gewichtsstaumauern der Welt . Die Menschen auf der Dammkrone veranschaulichen ihre Dimensionen. ^{[ 25 ] [ f ]}

Gewichtsstaudämme nutzen ihr Eigengewicht, um dem Druck des aufsteigenden Wassers entgegenzuwirken. Historisch gesehen wurden Gewichtsstaudämme aus Mauerwerk – Stein, Ziegel oder Schutt – errichtet, das mit Mörtel verbunden war . Heutzutage bestehen jedoch fast alle modernen Beispiele aus Beton. ^{[ 26 ] [ g ]} Beton ist deutlich teurer als Erdschüttmaterial, das bei Erdschüttdämmen verwendet wird, weshalb Gewichtsstaudämme im Allgemeinen kostspieliger sind. Eine Möglichkeit zur Kostenreduzierung besteht darin, Hohlkammern in den Damm einzubauen – vorausgesetzt, die Stabilität und Festigkeit des Damms werden dadurch nicht beeinträchtigt. ^{[ 28 ] [ h ]} Zu den bekanntesten Gewichtsstaudämmen zählen der Grande-Dixence-Damm , der Drei-Schluchten-Damm und der Grand-Coulee-Damm . ^{[ 30 ]}

Die Krone (Oberkante) einer Gewichtsstaumauer ist im Allgemeinen eine gerade Linie, die sich zwischen den Wänden des durchquerten Tals erstreckt. Ist die Krone gekrümmt (die konvexe Seite der Krümmung zeigt immer stromaufwärts), spricht man von einer Bogengewichtsstaumauer (siehe unten ). ^{[ 31 ] [ i ] [ j ]} Der Querschnitt von Gewichtsstaumauern ist annähernd dreieckig, mit einer flachen Basis, die auf dem Talboden aufliegt, und zwei geneigten Flächen (stromaufwärts und stromabwärts), die sich an der Krone treffen. ^{[ k ]} Um die Stabilität der Staumauer zu gewährleisten und ein Umkippen zu verhindern, muss das Profil der mittleren Drittelregel entsprechen . Diese besagt, dass die auf die Staumauer wirkenden Kräfte (Schwerkraft, Wasserdruck usw.) eine resultierende Kraft erzeugen müssen, die in der Mitte der Basis angreift (und nicht nahe der stromabwärts gelegenen Kante der Basis). ^{[ 34 ]} Dicke und Neigung einer Gewichtsstaumauer müssen ebenfalls sorgfältig ausgelegt werden, um die Stabilität zu gewährleisten. Die Dicke der Basis sollte 70 bis 85 % der Höhe betragen. ^{[ 35 ] [ l ]} Die Neigung (Steilheit, gemessen als horizontale/hintere Steigung) der stromabwärts gelegenen Wand beträgt typischerweise 0,75 bis 0,8, und die stromaufwärts gelegene Wand sollte steiler sein als die stromabwärts gelegene Wand. ^{[ 36 ] [ m ]}

Because gravity dams are so heavy, they must rest on bedrock; a gravity dam built over soil would compress the soil, cause the dam to settle, and perhaps crack and fail.^[n] If the bedrock has cracks or defects, it must be prepared by injecting grout or placing concrete plugs.^[39] A concern that designers must address is "uplift": if water seeps under the dam structure, the water pressure can apply extreme upward force on the dam structure, which may lead to leaks or even dam failure. This risk can be mitigated with the use of grout curtains under the dam (which prevent water from seeping under the dam) and drainage systems under the dam, which lead water away when pressure increases.^[40]

Buttress dams

A buttress dam has an inclined upstream face supported by multiple buttresses.^[41]

About 20 buttresses are visible in this photo of the Latyan buttress dam in Iran.^[42][o]

A buttress dam consists of an inclined upstream face supported on the downstream side by numerous triangular buttresses.^[p] Most buttress dams are made of concrete.^[45] Unlike a gravity dam (where the upstream face is nearly vertical) the upstream face of a buttress dam is sloped, typically with an inclination between 0.3 and 1.0.^[m] The slant is required so the force of the upstream reservoir pushes downward onto the dam, forcing it into the ground and increasing its stability (in contrast to gravity dams, where the dam's weight alone is sufficient to remain immobile).^[41] Notable buttress dams include Itaipu Dam, Lucendro Dam, Al Massira Dam, and Daniel-Johnson Dam.^[46]

Buttress dams use much less concrete than comparable gravity dams, but the cost savings are offset by a more complex construction process.^[q] Buttress dams are not as strong as gravity dams, and are suited only for lower heights. Because buttress dams have a much smaller footprint (the area of ground the dam structure rests upon) than gravity dams, the risks associated with uplift forces (from water beneath the dam) are lower in buttress dams.^[48]

Die einzelnen Stützpfeiler können geringfügige Bewegungen relativ zueinander ausführen. Wäre die wasserseitige Dammwand ein massiver Betonblock, könnten die Bewegungen der Stützpfeiler große Spannungen und damit Risse in der wasserseitigen Dammwand verursachen. Um dies zu verhindern, ist die wasserseitige Dammwand in mehrere Abschnitte unterteilt, jeweils einen pro Stützpfeiler, die sogenannten „Stützpfeilerköpfe“. Benachbarte Stützpfeilerköpfe sind typischerweise durch einen Spalt getrennt, der mit flexiblen Dichtungen verschlossen wird. ^{[ 43 ]}

Bogenstaudämme

Bogenstaudämme leiten das Gewicht des aufgestauten Wassers in die Talwände ab. ^{[ 49 ] [ r ]}

Diese Bogenstaumauer in Tasmanien ist sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung gekrümmt. ^{[ 50 ]}

Eine Bogenstaumauer ist eine gebogene Betonkonstruktion, die die Kraft des aufgestauten Wassers horizontal in die Talwände leitet. Diese Bauweise unterscheidet sich von Gewichts- oder Pfeilerstaumauern, die die Kraft nach unten in das Fundament ableiten. ^{[ 49 ]} Bogenstaumauern sind relativ dünn: Die Dicke ihrer Basis beträgt weniger als die Hälfte ihrer Höhe ^{[ j ]} und sie bestehen stets aus Beton. ^{[ 52 ]} Der von einer Bogenstaumauer eingeschlossene Öffnungswinkel kann relativ flach oder nahezu halbkreisförmig sein und liegt zwischen 46 und 140 Grad. ^{[ 53 ] [ s ] [ t ]} Zu den bekanntesten Bogenstaumauern zählen die Hongrin-Talsperre , die Flaming-Gorge-Talsperre , die Moiry-Talsperre und die Contra-Talsperre . ^{[ 57 ]}

Alle Bogenstaumauern sind gekrümmt, können aber verschiedene Formen annehmen. Die meisten älteren Bogenstaumauern hatten eine Form mit konstantem Radius, die einem Abschnitt eines vertikalen Zylinders ähnelt. ^{[ 58 ] [ u ]} Eine komplexere Form ist die Form mit konstantem Winkel, bei der der Radius vom Scheitelpunkt zum Fußpunkt hin abnimmt. ^{[ v ]} Die Forschung zur Optimierung von Staumauerformen für maximale Festigkeit veranlasste Staudammingenieure ab 1914, die Form mit konstantem Winkel für viele Bogenstaumauern zu verwenden. ^{[ 59 ]} Eine weitere Form ist die doppelt gekrümmte, die einem Kuppelabschnitt ähnelt und sich durch die Krümmung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung auszeichnet. ^{[ 60 ]}

Unabhängig von der Krümmung einer Bogenstaumauer muss der Bogen das Gewicht des Stauseewassers in die Talwände ableiten. Bogenstaumauern können nur in engen Tälern mit starken, steilen Felswänden errichtet werden, die enormen Kräften standhalten können. Bei manchen Staumauern müssen zwischen dem Bogen und den Talwänden Betonwiderlager gebaut werden, um die Last sicher abzuleiten . ^{[ 61 ] [ r ]}

Verbundstaudammstrukturen

Der Sajano-Schuschenskaja-Staudamm in Russland ist ein Beispiel für einen Bogen-Schwerkraftstaudamm .

Der Bartlett-Staudamm in den USA ist ein Mehrbogenstaudamm.

Manche Staudämme kombinieren Merkmale zweier grundlegender Staudammtypen. Ein Bogen-Schwerkraftdamm vereint Merkmale von Bogen- und Schwergewichtsdämmen: Die Gesamtform ist zwar ein Bogen, aber es handelt sich nicht um einen reinen Bogendamm, da die Dicke der Dammbasis mehr als die Hälfte seiner Höhe beträgt – wodurch er ein für Schwergewichtsdämme typisches Gewicht und eine typische Grundfläche aufweist. ^{[ 62 ] [ w ] [ j ]}

Eine Mehrfachbogenstaumauer ^{[ x ]} vereint Merkmale von Bogenstaumauern und Pfeilerstaumauern. Sie ähnelt einer Pfeilerstaumauer, jedoch ist die stromaufwärts gelegene Seite nicht flach, sondern besteht aus einer Reihe kleiner Bogenstaumauern: Jeder Bogen verbindet ein Paar benachbarter Pfeiler. ^{[ 65 ] [ y ]}

Ein Stauwehr ist ein niedriger Damm mit einem breiten, in die Dammstruktur integrierten Überlauf, dessen Abfluss durch mehrere Tore reguliert wird. ^{[ 24 ]} Deiche und Dämme  – die die gleiche Bauweise wie Erddämme aufweisen – sind keine echten Dämme, da sie in der Regel die Ufer eines Flusses oder Meeres säumen, während Dämme quer in einem Tal errichtet werden. ^{[ 67 ]}

Nicht alle Dämme sind von Menschenhand geschaffen: Natürliche Dämme sind Barrieren, die durch Prozesse wie Felsstürze , Lavaströme oder durch das Dammbauverhalten von Bibern entstehen . ^{[ 70 ]}

Ein Felssturzdamm ist ein natürlicher Damm, der durch einen Felssturz entsteht, der in ein Tal rutscht und den Flusslauf blockiert, wodurch sich flussaufwärts ein See bildet. ^{[ 71 ]} Weltweit gibt es Tausende von Felssturzdämmen, darunter einen, der 2010 in Pakistan entstand und den Attabad-See bildete . ^{[ 71 ]} Felssturzdämme bergen das Potenzial für katastrophale Verluste an Menschenleben, wenn sie brechen und eine Ausbruchflut auslösen . 1786 entstand in China durch ein Erdbeben ein Felssturzdamm am Dadu-Fluss , der zehn Tage später brach und 100.000 Menschenleben forderte. ^{[ 72 ]} Das Risiko von Ausbruchfluten kann durch den Bau von Überläufen an Felssturzdämmen zur Absenkung des Wasserstands verringert werden. ^{[ 72 ]} Ingenieure nutzen Felssturzdämme als Fundamente für den Bau neuer Dämme. ^{[ 73 ]} In seltenen Fällen haben Ingenieure Sprengungen an Berghängen eingesetzt, um einen Felssturz auszulösen und einen einfachen Erdwall, einen sogenannten Sprengschüttdamm, zu errichten. ^{[ 74 ]}

Vulkanische Dämme entstehen durch vulkanische Aktivität , die Dämme aus Lavaströmen, Laharablagerungen, pyroklastischen Strömen oder anderem Material bilden kann . [ 75 ] ^{Vor etwa 13.000} Jahren entstand durch vulkanische Aktivität The Barrier , ein Lavadamm in Kanada, der den Garibaldi-See aufstaute . ^{[ 76 ]}

Biberdämme sind Bauwerke, die Biber quer über einen Bach errichten. Die Biber bauen die Dämme nachts, indem sie Schlamm, Steine ​​und Äste mit ihren Vorderpfoten und Zähnen transportieren. Der Damm bildet einen Teich, der Schutz vor Raubtieren bietet und den Zugang zu Nahrung erleichtert. Manche Dämme enthalten Biberburgen – Kammern im Inneren des Damms –, in denen die Biber leben können. Biberdämme verändern die lokale Umwelt so, dass neue Lebensräume für andere Arten entstehen. Dadurch werden Biber zu Schlüsselarten und Ökosystemgestaltern . ^{[ 77 ]}

Zu den Hauptzwecken von Staudämmen gehören Bewässerung , Wasserkraft , Wasserversorgung , Hochwasserschutz , Erholung , Binnenschifffahrt und Fischzucht . ^{[ 79 ]} Viele Staudämme – sogenannte Mehrzweckdämme – erfüllen zwei oder mehr Hauptfunktionen. ^{[ 80 ]}

Die Bewässerung ist eine entscheidende Anwendung von Staudämmen: Etwa 20 % der weltweiten Ackerfläche werden mit Wasser bewässert, das aus Stauseen stammt (Stand 2022). ^{[ 81 ] [ ac ]} Neben der direkten Wasserführung vom Stausee zu Bewässerungskanälen können Staudämme die Bewässerung auch durch sogenannte Trockenzeit-Abflüsse unterstützen: Der Staudamm staut Wasser während der Regenzeit und gibt es während der Trockenzeit flussabwärts ab , wodurch die Wasserversorgung des Flusses ganzjährig sichergestellt wird. ^{[ 83 ]}

Wasserkraft liefert saubere, erneuerbare Energie in Form von Strom. Im Jahr 2022 deckte die weltweite Wasserkraftkapazität etwa 20 % des globalen Strombedarfs; ^{[ 84 ] [ Anzeige ]} und mehr als 80 % der weltweiten Speicherkapazität von Stauseen wurden 2006 zur Stromerzeugung aus Wasserkraft genutzt. ^{[ 82 ]} In manchen Klimazonen können Wasserkraftwerke als jährliches Puffersystem dienen: Der Stausee kann während der Regenzeit gefüllt werden, und während der Trockenzeit (wenn es typischerweise heißer ist und Strom für Klimaanlagen benötigt wird ) kann das Wasser zur Stromerzeugung abgelassen werden. ^{[ 85 ]}

Einige Wasserkraftwerke verfügen über eine Pumpspeicherkapazität : Diese Kraftwerke nutzen überschüssigen Strom (beispielsweise aus Solarenergie an einem sonnigen Tag), um Pumpen anzutreiben, die Wasser von einem tiefer gelegenen in ein höher gelegenes Becken befördern. Benötigt das Stromnetz mehr Strom (beispielsweise an einem bewölkten Tag), kann das Wasser abgelassen werden, um die Generatoren des Kraftwerks zur Stromerzeugung anzutreiben. ^{[ 85 ]} Die Pumpspeicherkapazität kann im 24-Stunden-Betrieb genutzt werden: Nachts, wenn der Stromverbrauch der Bevölkerung gering ist, können konventionelle Energiequellen (Kernkraft, Öl) die Pumpen antreiben, um Wasser in die Speicherbecken zu befördern; dann – während der Spitzenverbrauchszeiten am Tag – kann das Wasser über die Generatoren des Kraftwerks zur Stromerzeugung abgelassen werden. ^{[ 85 ]}

Die Wasserversorgung – für den häuslichen und industriellen Gebrauch – ist der dritthäufigste Zweck großer Staudämme. Im Jahr 2025 wurden 3.394 große Staudämme für diesen Zweck errichtet. ^{[ 78 ]} Der industrielle Verbrauch ist etwa doppelt so hoch wie der häusliche Verbrauch, jedoch wird ein Teil des aus Stauseen entnommenen Wassers (z. B. Wasser, das ausschließlich zu Kühlzwecken verwendet wird) wieder in das Flusssystem zurückgeleitet. ^{[ 86 ]}

Hochwasserschutz ist eine wichtige Funktion vieler Staudämme. Im Jahr 2025 gab es weltweit 2.510 große Staudämme, die dem Hochwasserschutz dienten. Diese Dämme versuchen nicht, jegliches Hochwasser flussabwärts zu verhindern, sondern den maximalen Hochwasserpegel auf ein sicheres Maß zu reduzieren. Da Hochwasser so unvorhersehbar ist, werden diese Ziele typischerweise als statistische Sicherheitsmargen auf Basis langer Wiederkehrperioden angegeben . Beispielsweise kann ein Staudamm so konzipiert sein, dass er ein Jahrhunderthochwasser sicher abfangen kann. ^{[ 87 ]} Die Vorteile von Staudämmen im Hochwasserschutz könnten im 21. Jahrhundert aufgrund der prognostizierten Zunahme von Hochwasserrisiken durch den Klimawandel immer wichtiger werden . ^{[ 88 ]}

Viele Staudämme werden an Flüssen errichtet, um den Wasserstand für den Schiffsverkehr , einschließlich des Gütertransports durch Binnenschiffe , ausreichend hoch zu halten. Diese Staudämme sind typischerweise niedrig und befinden sich in der Nähe von Industriegebieten, die auf den Transport von Gütern über Wasserwege angewiesen sind . ^{[ 89 ]} Andere Staudämme werden primär für die Erholung oder die Fischzucht konzipiert. ^{[ 89 ]}

Ein Absetzbecken ist ein Damm, der Abraum – die bei Bergbaubetrieben  entstehenden Rückstände – aufstaut . ^{[ 91 ]} Die meisten Absetzbecken sind Erddämme. ^{[ 92 ]} Im Gegensatz zu herkömmlichen Wasserspeicherdämmen, die typischerweise in Tälern errichtet werden, können Absetzbecken auch auf flachem Gelände gebaut werden, wobei ein Damm den Abraum allseitig umschließt. ^{[ 93 ]} Absetzbecken sind insofern einzigartig, als sie im Laufe der Zeit oft vergrößert werden: Mit dem Fortschreiten des Bergbaubetriebs werden die Dämme wiederholt erhöht. ^{[ 94 ]} Abraum enthält häufig giftige Nebenprodukte des Bergbaus, wie beispielsweise Arsen oder Blei . Daher werden bei Absetzbecken in der Regel spezielle Schutzmaßnahmen getroffen, um zu gewährleisten, dass Materialien aus dem Abraum das Wasser außerhalb des Beckens nicht verunreinigen. ^{[ 95 ]} Zu diesen Schutzmaßnahmen gehören die Verpressung des Fundaments, Dichtungsschichten (aus Ton oder Membran), Dränagematten und Untergrunddränagen. ^{[ 96 ]}

Ein Spundwandkasten ist eine temporäre, wasserdichte Konstruktion, die auf einer Baustelle errichtet wird, um einen trockenen Baubereich bis zum Abschluss des Projekts zu schaffen. ^{[ 97 ]} Spundwände werden häufig beim Bau von Brückenpfeilern in Seen, Flüssen und im Meer eingesetzt. ^{[ 98 ]} Beim Bau eines Staudamms in einem Flusstal werden Spundwände oft flussaufwärts errichtet, um den Fluss durch temporäre Tunnel oder Kanäle umzuleiten. Die Tunnel (oder Kanäle) führen das Wasser um die Baustelle herum und leiten es flussabwärts ab, wodurch die Baustelle trocken bleibt. ^{[ 97 ]}

Ein Wehr ist ein niedriges, flaches Bauwerk, das quer über ein Flussbett errichtet wird. Wehre blockieren einen Fluss nicht vollständig, sondern regulieren seinen Abfluss gezielt. ^{[ 99 ]} Manche Wehre dienen dazu, einen konstanten Wasserstand in einem Flussabschnitt zu halten, ^{[ 100 ]} während andere die Ufererosion minimieren. ^{[ 101 ]} Wehre werden auch für landschaftsgestalterische oder Erholungszwecke eingesetzt, ^{[ 102 ]} oder als Messstellen verwendet (der Gesamtwasserdurchfluss kann aus der Wassertiefe über dem Wehr berechnet werden). ^{[ 103 ]}

Wenn der Bergrücken um den Stausee eine Senke (einen Tiefpunkt) unterhalb des geplanten Stauniveaus aufweist, muss ein Ausgleichsdamm errichtet werden, um diesen Tiefpunkt auszugleichen. Ausgleichsdämme sollten mit der gleichen Sorgfalt und Detailgenauigkeit wie der Hauptdamm geplant werden. ^{[ 104 ] [ ae ]}

Unterirdische Dämme dienen dazu, den Grundwasserfluss zu unterbrechen und das Wasser unterirdisch zu speichern. Es handelt sich um kleine Bauwerke, die in trockenen Gebieten mit Wasserknappheit errichtet werden. Manche unterirdische Dämme entstehen durch das Ausheben eines Grabens im natürlichen Grundwasserverlauf, das Einsetzen einer senkrechten, wasserundurchlässigen Barriere und das anschließende Verfüllen des Grabens. Eine andere Bauweise, die in sandigen Gebieten Anwendung findet, besteht darin, einen niedrigen Damm quer über ein kleines Tal zu errichten. Durch gelegentliche Regenfälle sammelt sich Sand und Wasser hinter dem Damm an (der Sand hemmt die Verdunstung des Grundwassers). Bei beiden Bauweisen wird oberhalb der Barriere ein Brunnen oder eine Rohrleitung zur Wasserentnahme angelegt. ^{[ 106 ]}

Der älteste bekannte Staudamm ist der Jawa-Staudamm , erbaut um 3000  v. Chr. in der Nähe von Amman , Jordanien. ^{[ af ]} Dieser Erddamm war Teil eines ausgeklügelten Wasserversorgungssystems und war 28 m dick ^{[ l ]} und 5,5 m hoch. ^{[ 109 ] [ ag ]} Um 2600  v. Chr. errichteten die Ägypter den Sadd-el-Kafara -Staudamm in der Nähe von Kairo , der jedoch kurz nach seiner Fertigstellung einstürzte. ^{[ 111 ]} Ab etwa 1500  v. Chr. bauten die Sabäer eine Reihe von Dämmen entlang des Wadi Danah im heutigen Jemen . Diese Arbeiten gipfelten im Großen Staudamm von Marib (erbaut um 500  v. Chr.), der 700 m lang und 20 m hoch war. ^{[ 107 ]}

Das Hethiterreich errichtete zwischen dem 17. und 13. Jahrhundert  v. Chr. mehrere Staudämme, darunter einen in der Nähe des Eflatun-Pınar- Tempels in der heutigen Türkei. ^{[ 112 ]} Ein früher Staudamm in China – erbaut von Sunshu Ao um 580  v. Chr. – staute den Afengtang-Stausee auf , der noch heute existiert. ^{[ 113 ]} In Sri Lanka wurden um 370 v. Chr. mehrere Staudämme – darunter der Tissa-Wewa- Staudamm  – zur Schaffung von Stauseen errichtet  . Einige dieser Dämme waren mehrere Kilometer lang. ^{[ 114 ] [ ah ]}

Das Römische Reich errichtete ab dem 5. Jahrhundert v. Chr. große Wasserbauwerke – darunter Aquädukte und Tunnel –, begann aber erst im 1. Jahrhundert n. Chr. mit dem Bau bedeutender Staudämme. ^{[ 117 ]} Römische Staudämme waren typischerweise gemauerte Gewichtsstaudämme mit senkrechten Wänden an der Ober- und Unterseite, wobei einige an der Unterseite durch Strebepfeiler oder Steinschüttungen verstärkt wurden. ^{[ 118 ]} Die Römer verwendeten als Erste Zement als Baustoff. Dieser konnte mit kleinen Steinen zu Beton oder mit Sand zu Mörtel vermischt werden , um Ziegel oder Steine ​​zu verbinden. Einige römische Zemente, insbesondere solche mit Vulkanasche , waren wasserdicht. ^{[ 119 ] [ ai ]}

Einer der frühesten von den Römern errichteten Staudämme war zugleich ihr höchster: Der Subiaco-Staudamm wurde um 60 n. Chr. erbaut  und war 40 m hoch und 13,5 m dick. ^{[ 120 ] [ aj ]} Die Römer errichteten etwa 80 Staudämme in Hispanien (dem heutigen Spanien), ^{[ 121 ]} darunter den Proserpina-Staudamm , der 6 Millionen m³ Wasser staute und noch 2026 in Betrieb war. ^{[ 122 ]} Die römische Staudammtechnologie wurde auch in benachbarten Ländern angewendet: Nachdem der persische König Schapur I. Kaiser Valerian besiegt hatte, ließ er römische Gefangene den Band-e-Kaisar- Staudamm über den Karun-Fluss bauen . ^{[ 116 ]} Das Eiserne Tor war ein früher Bogenstaudamm, der um 550 n. Chr. von ^Justinian I. in der Nähe von Antiochia in der heutigen Türkei errichtet wurde. ^{[ 123 ] [ ak ]} 

Einer der frühesten Staudämme Japans war der Sayama-Damm , der 380 n. Chr. in der Nähe von Osaka  errichtet wurde . Er war 8 m hoch und 300 m lang. ^{[ 126 ]} Der Kurit-Damm  – der weltweit erste große, schlanke Bogendamm – wurde um 1350 n. Chr. in Persien (dem heutigen Iran) erbaut  . Er war 26 m hoch und wurde später auf 64 m erhöht. Bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts blieb er der höchste Damm der Welt. ^{[ 127 ]} Staudämme in Indien waren typischerweise Erdbauwerke mit steilen Steinwänden, wie beispielsweise der Veeranam-Damm  , der um 1020 n. Chr. in Tamil Nadu errichtet wurde und 16 km lang ist. ^{[ 115 ]}

In Europa wurden Staudämme genutzt, um Wasserräder für Mühlen und den Bergbau anzutreiben . ^{[ 128 ] [ al ]} Ein frühes Beispiel war das Bazacle-Wehr, das um 1170  n. Chr. in Frankreich errichtet wurde. ^{[ 130 ]} Staudämme zur Anlage von Fischteichen waren in Europa weit verbreitet, und im 15. und 16. Jahrhundert wurden in Böhmen Hunderte davon gebaut, wodurch Teiche mit einer Gesamtfläche von 1800 km² ^entstanden . ^{[ 131 ]} Zu den Bewässerungsdämmen zählten die spanischen Staudämme Almansa (1384) – ein Bogenstaudamm – und der noch heute stehende Elche-Damm (1640) – der erste echte Bogenstaudamm, der seit der Römerzeit in Europa errichtet wurde. ^{[ 132 ] [ am ]} Mehrere Staudämme wurden gebaut, um Istanbul mit Wasser zu versorgen, darunter einer aus dem Jahr 1560, der Wasser aus dem Belgrader Wald herbeiführte . ^{[ 134 ]} Ein weiterer Zweck von Staudämmen war der Wassertransport: Der Staudamm von Saint-Ferréol wurde 1675 in Frankreich errichtet, um den Canal du Midi mit Wasser zu versorgen . Er blieb über ein Jahrhundert lang der höchste Erddamm der Welt. ^{[ 135 ]} Im 18. Jahrhundert wurden mehrere Bücher zum Thema Staudammbau von europäischen Autoren wie Jacob Leupold , Albert Brahms , Johann Silberschlag und Oliver Evans veröffentlicht . ^{[ 136 ]}

Im späten 18. Jahrhundert wandelte sich die Staudammplanung von einer empirischen Praxis – basierend auf Erfahrung und Versuch und Irrtum  – zu einer wissenschaftlich fundierten Ingenieurdisziplin . ^{[ 138 ]} Zu den Schlüsselfiguren dieser Entwicklung zählte der französische Wissenschaftler Charles-Augustin de Coulomb , der 1776 eine Formel zur Beschreibung des Bodenverhaltens unter Belastung entwickelte. Diese Formel wurde später von Alexandre Collin auf den Staudammbau angewendet . ^{[ 138 ]} 1847 entwarf François Zola als erster Ingenieur eine Bogenstaumauer auf Grundlage einer analytischen Spannungsberechnung. ^{[ 139 ]} Der französische Ingenieur J. Augustine DeSazilly ermittelte, dass der optimale Querschnitt für eine Gewichtsstaumauer ein Dreieck mit einer senkrechten Fläche auf der Wasserseite ist. ^{[ 140 ]} In den 1850er Jahren entwickelte der schottische Physiker William Rankine eine Theorie für Stützmauern , die später auch auf Staudämme angewendet wurde . ^{[ 141 ]}

Diese wissenschaftlichen Grundlagen führten zu sichereren und größeren Staudämmen aller Art. Der Glencorse-Damm in Großbritannien (1824) war ein 21 m hoher Erdwall mit einem Kern aus Ton und sanft abfallenden Böschungen. ^{[ 142 ]} In Frankreich war der Gouffre-d’Enfer -Gewichtsdamm ( 1866) 60 m hoch. ^{[ 23 ]} Der weltweit erste große Pfeilerdamm war der Mir-Alam-Damm (1804) in Indien. ^{[ 137 ]} In Australien erprobte der Parramatta-Damm (1856) die Grenzen der möglichen Wandstärke von Bogendämmen. ^{[ 137 ]}

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden zahlreiche große Staudämme errichtet, insbesondere in Westeuropa und den USA. ^{[ 144 ]} Nach dem Zweiten Weltkrieg trug die Verfügbarkeit schwerer Baumaschinen – wie Bulldozer , Muldenkipper und Schürfkübelbagger  – zu einem deutlichen Anstieg des Staudammbaus weltweit bei. ^{[ 145 ]} Zu den bemerkenswerten Staudämmen der Neuzeit zählen massive Betongewichtsdämme wie der Hoover-Damm (USA, 1936) ^{[ 146 ]} und der Drei-Schluchten-Damm (China, 2006). ^{[ 147 ]} Einige moderne Erdschüttdämme sind sogar noch größer, darunter der Tarbela-Damm (Pakistan, 1976) ^{[ 148 ]} und der Nurek-Damm (Tadschikistan, 1980). ^{[ 149 ]}

Die Erfindung der Injektionsschleiertechnologie ermöglichte den sicheren Bau von Staudämmen auf porösen Böden. ^{[ 150 ] [ an ]} Dies erlaubte den Bau des Assuan-Hochdamms (1970) am Nil , dessen Flussbett tief und sandig ist. Injektionsmörtel wurde 208 m tief in den Sand gepumpt und bildete so eine unterirdische Barriere von 57.000 m², ^die das Eindringen von Wasser unter den Damm verhinderte. ^{[ 150 ]}

In der Neuzeit kamen auch Argumente gegen den Bau von Staudämmen auf. Ein frühes Beispiel – in den 1870er Jahren – war der Widerstand gegen den Thirlmere-Staudamm im britischen Lake District . Anwohner befürchteten, dass er die natürliche Schönheit der Region zerstören würde. ^{[ 151 ]} Nachdem der Klimawandel zu einem globalen Problem geworden war, entbrannten Debatten darüber, ob der durch Staudämme erzeugte Strom genauso sauber sei wie Solar- oder Windenergie . Obwohl Wasserkraft an sich sauber ist, argumentieren Gegner von Staudämmen, dass die negativen Umweltauswirkungen ^{[ ao ]} die Vorteile überwiegen. ^{[ 153 ]}

Die Anzahl großer ^Staudämme weltweit betrug im Jahr 2025 62.362. ^{[ 78 ] Die Gesamtzahl} aller künstlichen Staudämme weltweit – unabhängig von ihrer Größe – wurde im Jahr 2019 auf 2,8 Millionen geschätzt ^{. [ 154 ]}

Die Gesamtzahl der Stauseen (große und kleine) wurde im Jahr 2011 auf 16,7 Millionen geschätzt. ^{[ 155 ]} Diese Stauseen speichern schätzungsweise 8.000 km³ ^Wasser , ^{[ 156 ]} was etwa 10 % des Volumens der natürlichen Süßwasserseen der Erde und 16 % des gesamten jährlichen Abflusses der Flüsse in die Ozeane entspricht. ^{[ 157 ]} Die Stauseen bedecken etwa 305.000 km² der ^{Erdoberfläche} , was etwa 7,3 % der Fläche natürlicher Seen entspricht. ^{[ 158 ]}

Etwa die Hälfte der großen Flüsse weltweit ist durch Staudämme oder Stauseen beeinträchtigt ^{[ 159 ]} , und im Jahr 2019 flossen nur noch 23 % der Flüsse weltweit ungehindert ins Meer. ^{[ 160 ]} Im Jahr 2015 waren etwa 3.700 große Staudämme geplant oder im Bau, die meisten davon in China (höchste Gesamterzeugungskapazität), Brasilien (höchste Anzahl geplanter Staudämme) und Indien. ^{[ 161 ]}

Betonstaudämme tragen zur globalen Erwärmung bei , da bei der Zementherstellung in Brennöfen ( siehe Abbildung) Treibhausgase entstehen . ^{[ 162 ]}

Staudämme können erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben, indem sie Flüsse, Tierlebensräume, Vegetation, Wälder, die Biodiversität und Mikroklimata verändern . ^{[ 163 ]} Staudämme beeinträchtigen häufig die Qualität und das Volumen des flussabwärts gelegenen Wassers – insbesondere in der Trockenzeit –, was Pflanzen- und Tierarten, die auf das Wasser angewiesen sind, stark schädigen kann. ^{[ 164 ] [ aq ]} Flüsse transportieren normalerweise Sedimente , die den Boden flussabwärts des Staudamms anreichern. Nach dem Bau eines Staudamms verringert sich der Sedimenttransport, da die Sedimente im Stausee zurückgehalten werden, ^{[ 165 ]} was zum Schrumpfen von Flussdeltas aufgrund mangelnder Nachlieferung führt. ^{[ 166 ]} Das enorme Gewicht des Wassers in einem Stausee kann Erdrutsche auslösen und Erdbeben verursachen , ^{[ 167 ]} wie es nach der Befüllung der Stauseen des Hoover-Staudamms (USA, 1936) und des Nurek-Staudamms (Tadschikistan, 1972) der Fall war. ^{[ 168 ]}

Durch Staudämme aufgestaute Stauseen zerstören den Lebensraum der dort lebenden Pflanzen und Tiere. Landtiere im Tal verlieren dadurch ihren Lebensraum. Werden viele Bäume überflutet, kann der Stausee zur Entwaldung beitragen. ^{[ 169 ]} Unterwasserpflanzen und einige Flusstiere sterben ab und sterben möglicherweise aus. ^{[ 169 ]} Um 2010 starb der Chinesische Löffelstör hauptsächlich aufgrund des Baus des Gezhouba-Staudamms aus , und der Baiji- Flussdelfin wurde nach dem Bau des Drei-Schluchten-Staudamms praktisch ausgestorben . ^{[ 170 ]} Der Diama-Staudamm (Senegal und Mauretanien, 1986 ⁾ blockierte den Flusslauf des Senegal-Flusses , was zu einem Anstieg ^des Salzgehalts flussabwärts und in der Folge zum Absterben von Bäumen wie Mangroven und Vachellia nilotica führte ^. [ 171 ] Staudämme ^{können die Fischwanderung} behindern, indem sie den Zugang zu Laichgebieten oberhalb des Damms blockieren. ^{[ 172 ]} Der Mequinenza-Staudamm (Spanien, 1964) am Ebro blockierte die Wanderrouten von Stören , Maifischen und Neunaugen ; der Stausee schuf einen neuen Lebensraum, in dem invasive Arten wie die Zebramuschel , die Asiatische Venusmuschel und der Wels gediehen . ^{[ 173 ]}

Die Luftqualität kann sowohl während des Baus als auch nach der Fertigstellung des Staudamms beeinträchtigt werden. Während der Bauphase werden große Mengen an Feinstaub in die Atmosphäre freigesetzt; ^{[ 174 ]} und nach Inbetriebnahme des Staudamms kann das Wasser des Stausees die Luftfeuchtigkeit beeinflussen und das Mikroklima in der Nähe des Staudammstandorts beeinträchtigen. ^{[ 175 ]}

Although hydropower from dams is much cleaner than power from coal or oil plants, the construction of concrete dams is responsible for the release of large amounts of greenhouse gases into the atmosphere, which contribute to climate change.^[176] To produce one cubic meter of concrete, roughly 200 kg of carbon dioxide (CO₂) is emitted.^[177][as] For example, a dam the size of Three Gorges Dam – containing 28 million m³ of concrete – would put roughly 5.6 billion kg of CO₂ into the atmosphere.^[178][at] CO₂ is also emitted from reservoir water as organic matter decomposes; the organic matter includes all plants and trees submerged by the reservoir, as well as plant life carried into the reservoir from upstream.^[179]

Dams can provide significant benefits to a community through their primary functions such as irrigation, water supply, and hydroelectricity. They can also contribute to economic development by supporting industrial growth and increased employment.^[181] Dams can also adversely impact the quality of life in local communities. A dam and its reservoir may interfere with transportation networks, degrade water quality, alter natural landscapes, submerge important archaeological sites, and displace large numbers of people.^[182]

Land adjacent to a reservoir may become saturated with water, increasing soil salinity and affecting agricultural production. The level of groundwater surrounding a reservoir may rise, and the quality of water obtained from wells may degrade.^[164] Some rivers – prior to being dammed – experienced an annual flood cycle that deposited nutrient-rich soil in the valley lowlands; after damming, the flood cycle was disrupted, and farmers were required to purchase fertilizer to maintain the same crop yields.^[183][au]

Einige Staudammprojekte drohen, Naturwunder oder Kulturdenkmäler zu überfluten . ^{[ 184 ]} Der Hetch-Hetchy-Staudamm (USA, 1923) überflutete ein malerisches Tal im Yosemite-Nationalpark vollständig . ^{[ 151 ] Der Assuan} -Staudamm (Ägypten, 1970) hätte die Tempel von Philae und Abu Simbel überflutet ^, wären sie nicht durch eine internationale Rettungsaktion verlegt worden . ^{[ 185 ]} Der Itaipu-Staudamm ⁽ Brasilien und Paraguay, 1984) überflutete die berühmten Guaíra-Wasserfälle . ^{[ 187 ]}

Gemeinschaften in der Nähe von Staudämmen und ihren Stauseen müssen häufig umgesiedelt werden , was ihre Kultur und Lebensgrundlagen massiv beeinträchtigt . ^{[ 189 ]} Der Assuan-Staudamm vertrieb 50.000 Nubier und zerstörte die nubische Gemeinschaft. ^{[ 190 ]} Der Danjiangkou-Staudamm (China, 1974) erforderte die Zwangsumsiedlung von 383.000 Menschen. ^{[ 191 ]} Der Drei-Schluchten-Staudamm (China, 2003) führte zur Umsiedlung von 1,4 Millionen Menschen. ^{[ 188 ]} Mit dem Bau des Akosombo-Staudamms in Ghana im Jahr 1965 entstand der Volta-See  – der größte Stausee der Welt ^{[ aw ]}  –, der 3 % der Landfläche Ghanas bedeckt. ^{[ 184 ]} Der Stausee vertrieb 80.000 Menschen, von denen viele gezwungen waren, sich neue Berufe zu suchen: Bauern wurden Fischer, Fischer wurden Bauern. ^{[ 193 ]} Viele Stätten der Ahnenverehrung wurden überflutet, was dazu führte, dass Familien traditionelle Rituale und Bräuche aufgaben, was die soziale Ordnung störte und zu antisozialem Verhalten führte . ^{[ 184 ]}

Viele Staudammprojekte erfordern umfangreiche Anpassungen der lokalen Infrastruktur. Für die Arbeiter müssen möglicherweise neue Unterkünfte gebaut werden, und Stromleitungen werden benötigt, falls der Staudamm Wasserkraft erzeugt. ^{[ 194 ]} Staudämme können Auswirkungen auf den Verkehr haben: Brücken und Straßen müssen gegebenenfalls neu gebaut oder verlegt werden, ^{[ 194 ]} und der Stausee kann das Wachstum von Wasserpflanzen fördern, die den Schiffsverkehr behindern. ^{[ 195 ]} Staudämme und ihre Stauseen können die Verbreitung von wasserbedingten Krankheiten wie Schistosomiasis , Malaria und Onchozerkose begünstigen . ^{[ 196 ]}

Wasserknappheit ist ein bedeutendes globales Problem, das Länder wie China, Südkorea, Indien, Belgien, Südafrika, Algerien, Jordanien und Ruanda betrifft. ^{[ 198 ]} Die Wasserentnahme aus einigen Flüssen ist so umfangreich, dass deren Wasserstand bereits vor Erreichen des Deltas stark reduziert ist . Beispiele hierfür sind der Indus (Pakistan), der Colorado River (USA) und der Gelbe Fluss (China). ^{[ 199 ]} Angesichts der Wasserknappheit haben einige Länder Staudammprojekte in Angriff genommen, um die Wassersicherheit zu verbessern und langfristige strategische Ziele zu erreichen. ^{[ 200 ]} Wird ein Staudamm an einem Fluss errichtet, der in andere Länder fließt , befürchten die Anrainerstaaten flussabwärts häufig Auswirkungen auf die Wasserverfügbarkeit und den Flusslauf sowie das Risiko eines Dammbruchs. ^{[ ax ]} Solche Staudämme können zu internationalen Konflikten zwischen den Anrainerstaaten flussauf- und flussabwärts führen, insbesondere wenn die flussabwärts gelegenen Staaten mit Wasserknappheit zu kämpfen haben. ^{[ 201 ]}

Zu den bemerkenswerten Streitigkeiten um Staudämme zählt das türkische Südostanatolien-Projekt , ein Großprojekt mit zahlreichen Staudämmen, darunter der Karakaya-Staudamm . Die meisten dieser Dämme befinden sich am Euphrat und Tigris , deren Wasser flussabwärts in die Nachbarländer Syrien und Irak fließt. Diese Anrainerstaaten haben bei der Türkei gegen mögliche Probleme mit der Wasserversorgung protestiert. ^{[ 202 ]} Der Indus ist der wichtigste Fluss Pakistans und entspringt in mehreren Ländern, darunter Indien. Indien errichtete gegen den Widerstand Pakistans große Staudämme am Indus, darunter den Baglihar-Staudamm und den Kishanganga-Staudamm . ^{[ 203 ]} Der Mekong durchfließt mehrere Länder. China baute ohne Zustimmung der Anrainerstaaten zahlreiche Staudämme am Fluss, darunter den Xiaowan-Staudamm und den Nuozhadu-Staudamm . ^{[ 204 ]} Der Nil ist seit Langem Gegenstand von Spannungen zwischen den trockenen Anrainerstaaten flussabwärts (Ägypten und Sudan) und den Anrainerstaaten flussaufwärts, wo der größte Teil seines Wassers als Regen stammt. Im Jahr 2020 stellte Äthiopien den Bau des Großen Äthiopischen Renaissance-Staudamms (GERD) am Blauen Nil trotz des Widerstands von Sudan und Ägypten fertig. ^{[ 197 ]}

Der Entwurfsprozess für einen Staudamm kann in drei Phasen unterteilt werden: Erkundung, Machbarkeitsstudie und Projektplanung . ^{[ 205 ]} In der Erkundungsphase besichtigen die Planer das Gelände, untersuchen es eingehend und sammeln geologische, seismische und topografische Daten. In der Machbarkeitsphase werden detaillierte technische Untersuchungen durchgeführt, um die Geologie, Hydrologie und Hydraulik des Standorts zu bewerten. Die Analyse der Umweltauswirkungen und der Auswirkungen auf Überschwemmungen beginnt, und es werden Anfragen zum Landerwerb , zur Verfügbarkeit öffentlicher Versorgungsleitungen und zu Baumaterialquellen (wie Gestein und Boden für das Füllmaterial) gestellt. ^{[ 205 ]} In der Planungsphase werden detaillierte Pläne erstellt, ein Bauzeitplan festgelegt und Kostenschätzungen erstellt. ^{[ 205 ]}

Im Rahmen der Planung eines Staudamms werden üblicherweise zahlreiche technische Untersuchungen durchgeführt. Diese lassen sich in topografische , geologische und hydrologische Untersuchungen unterteilen . ^{[ 207 ]} Topografische Untersuchungen erfassen das Dammgelände und erstellen anhand der Daten detaillierte topografische Karten der Region. Jeder Aspekt der Dammplanung basiert auf diesen Karten, daher müssen sie äußerst präzise sein. ^{[ 208 ]}

Geologische Untersuchungen analysieren das Gestein und den Boden am Dammstandort. Der Damm – und das darin gespeicherte Wasser – üben immense Kräfte auf die Talwände und den Untergrund unterhalb des Stausees und der Dammstruktur aus. Ein genaues Verständnis der Bodenfestigkeit und die Identifizierung etwaiger Verwerfungen sind unerlässlich, um Sickerwasser zu minimieren und das Risiko eines Dammbruchs zu reduzieren. ^{[ 209 ]} Die geologische Forschung muss auch die Wahrscheinlichkeit und Stärke von Erdbeben beurteilen. ^{[ 210 ]}

Hydrologische Untersuchungen erfassen alle Aspekte des Wasserflusses im Bereich des Staudamms. Es werden Daten erhoben, die die Größe des Einzugsgebiets oberhalb des Staudamms und den jährlichen Niederschlag bestimmen. Studien werden durchgeführt, um die durchschnittliche jährliche Wassermenge am Staudammstandort sowie deren Schwankungen innerhalb eines Jahres und zwischen verschiedenen Jahren zu ermitteln. ^{[ 211 ]} Diese Daten dienen dazu, Häufigkeit und Ausmaß von Hochwassern am Staudammstandort vorherzusagen und die Kapazität des Überlaufs zu bestimmen. ^{[ 87 ]}

Im Rahmen der Planungsphase sind Projektentwickler in vielen Ländern verpflichtet, eine Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) durchzuführen, die die Auswirkungen des Staudamms (und seines Stausees) auf die Bevölkerung und die Umwelt dokumentiert. ^{[ 152 ]} Die UVP ermöglicht es dem Projektentwickler und der Regierung, die Zweckmäßigkeit eines Staudamms zu beurteilen, seine Auswirkungen zu minimieren und Betroffene zu entschädigen. ^{[ 212 ]} Zu den Minderungsmaßnahmen gehören die Änderung des Standorts, der Größe oder der Konstruktion des Staudamms, die Entschädigung der Betroffenen oder die vollständige Einstellung des Projekts. ^{[ 213 ]}

Drei wichtige Entscheidungen im Rahmen der Staudammplanung sind die Standortwahl , die Wahl des Bautyps und die Auswahl der Baumaterialien. Diese Entscheidungen erfordern eine detaillierte Analyse der Topografie (Form des Tals), der Geologie (insbesondere im Hinblick auf die Festigkeit des Untergrunds und der angrenzenden Bereiche des Staudamms), der Hydrologie (Wasserfluss im Tal), der Verfügbarkeit von Baumaterialien und möglicher Überlaufwege . [ ^{214 ] Die} Planer müssen alle Kräfte bewerten, denen die Staudammkonstruktion standhalten muss, darunter der hydrostatische Druck des gespeicherten Wassers, Eislasten, Sedimentdruck, temperaturbedingte Spannungen, Auftriebskräfte, Hochwasserereignisse, Erdbeben, Betonschwindung und das Eigengewicht des Staudamms. ^{[ 215 ]}

Der Standort des Staudamms sollte so gewählt werden, dass der Stausee ausreichend groß ist, um die Projektanforderungen zu erfüllen. Der Standort sollte außerdem gewährleisten, dass der Boden tragfähig genug ist, um den Kräften standzuhalten, die durch die Staudammkonstruktion und das Stauseewasser entstehen. ^{[ 216 ]} Bei der Standortwahl müssen auch seismische Faktoren berücksichtigt werden : Werden Verwerfungslinien unter oder in der Nähe des Staudamms entdeckt, müssen die Planer feststellen, ob diese ein Risiko darstellen. ^{[ 217 ] [ ay ]}

Wird der Damm in einem engen Tal errichtet, eignen sich Gewichtsstaumauern oder Bogenstaumauern besonders gut, vor allem bei hohen Dämmen. Eine Bogenstaumauer kann jedoch nur errichtet werden, wenn die Talwände ausreichend tragfähig sind, um die hohen Kräfte aufzunehmen, die von den Bogenseiten ausgehen. ^{[ 219 ]} Der Bau einer Gewichtsstaumauer ist nur dann realisierbar, wenn der Untergrund aus festem Fels besteht. ^{[ 220 ]} Die meisten Gewichtsstaumauern und Bogenstaumauern werden aus Beton errichtet, der in der Regel teurer ist als Erd- oder Felsbau und daher die Wahl des Baumaterials beeinflussen kann. ^{[ 221 ]}

Wenn der Damm ein breites Tal überspannen muss, ist ein Erdschüttdamm oft die beste Wahl. Steinschüttdämme eignen sich, wenn in der Nähe des Standorts ausreichend Gestein vorhanden ist; Erdschüttdämme können eingesetzt werden, wenn kein Gestein verfügbar ist. ^{[ 220 ]} Für jeden Erdschüttdamm ist ein idealer Standort in der Nähe von undurchlässigen Materialien – wie beispielsweise Lehm –, die als Kernschicht im Damm verwendet werden können. ^{[ 220 ]}

Die folgende Tabelle listet einige Faktoren auf, die Planer bei der Auswahl eines Tragwerkstyps berücksichtigen. ^{[ 222 ]}

Das Wehr und die Brücke von Khaju im Iran sind für ihre Schönheit bekannt. ^{[ 223 ]}

Das Erscheinungsbild eines Staudamms kann bei der Bewertung potenzieller Entwürfe eine Rolle spielen. ^{[ 224 ]} Ein früher Verfechter ästhetisch ansprechender Staudämme war der britische Architekt Charles Fowler , der 1929 in einer Rede den Roosevelt-Damm und den O’Shaughnessy-Damm als Beispiele für schöne Staudämme nannte. ^{[ 225 ] [ az ]} Fowler argumentierte, dass Staudämme mit einer gewissen Krümmung, insbesondere Bogendämme, tendenziell als attraktiver wahrgenommen werden als solche mit rein geraden Linien. ^{[ 226 ]} Der Schweizer Bauingenieur Nicholas Schnitter bemerkte, dass – obwohl attraktive Staudämme wünschenswert seien – Schönheit eine Frage des Geschmacks sei, was es schwierig mache, zu beurteilen, ob ein bestimmter Plan die Landschaft vor dem Bau des Staudamms verbessern würde. ^{[ 227 ]} Nach dem Zweiten Weltkrieg ermöglichte die Popularität von Beton als Baumaterial den Staudammplanern mehr Flexibilität bei der Gestaltung ansprechender Staudammformen. ^{[ 228 ]}

Neben ihrer ästhetischen Bedeutung können Staudämme auch als symbolische Denkmäler dienen, die ein Gefühl von Bürgerstolz und kultureller Identität vermitteln . ^{[ 229 ]} Bekannte Beispiele sind der Hoover-Staudamm (USA, 1936), der Bratsk-Staudamm (UdSSR, 1967), der Drei-Schluchten-Staudamm (China, 2003) und der Assuan-Staudamm (Ägypten, 2020). ^{[ 229 ]}

Wasserkraftwerke

In dieser typischen Wasserkraftanlage eines Staudamms, die im Querschnitt dargestellt ist, fließt das Wasser von links nach rechts. ^{[ 230 ]}

Die Generatoren dieses Staudamms befinden sich in dem niedrigen, horizontalen Gebäude unten links. Fünf Druckleitungen speisen Wasser aus dem Stausee in die Generatoren.

Viele Staudämme beherbergen Kraftwerke , die Wasser durch eine Turbine leiten , welche mit einem Generator verbunden ist , um Strom zu erzeugen. ^{[ 231 ] [ ba ]} Der Generator befindet sich typischerweise in der Nähe des Dammfußes in einem Kraftwerksgebäude . ^{[ 230 ]} Einige Kraftwerke befinden sich innerhalb der Dammstruktur – häufig bei Hohlgewichtsstaudämmen – insbesondere dann, wenn flussabwärts kein Land verfügbar ist. ^{[ 233 ]}

Die Planung eines Wasserkraftwerks für einen bestimmten Staudamm erfordert die Analyse der gewünschten Strommenge, der für die Turbine verfügbaren Wassermenge und der Höhe des Wasserspiegels oberhalb des Generators (diese Höhe wird als Fallhöhe bezeichnet ) . Diese Faktoren bestimmen, welcher Turbinentyp optimal ist: Francis-Turbine , Pelton-Turbine oder Kaplan-Turbine . ^{[ 234 ]}

Das Wasser wird von oberhalb (oft aus einem Stausee) über eine Leitung – die sogenannte Druckleitung – zum Generator geleitet.  Dort wird es mithilfe der Wasserkraft in den Generator geführt, der eine Turbine antreibt und so Strom erzeugt. ^{[ 235 ] [ bb ]}

Der Oroville-Staudamm in den USA ist das große Felsbauwerk in der Bildmitte. Überschüssiges Wasser aus dem Stausee stürzt links über den Überlauf ab.

Viele Staudammprojekte umfassen Überlaufanlagen, die ein kontrolliertes Ablassen von überschüssigem Wasser aus dem Stausee in den flussabwärts gelegenen Fluss ermöglichen und so ein Überlaufen und mögliches Versagen des Staudamms verhindern. ^{[ 236 ]}

Ungewöhnlich starke Regenfälle oberhalb des Stausees können zu dessen Überlauf führen, was erhebliche Schäden an der Dammstruktur oder sogar einen vollständigen Dammbruch zur Folge haben kann. Um dieses Risiko zu minimieren, müssen die Überläufe ausreichend dimensioniert sein, um das überschüssige Wasser sicher flussabwärts abzuleiten. Die Planer von Staudämmen müssen die Variabilität der Niederschläge und Überschwemmungen in der Region detailliert analysieren und diese Daten nutzen, um die Kapazität des Überlaufs für ein bestimmtes maximales Hochwasserereignis zu bemessen. Bei kleinen Staudämmen werden die Überläufe typischerweise so ausgelegt, dass sie das größte Hochwasserereignis, das statistisch alle 100 oder 500 Jahre zu erwarten ist, sicher bewältigen können. Große Staudämme müssen typischerweise für das größte Hochwasserereignis ausgelegt sein, das statistisch alle 10.000 Jahre zu erwarten ist. ^{[ 87 ]}

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Überläufe in ein Staudammprojekt zu integrieren. Bei Betongewichtsstaudämmen kann der Überlauf direkt auf der Dammstruktur positioniert werden. Einige Dämme befinden sich am tiefsten Punkt (Sattel) des den Stausee umgebenden Dammkamms. Diese Sattelüberläufe leiten das Wasser über einen Kanal oder Tunnel flussabwärts des Damms ab. Eine ungewöhnliche Überlaufkonstruktion ist der Glockenüberlauf ^{[ bc ]} , ein vertikaler Schacht im Inneren des Stausees, der zu einem flussabwärts führenden Tunnel führt. ^{[ 237 ]}

Für einen effektiven Betrieb muss ein Überlauf sorgfältig konstruiert sein, üblicherweise mit einem parabolischen Profil im oberen Bereich. ^{[ 238 ]} Am unteren Ende des Überlaufs ist eine Energiedissipationsvorrichtung erforderlich, um das Wasser vor dem Abfluss in den Fluss zu verlangsamen und so Erosionsschäden zu minimieren. ^{[ 239 ]} Einige Überläufe weisen eine Ogee- Form auf: Der Überlauf beginnt horizontal an der Dammkrone, neigt sich in der Mitte steil und beschreibt am unteren Ende eine horizontale Kurve (wodurch sichergestellt wird, dass das Wasser vom Dammbauwerk weggeleitet wird, um Schäden zu minimieren). ^{[ 240 ]}

Viele Staudämme verfügen über Tore  – üblicherweise am oberen Ende des Überlaufs –, um den Wasserstand im Stausee zu regulieren und die Abflussmenge des überschüssigen Wassers flussabwärts zu steuern. Zu den Tortypen gehören Hubtore , Trommeltore und Radialtore . ^{[ 241 ] [ bd ]}

Dammablässe sind Bauwerke – üblicherweise im unteren Bereich der Dammkonstruktion –, die es ermöglichen, den Stausee teilweise zu entleeren. Der Wasserstand in einem Stausee kann abgesenkt werden, um Wartungsarbeiten durchzuführen, Sedimente vom Grund des Stausees zu entfernen, Wasserkraft zu erzeugen, den Wasserabfluss flussabwärts in der Trockenzeit zu erhöhen oder die Belastung der Dammkonstruktion in Notfällen zu reduzieren. ^{[ 242 ]} Bei einigen Dammprojekten werden bereits früh im Bauprozess Tunnel angelegt, um das Flusswasser während der Bauphase um die Baustelle herumzuleiten. Diese Tunnel werden nach Fertigstellung des Damms mitunter zu Ablässen umfunktioniert. ^{[ 243 ]}

Hilfsstrukturen

Ein Schlepper schiebt Lastkähne in eine in diesen Damm integrierte Schleuse .

Diese Fischtreppe (diagonale Stufen) ermöglicht es Wanderfischen, diesen Damm zu umgehen .

Wenn ein geplanter Staudamm einen schiffbaren Fluss blockieren würde , können Schleusen in das Projekt integriert werden, um Schiffen die Passage des Staudamms in beide Richtungen zu ermöglichen. Schleusen bestehen aus einer oder mehreren rechteckigen Kammern mit großen Toren an beiden Enden und Ventilen , die das Füllen und Entleeren jeder Kammer ermöglichen. ^{[ 244 ]}

Manche Flüsse sind wichtige Wanderrouten für Fische. Der Bau eines Staudamms an einem solchen Fluss könnte die Wanderung und Fortpflanzung der Fische erheblich beeinträchtigen. Diese ökologischen Auswirkungen lassen sich durch den Einbau einer Fischumgehungsanlage in das Staudammprojekt abmildern. Zu den Fischumgehungsanlagen gehören Fischtreppen , Fischhebevorrichtungen und künstliche Fließgewässer, die einen natürlichen Fluss nachbilden. ^{[ 245 ]}

Nach Abschluss der Planungsphase und der Auswahl des Standorts und der Bauwerksart kann mit dem Bau begonnen werden. Der Bauprozess umfasst typischerweise die Umleitung des Flusses um die Baustelle herum, den Aushub des Fundaments, das Verpressen der darunterliegenden Gesteinsschichten zur Verbesserung der Stabilität und Reduzierung der Sickerung sowie das Einbringen der Baumaterialien zur Errichtung der Staumauer. ^{[ 246 ]}

Für den Bau eines Staudamms ist eine trockene Baustelle erforderlich. Bei Staudämmen, die ein Tal queren, muss der Flusslauf vorübergehend um die Baustelle herumgeleitet werden. ^{[ 247 ]} Dies kann durch den Bau eines Tunnels oder Kanals um oder unter der Dammbaustelle und die Errichtung eines Spundwandkastens erfolgen , um den Fluss in den Umleitungskanal zu lenken. ^{[ 248 ]} Nach Fertigstellung des Staudamms werden Spundwände in der Regel entfernt, bei manchen Erdschüttdämmen jedoch in den endgültigen Damm integriert. ^{[ 249 ]} Umleitungskanäle und -tunnel werden üblicherweise verschlossen oder abgerissen; einige Staudammprojekte behalten jedoch Tunnel oder Kanäle als Teil des permanenten Dammprojekts bei, beispielsweise als Auslass oder Überlauf. ^{[ 249 ]}

Eine weitere Umleitungsmethode besteht darin, auf einer Talseite einen halbkreisförmigen Spundwandkasten zu errichten, der den Fluss auf die gegenüberliegende Seite zwingt. Nachdem die Hälfte des Damms innerhalb des Spundwandkastens errichtet wurde, wird dieser auf die andere Talseite versetzt, und der Fluss wird auf den ersten Teil des Damms (der über Durchlässe verfügt) umgeleitet. Die zweite Hälfte des Damms wird ebenfalls innerhalb des Spundwandkastens errichtet, und der Spundwandkasten wird anschließend entfernt. ^{[ 250 ]}

Bei einigen Staudammprojekten können temporäre Spundwände und Umleitungskanäle vermieden werden, indem der Fluss in ein enges Bett in der Mitte des Tals geleitet und der Damm von beiden Seiten des Tals her nach innen errichtet wird, sodass in der Mitte eine Lücke für den Fluss verbleibt. In der Trockenzeit – wenn der Flusspegel relativ niedrig ist – wird der mittlere Abschnitt schnell geschlossen, während gleichzeitig der Wasserstand im dahinterliegenden Stausee ansteigt. ^{[ 251 ]}

Ein erster Schritt im Bauprozess ist die Vorbereitung des Fundaments , also des Gesteins, auf dem die Staumauer ruhen wird. Betonstaumauern – Gewichtsstaumauern, Bogenstaumauern und Pfeilerstaumauern – sind sehr schwer und müssen auf festem Felsgestein stehen . Jeglicher Boden, Kies, loses Gestein oder minderwertiges Gestein muss entfernt werden, um das Felsgestein freizulegen, bevor die Staumauer gebaut werden kann. Erdschüttdämme haben breite Basen und belasten den Boden nicht so stark wie schwere Staumauern; daher können sie oft auf losem Gestein oder Boden errichtet werden. ^{[ 252 ]}

Ein Hauptrisiko bei jedem Staudammprojekt ist das Eindringen von Wasser unter oder an den Seiten des Damms. Um dieses Risiko zu minimieren, wird vor dem Bau des Damms Zementmörtel in das Gestein unter dem Damm und in die Talwände auf beiden Seiten injiziert. ^{[ 253 ]} Zwei Arten von Verpressverfahren kommen zum Einsatz: Bei der Konsolidierungsverpressung werden Gesteinsschichten unterhalb und seitlich des Damms, die Risse oder andere Defekte aufweisen könnten, lokalisiert und unter hohem Druck mit Zementmörtel verpresst. Dadurch werden die Risse gefüllt und das Gestein verstärkt. ^{[ 254 ]} Das andere Verfahren ist die Vorhangverpressung . Hierbei wird Zementmörtel durch Bohrlöcher tief in das Gestein injiziert, die so angeordnet sind, dass eine geschlossene Mörtelwand unterhalb und seitlich des Damms entsteht. Die Tiefe des Mörtelvorhangs beträgt typischerweise 30 % bis 70 % der geplanten Wassertiefe hinter dem Damm. ^{[ 255 ]}

Ein weiterer Ansatz zur Minderung von Sickerwasser ist ein Entwässerungssystem. Dieses soll das Risiko von „Rohrbildung“ (Wasser im Inneren des Damms, das die Dammstruktur erodiert) oder von Hebung (Wasser unter dem Damm, das den Damm nach oben drückt) verringern. Das Entwässerungssystem sammelt Wasser aus dem Inneren oder unter dem Damm und leitet es flussabwärts. Es kann aus Rohren oder einer Schotterschicht unter dem Damm bestehen. ^{[ 256 ]} Betondämme können Kanäle im Inneren der Dammstruktur aufweisen, um Wasser zu sammeln und abzuleiten; diese Kanäle werden als „Galerien“ (horizontal) oder „Schächte“ (vertikal) bezeichnet. ^{[ 257 ] [ h ]}

Erd- und Betondämme werden mit unterschiedlichen Baumethoden errichtet. Erd- und Betondämme benötigen große Mengen an Erde und Gestein, die üblicherweise in nahegelegenen Abbaugebieten gewonnen werden. Die Erde und das Gestein werden in aufeinanderfolgenden Schichten, sogenannten Lagen, aufgebracht. ^{[ 259 ]} Nach dem Aufbringen einer Schicht wird diese mit schwerem Gerät verdichtet . ^{[ 260 ]} Die Schichten müssen sorgfältig überwacht werden, um sicherzustellen, dass sie die richtigen Materialien enthalten, nicht zu nass sind und ausreichend verdichtet sind. Während des Baus werden Messinstrumente in den Damm eingebettet und kontinuierlich überwacht, sodass etwaige Mängel schnell behoben werden können. ^{[ 261 ]}

Für den Bau von Betonstaudämmen ist ein Betonwerk in der Nähe der Baustelle erforderlich. Dort werden Zuschlagstoffe (Gestein), Zement , Flugasche und Wasser zu Beton vermischt. ^{[ 262 ]} Der Beton wird vom Betonwerk mittels Förderbändern, Betonkübeln, Muldenkippern oder Kränen zur Staumauer transportiert . Am Staudammstandort wird eine Schalung errichtet, die den Beton während des Einbringens aufnimmt. ^{[ 263 ]} Nach dem Einbringen in die Staumauer muss der Beton verdichtet werden , um Lufteinschlüsse zu entfernen. ^{[ 263 ]} Der Staudamm wird schrittweise durch das Gießen einzelner Betonblöcke errichtet. Jeder Block ist typischerweise 1,5 bis 3 m hoch und 12 bis 30 m breit und tief. ^{[ 264 ]} Beton dieser Dicke – sogenannter Massenbeton – schrumpft beim Aushärten  und erzeugt dabei große Wärmemengen , was zu Rissen führen kann. ^{[ 265 ]} Um dieses Problem zu beheben, können Dehnungsfugen in den Damm eingebaut werden, die es dem Beton ermöglichen, ohne Rissbildung zu schrumpfen. Nach der Wärmeabfuhr werden die Dehnungsfugen mit Mörtel verfüllt und ihre stromaufwärts gelegenen Ränder mit Streifen aus Metall, Gummi oder Kunststoff abgedichtet. ^{[ 266 ]} Zusätzlich können Kühlsysteme eingesetzt werden, die Kühlmittel mittels Rohrleitungen durch den Beton zirkulieren lassen. ^{[ 267 ]}

Eine neuere Innovation ist Walzbeton (RCC), der gegenüber herkömmlichem Beton mehrere Vorteile bietet. ^{[ ] RCC benötigt weniger Zement, ermöglicht die Verwendung von Zuschlagstoffen bis zu einer Korngröße von} 100 mm und erzeugt weniger Wärme als herkömmlicher Beton. Außerdem können Kettenbagger direkt nach dem Einbau auf RCC fahren, und die Baukosten werden durch den geringeren Bedarf an Schalung und Arbeitskräften gesenkt. ^{[ 269 ]}

Nach Fertigstellung und Inbetriebnahme eines Staudamms werden Managementprozesse eingesetzt, um sicherzustellen, dass er seine Zwecke (Bewässerung, Wasserkraft usw.) weiterhin erfüllt, Sicherheitsvorfälle vermeidet und seine geplante Lebensdauer erreicht. Zu diesen Managementprozessen gehören die Priorisierung von Aufgaben, die Planung von Aktivitäten, die Durchführung von Wartungs- und Reparaturarbeiten, die Prüfung und Inspektion der Anlagen, die Dokumentation und die Notfallplanung . ^{[ 270 ]}

Eine wesentliche Aufgabe der Dammbetreiber ist die Überwachung des Damms, um potenzielle Sicherheitsrisiken zu erkennen. ^{[ 271 ]} Bei diesen Inspektionen werden die auf den Damm wirkenden Belastungen überwacht, darunter: ^{[ 272 ]}

• Der Inhalt des Stausees (Wasser, Eis, Wellen und Sedimente), der auf die Dammstruktur einwirkt
• Erdbeben
• Gewicht des Staudamms und des Stausees, das auf das Fundament oder die Widerlager drückt
• Bewegungen, die durch das Absinken des Bodens unter dem Damm verursacht wurden
• Interne Druck- und Zugspannungen innerhalb der Struktur
• Ausdehnung und Zusammenziehung aufgrund von Temperaturschwankungen

Diese Spannungen können einen Staudamm beschädigen, indem sie ihn verbiegen, anheben, ausdehnen, zusammenziehen oder verschieben. ^{[ 273 ]} Zur Erfassung dieser Spannungen werden permanente Messgeräte im und um den Staudamm installiert. Zu diesen Messgeräten gehören Neigungsmesser , Fugenmessgeräte , Dehnungsmesser , Deflektometer , Thermometer , Verformungsmesser und Piezometer . ^{[ 272 ]} Das Staudammpersonal überwacht diese Sensoren. Werden Unregelmäßigkeiten festgestellt, wird die Ursache untersucht und die notwendigen Reparaturen oder Maßnahmen zur Schadensbegrenzung werden ergriffen. ^{[ 274 ]}

Die meisten Stauseen lagern allmählich Sedimente ab , wodurch sich ihr Speichervolumen verringert. Mit sinkender Speicherkapazität nimmt auch die Leistungsfähigkeit des Staudamms hinsichtlich seiner beabsichtigten Zwecke (Bewässerung, Wasserkraft, Trinkwasserversorgung, Hochwasserschutz usw.) entsprechend ab. ^{[ bf ]} Sedimente gelangen als im Flusswasser suspendierter Boden in den Stausee. Beim Einfließen des Flusses in den Stausee verringert sich die Fließgeschwindigkeit, und die Sedimente setzen sich am Grund ab. ^{[ 276 ]} Weitere Sedimenteintragquellen sind Windverwehungen, Erdrutsche, Bauarbeiten in Ufernähe sowie Erosion durch Bewässerung oder Regen. ^{[ 277 ]} Etwa die Hälfte der weltweiten Flusssedimente wird von Staudämmen zurückgehalten – etwa 8 bis 16 km³ ^pro Jahr. ^{[ 275 ]} Um die Sedimentation zu verringern , setzen Staudammbetreiber Strategien zur Reduzierung des Sedimenteintrags ein. ^{[ 278 ]} Die Sedimentation kann durch Bepflanzung im Einzugsgebiet des Stausees oder durch den Bau von Terrassen verringert werden . ^{[ 279 ]}

Ein Staudamm kann aus verschiedenen Gründen gezielt entfernt werden: wenn er eine Sicherheitsgefahr darstellt, wenn er seinen ursprünglichen Zweck nicht mehr erfüllt, um Fischwanderwege wiederherzustellen oder um die Gesundheit flussabwärts gelegener Flüsse durch einen verbesserten Sedimenttransport zu fördern. ^{[ 280 ]} Mit der Entfernung eines Staudamms erholen sich die Fischbestände , der Wasser- und Sedimenttransport normalisiert sich, Sedimente im Stausee erodieren allmählich und werden flussabwärts transportiert, die Flussbreite nimmt zu und die Flussverzweigung wird deutlicher, natürliche Wassertemperaturen und Tierlebensräume werden wiederhergestellt. ^{[ 281 ] [ bg ]}

Abriss des Iron Gate-Staudamms in den USA

Im Jahr 2009, vor der Entfernung

Im Jahr 2024, nach der Entfernung

In den USA werden Flüsse und Bäche durch über 800.000 Dämme und andere Hindernisse blockiert. ^{[ 283 ] [ bh ]} Bis 2016 wurden über 1.200 Dämme entfernt, davon über 600 zwischen 1996 und 2016. ^{[ 281 ]} Zwischen 2014 und 2018 wurden zwei Dämme – der Elwha-Damm und der Glines-Canyon-Damm  – am Elwha River in den USA abgerissen. ^{[ 285 ]} Zusammen hielten die beiden Dämme etwa 30 Millionen Tonnen Sediment zurück. Durch den Abriss der Dämme wurde der Eintrag von Sedimenten und Totholz in den Flusslauf wiederhergestellt, und das Flussdelta konnte sich erholen. ^{[ 285 ] [ bi ]} Zwischen 2020 und 2024 wurden vier Dämme – darunter der Iron-Gate-Damm  – am Klamath River in den USA abgerissen. Dies war das Ergebnis einer anhaltenden Kampagne von indigenen Amerikanern und Umweltschützern. Eines der Ziele war die Wiederherstellung einer der größten Lachswanderrouten an der Pazifikküste Nordamerikas. ^{[ 286 ]}

Im Jahr 2021 gab es in Europa über 1.000.000 Dämme und Barrieren, von denen mindestens 150.000 nicht mehr benötigt wurden. ^{[ 287 ] [ bh ]} Dämme und die damit einhergehende Zerstückelung von Flüssen sind eine Hauptursache für einen Rückgang der Wanderfischbestände um 55 % und der Fischbiodiversität um 80 %. ^{[ 288 ]} Im Jahr 2024 verabschiedete die Europäische Union das Naturschutzgesetz , das den Abriss nicht mehr benötigter Dämme fördert. ^{[ 283 ] [ bj ]} Die Organisation „Dam Removal Europe“ ( Dampfrückbau Europa) hat es sich zum Ziel gesetzt, Dämme für den Abriss zu identifizieren und den Prozess zu unterstützen. ^{[ 288 ] [ bk ]} Im Jahr 2025 wurden in Europa über 600 Dämme abgerissen und 3.740 km Flüsse und Bäche renaturiert. ^{[ 283 ]}

Viele Prinzipien für die sichere Konstruktion von Staudämmen wurden auf Grundlage von Erkenntnissen aus Dammbrüchen entwickelt. ^{[ 291 ]} Staudämme können aus vielen Gründen versagen. Bogenstaudämme können durch Gesteinsschwäche an den Widerlagern (wo die Dammwände gegen die Talwände drücken), Erosion des Fundaments unter dem Damm oder Scherung (Abrutschen) an der Stelle, wo der Damm auf Fels trifft, versagen. Gewichtsstaudämme und Pfeilerstaudämme können durch Umkippen, Gleiten, Rissbildung oder Erdbeben versagen. ^{[ 292 ]} Ein besonderes Risiko von Erdschüttdämmen ist das sogenannte „Piping“: Ein kleines Leck durch oder unter der durchlässigen Dammstruktur erodiert allmählich den Boden, bis sich ein kleiner Kanal bildet, der – wenn er nicht behandelt wird – zum Dammbruch führen kann. ^{[ 293 ] [ bl ]}

Im 19. und frühen 20. Jahrhundert kam es zu zahlreichen Dammbrüchen, insbesondere von Erdschüttdämmen. ^{[ 294 ]} Durch verstärkte Bemühungen um die Dammsicherheit sanken die Bruchraten im Laufe des 20. Jahrhunderts drastisch. ^{[ bm ]} Von den nach 1900 errichteten großen Dämmen waren bis 1994 nur 100 gebrochen. ^{[ 296 ] [ bn ]} Obwohl die Bruchrate sank, stieg das Potenzial für Schäden flussabwärts aufgrund zunehmender Dammhöhen und Speicherkapazitäten der Stauseen. ^{[ 296 ]}

Die folgenden Beispiele für Dammbrüche veranschaulichen verschiedene Versagensarten. Der früheste bekannte Dammbruch ereignete sich um 2600 v. Chr., als der Sadd-el-Kafara-  Damm in Ägypten während einer schweren Überschwemmung kurz nach seiner Fertigstellung einstürzte. ^{[ 111 ] [ bo ]}

Der erste moderne Bogenstaudamm, der versagte, war der Malpasset-Damm in Frankreich. Der Dammbruch im Jahr 1959 war nicht auf die Form oder Festigkeit des Betondamms zurückzuführen, sondern auf eine unterirdische Gleitlinie , die sich aufgrund des kombinierten Gewichts des Damms und des Stauseewassers verschob. Diese Bewegung führte zu Rissen im Damm, und die daraus resultierende Flut forderte mehrere hundert Todesopfer flussabwärts. ^{[ 298 ]}

Der Vajont-Staudamm in Italien ist ein Beispiel für einen Dammbruch, der auf unzureichende Standortuntersuchungen zurückzuführen ist . Dieser Betonbogenstaudamm wurde in einem Tal mit steilen, erdrutschgefährdeten Hängen errichtet. Die Planer hatten die Geologie des Tals nicht ausreichend berücksichtigt und bauten den Damm 1959 – damals mit 267 m der höchste Damm der Welt . 1963 ging ein gewaltiger Erdrutsch den Hang oberhalb des Stausees hinab, verdrängte fast das gesamte Wasser und löste eine 125 m hohe Flutwelle aus, die über den Damm schwappte. Die Flutwelle forderte flussabwärts über 2.000 Todesopfer. Die Dammkonstruktion selbst erlitt nur geringe Schäden. ^{[ 299 ]}

In manchen Fällen lässt sich die Ursache des Versagens nicht ermitteln. 1963 brach der Baldwin-Hills-Staudamm in den USA, doch trotz umfangreicher Untersuchungen konnte keine eindeutige Ursache gefunden werden. Zu den möglichen Faktoren zählten: schwacher, nachgebender Baugrund; unregelmäßige Setzungen der Dammkonstruktion; Verwerfungslinien unter dem Damm; ein nahegelegenes Ölfeld, das erschöpft und später wieder unter Druck gesetzt wurde; sowie das Entleeren und Befüllen des Stausees. ^{[ 300 ]}

Staudämme wurden in Kriegszeiten immer wieder angegriffen; zwischen 1917 und 1993 sind 20 Angriffe auf Staudämme dokumentiert. Die Genfer Konventionen wurden 1949 geändert, um Angriffe auf Staudämme zu verbieten, wenn diese „schwere Verluste unter der Zivilbevölkerung“ verursachen würden. ^{[ 301 ] [ bp ]}

Die meisten Länder mit großen Staudämmen haben Gesetze oder Verordnungen, die den Bau und die Inspektion von Staudämmen regeln. Diese Regelungen unterscheiden sich jedoch stark von Land zu Land. Einige Länder verfügen über eine staatliche Behörde, die für die Inspektion von Staudämmen zuständig ist, viele jedoch nicht. ^{[ 303 ] [ bq ]} Die meisten nationalen Regelungen legen in der Regel keine spezifischen Konstruktionsparameter für Staudämme fest, sondern fordern die Einhaltung „anerkannter technischer Standards“ oder des „Standes der Technik“. ^{[ 305 ]} Einige Länder regulieren Staudämme auf Bundesebene, andere auf Landesebene. ^{[ 306 ]} Deutschland beispielsweise kennt keine Bundesgesetze; stattdessen hat jedes Bundesland seine eigenen Gesetze. ^{[ 307 ]}

Staudämme sind ein wiederkehrendes Motiv in Romanen, Filmen, Dokumentationen, Liedern, Briefmarken , populärwissenschaftlichen Darstellungen und politischen Plakaten. Mitte des 20. Jahrhunderts stellten sowjetische Künstler wie Isaak Brodsky und Gustav Klutsis große Staudämme in Kunstwerken in den Vordergrund, die Arbeiter und Industrie verherrlichen sollten. Ihre Werke zeigten unter anderem den Mingachevir-Staudamm , den Kayrakkum-Staudamm , den Bratsk-Staudamm und den Dnepr-Staudamm . ^{[ 308 ]}

Der Dokumentarfilm „Die Dammbrecher “ (1955) schildert eine Militäroperation im Zweiten Weltkrieg , bei der die britische RAF erfolgreich den Möhne-Staudamm in Deutschland bombardierte und dabei etwa 1.600 Zivilisten tötete. ^{[ 309 ]} Die Firma Patagonia produzierte den Dokumentarfilm „DamNation “ (2014), der sich für den Abriss von Staudämmen ausspricht, um Ökosysteme und Fischbestände wiederherzustellen. ^{[ 310 ]}

Zu den Büchern über Staudämme gehört „The Johnstown Flood “ (1968) von David McCullough  – eine populärwissenschaftliche Darstellung des Dammbruchs von 1889 und der darauffolgenden Überschwemmung in den USA. ^{[ 311 ]} Edward Abbey schrieb den Roman „The Monkey Wrench Gang“ (1975) über Umweltaktivisten, die den Glen-Canyon-Staudamm zerstören wollten . ^{[ 312 ]}

Der Folkmusiker Woody Guthrie schrieb die Lieder „Grand Coulee Dam“ und „Roll On, Columbia, Roll On “ (beide 1941) als Teil einer Reihe von Liedern über das Columbia-Basin-Projekt . ^{[ 313 ]} In den 2010er Jahren wurden in Äthiopien mehrere populäre Lieder produziert, um Spenden für den Bau des Grand Ethiopian Renaissance Dam zu sammeln. ^{[ 314 ]}

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