Brana

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Hooverova brana u SAD-u

Brana je građevina podignuta preko korita prirodnog ili umjetno izgrađenog vodotoka sa svrhom da se prvobitna razina vode uzvodno od brane digne. To se podizanje vrši, da se dobije potreban pad za iskorištavanje vodene snage, da se poveća dubina vode u vodotoku za olakšavanje plovnosti ili za sakupljanje veće količine vode, potrebne bilo za regulaciju i oticanje vodnih količina u vodotoku nizvodno od brane, bilo za proizvodnju hidroelektrične energije ili za natapanje i opskrbu vodom većih područja, te da se da suzbiju poplave ili omogući plovidba. U planinskim potocima i bujicama brane služe za učvršćivanje i osiguravanje potočnog korita.

Hidroenergija se, zajedno sa branama, često koristi za proizvodnju električne energije. Brana se također može koristiti za prikupljanje ili skladištenje vode koja se može ravnomjerno rasporediti između lokacija. Brane općenito služe primarnoj svrsi zadržavanja vode, dok se druge strukture kao što su nasipi koriste za upravljanje ili sprječavanje protoka vode u određene kopnene regije. Najranija poznata brana je brana Jawa u Jordanu, koja datira iz 3.000 pne.

Riječ brana može se pratiti do staroengleskog,[1] a prije toga iz staroholandskog, što se vidi u imenima mnogih starih gradova,[2] kao što su Amsterdam i Rotterdam.

Historija[uredi | uredi izvor]

Drevne brane[uredi | uredi izvor]

Rana izgradnja brane dogodila se u Mesopotamiji i na Bliskom istoku. Brane su korištene za kontrolu vodostaja, jer je vrijeme u Mesopotamiji uticalo na rijeke Tigris i Eufrat.

Najranija poznata brana je brana Jawa u Jordanu, 100 kilometara i sjeveroistočno od glavnog grada Ammana. Ova gravitaciona brana je imala izvorno 9 metara visok i 1 m širok kameni zid, podržan zemljanim bedemom širine 50 m. Struktura je datirana u 3000 godina prije Krista.[3][4]

Staroegipatska brana Sadd-el-Kafara u Wadi Al-Garawi, oko 25 km južno od Kaira, bila je duga 102 m u svom dnu i 87 m široka. Konstrukcija je izgrađena oko 2800[5] ili 2600 pne[6] kao diverziona brana za kontrolu poplava, ali je uništena jakom kišom tokom izgradnje ili ubrzo nakon toga.[5][6] Tokom dvanaeste dinastije u 19. vijeku pre nove ere, faraoni Senosert III, Amenemhat III i Amenemhat IV iskopali su kanal dug 16 km koji povezuje Fajumsku depresiju sa Nilom u Srednjem Egiptu. Dvije brane zvane Ha-Uar koje idu u pravcu istok-zapad izgrađene su kako bi zadržale vodu tokom godišnjih poplava, a zatim je ispustile u okolna zemljišta. Jezero pod nazivom Mer-wer ili jezero Moeris pokrivalo je 1.700 km2 i danas je poznato kao Birket Qarun.[7]

Do sredine kasnog trećeg milenijuma pre nove ere izgrađen je složen sistem upravljanja vodom u Dholaviri u današnjoj Indiji. Sistem je uključivao 16 rezervoara, brana i različitih kanala za prikupljanje i skladištenje vode.[8]

Jedno od inženjerskih čuda antičkog svijeta bila je Velika brana Marib u Jemenu. Pokrenut negde između 1750. i 1700. godine pre nove ere, bio je napravljen od nabijene zemlje – trouglastog poprečnog preseka, 580 m u dužinu i prvobitno 4 m visok – protezao se između dvije grupe stijena sa obje strane, da bi bio povezan znatnom klesarskom konstrukcijom. Popravke su vršene u različitim periodima, najvažnije oko 750. godine prije Krista, a 250 godina kasnije visina brane je povećana na 7 m. Nakon završetka kraljevstva Saba, brana je pala pod kontrolu Ḥimyarita (oko 115. pne) koji su poduzeli daljnja poboljšanja, stvarajući strukturu visoku 14 m, sa pet preljeva, dva zida ojačana branama, ribnjak za taloženje i kanal od 1.000 m do distributivnog rezervoara. Ovi radovi nisu završeni sve do 325. godine nove ere kada je brana dozvolila navodnjavanje 25.000 hektara (100 km2).

Eflatun Pınar je hetitska brana i izvorski hram u blizini Konye, Turska. Smatra se da potječe iz Hetitskog carstva između 15. i 13. vijeka prije Krista.

Kallanai je izgrađen od neobrađenog kamena, dužine preko 300 m, visine 4,5 m i širine 20 m, preko glavnog toka rijeke Kaveri u Tamil Naduu, u južnoj Indiji. Osnovna građevina datira iz 2. vijeka nove ere[9] i smatra se jednom od najstarijih građevina za skretanje ili regulaciju vode koji su još u upotrebi.[10] Svrha brane je bila da preusmeri vode Kaveri preko plodnog regiona delte za navodnjavanje putem kanala.[11]

Du Jiang Yan je najstariji preživjeli sistem za navodnjavanje u Kini koji je uključivao branu koja je usmjeravala protok vode. Završena je 251. pne. Velika zemljana brana, koju je napravio Sunshu Ao, premijer Chua (države), poplavila je dolinu u savremenoj sjevernoj provinciji Anhui koja je stvorila ogroman rezervoar za navodnjavanje (100 km u obimu), rezervoar koji je i danas prisutan.[12]

Rimsko inženjerstvo[uredi | uredi izvor]

Izgradnju rimskih brana karakterizirala je "sposobnost Rimljana da planiraju i organiziraju inženjersku izgradnju u velikim razmjerama."[13] Rimski planeri su uveli tada novi koncept velikih akumulacijskih brana koje su mogle osigurati trajno vodosnabdijevanje urbanih naselja preko cijele regije i sušne sezone.[14] Njihova pionirska upotreba vodootpornog hidrauličnog maltera, a posebno rimskog betona, omogućila je mnogo veće strukture brana od prethodno izgrađenih,[13] kao što je brana na jezeru Homs, verovatno najveća vodena barijera do tog datuma,[15] i brana Harbaqa, oba u rimskoj Siriji. Najviša rimska brana bila je brana Subiaco u blizini Rima; njegova rekordna visina od 50 m ostala je neprevaziđena sve do slučajnog uništenja 1305. godine.[16]

Rimski inženjeri su rutinski koristili drevne standardne dizajne kao što su nasipne brane i zidane gravitacione brane.[17] Osim toga, pokazali su visok stepen inovativnosti, uvodeći većinu ostalih osnovnih dizajna brana koji su do tada bili nepoznati. Tu spadaju lučne gravitacijske brane,[18] lučne brane,[19] potporne brane[20] i višelučne kontra brane,[21] koje su sve bile poznate i korištene od 2. vijeka nove ere. Rimska radna snaga je također bila prva koja je izgradila mostove brane, kao što je Valerijanov most u Iranu.[22]

U Iranu su brane mostova kao što je Band-e Kaisar korištene za obezbeđivanje hidroenergije preko vodenih točkova, koji su često pokretali mehanizme za podizanje vode. Jedan od prvih bio je rimski izgrađen most sa branom u Dezfulu,[23] koji je mogao podići vodu za 23 m za opskrbu grada. Također su bile poznate diverzione brane.[24] Uvedene su mlinske brane koje su muslimanski inženjeri nazvali Pul-i-Bulaiti. Prvi je izgrađen u Shustaru na rijeci Karun u Iranu, a mnogi od njih su kasnije izgrađeni u drugim dijelovima islamskog svijeta.[24] Voda je odvođena sa stražnje strane brane kroz veliku cijev za pogon vodenog točka i vodenice.[25] U 10. vijeku, Al-Muqaddasi je opisao nekoliko brana u Perziji. Izvijestio je da je jedan u Ahwazu bio dug više od 910 m[26] i da je imao mnogo vodenih kotača koji su vodu podizali u akvadukte kroz koje je tekla u gradske rezervoare.[27] Druga brana Band-i-Amir je obezbijedila navodnjavanje za 300 sela.[26]

Srednji vijek[uredi | uredi izvor]

U Holandiji, zemlji pretežno ispod površine mora, brane su se često gradile kako bi se blokirale rijeke, regulisao nivo vode i spriječio ulazak mora u močvarno područje. Takve brane često su označavale početak naselja ili grada jer je na takvom mjestu bilo lako preći rijeku i često su uticale na holandska imena mjesta. Sadašnji glavni grad Holandije, Amsterdam (staro ime Amstelredam), počeo je branom na rijeci Amstel u kasnom 12. vijeku, a Roterdam je započeo branom na rijeci Rotte, manjoj pritoci Nieuwe Maas. Centralni trg Amsterdama, koji pokriva prvobitno mjesto brane stare 800 godina, još uvijek nosi naziv Trg Dam.

Industrijska revolucija[uredi | uredi izvor]

Rimljani su bili prvi koji su izgradili lučne brane, gdje reakcione sile iz temelja stabiliziraju konstrukciju od vanjskog hidrostatskog pritiska, ali tek u 19. vijeku su inženjerske vještine i raspoloživi građevinski materijali bili sposobni za izgradnju prvih velikih - lučne brane.

Tri pionirske lučne brane izgrađene su oko Britanskog carstva početkom 19. vijeka. Henry Russel iz Kraljevskih inženjera nadgledao je izgradnju brane Mir Alam 1804. za opskrbu vodom grada Hyderabad (i danas se koristi). Imao je visinu od 12 m i sastojao se od 21 luka promjenjivog raspona.[28]

Tokom 1820-ih i 30-ih godina, potpukovnik John By je nadgledao izgradnju kanala Rideau u Kanadi u blizini današnje Otave i izgradio niz zakrivljenih zidanih brana kao dio sistema plovnih puteva. Konkretno, brana Jones Falls, koju je izgradio John Redpath, završena je 1832. godine kao najveća brana u Sjevernoj Americi i inženjersko čudo. Da bi voda bila pod kontrolom tokom izgradnje, u brani su otvorena dva otvora, vještački kanali za odvođenje vode. Prvi je bio blizu podnožja brane na njegovoj istočnoj strani. Druga brana postavljena je na zapadnoj strani brane, oko 6,1 m iznad baze. Da bi se došlo do prebacivanja s donje na gornju branu, ispust Pješčanog jezera je blokiran.[29]

Hunts Creek u blizini grada Parramatta, Australija, pregrađen je 1850-ih, kako bi se zadovoljila potražnja za vodom rastuće populacije grada. Zid brane od zidanog luka dizajnirao je poručnik Percy Simpson koji je bio pod utjecajem napretka u tehnikama izgradnje brana koje su napravili kraljevski inženjeri u Indiji. Brana je koštala 17.000 funti i završena je 1856. godine kao prva projektovana brana izgrađena u Australiji i druga lučna brana u svijetu izgrađena prema matematičkim specifikacijama.[30]

Prva takva brana otvorena je dvije godine ranije u Francuskoj. Bila je to prva francuska lučna brana u industrijskoj eri, a izgradio ju je François Zola u opštini Aix-en-Provence kako bi poboljšao opskrbu vodom nakon što je izbijanje kolere 1832. godine opustošilo ovo područje. Nakon kraljevskog odobrenja 1844. godine, brana je izgrađena u narednoj deceniji. Njegova konstrukcija izvedena je na osnovu matematičkih rezultata naučne analize naprezanja.

Brana duga 75 milja u blizini Warwicka, Australija, bila je vjerovatno prva svjetska betonska lučna brana. Dizajnirana od strane Henry Charles Stanley 1880. sa prelivom i posebnim ispustom za vodu, na kraju je podignut na 10 m.

U drugoj polovini devetnaestog vijeka napravljen je značajan napredak u naučnoj teoriji projektovanja zidanih brana. Ovo je transformisalo dizajn brane iz umjetnosti zasnovane na empirijskoj metodologiji u profesiju zasnovanu na strogo primijenjenom naučno-teorijskom okviru. Ovaj novi naglasak bio je usredsređen na inženjerske fakultete univerziteta u Francuskoj i Ujedinjenom Kraljevstvu. William John Macquorn Rankine sa Univerziteta u Glasgowu je pionir teorijskog razumijevanja struktura brana u svom radu iz 1857 O stabilnosti labave Zemlje. Rankineova teorija je pružila dobro razumijevanje principa koji stoje iza dizajna brana.[31] U Francuskoj je J. Augustin Tortene de Sazilly objasnio mehaniku vertikalno postavljenih zidanih gravitacionih brana, a Zolina brana je prva koja je izgrađena na osnovu ovih principa.[32]

Moderna era[uredi | uredi izvor]

Era velikih brana započela je izgradnjom Asuanske niske brane u Egiptu 1902. godine, gravitacione zidane brane na rijeci Nil. Nakon njihove invazije i okupacije Egipta 1882, Britanci su započeli izgradnju 1898. Projekat je dizajnirao Sir William Willcocks i uključio je nekoliko eminentnih inženjera tog vremena, uključujući Sir Benjamina Bakera i Sir Johna Airda, čija je firma, John Aird & Co. , je bio glavni izvođač radova.[33][34] Kapital i finansiranje obezbijedio je Ernest Cassel.[35] Kada je prvobitno izgrađena između 1899. i 1902. godine, nikada ranije nije pokušano ništa u njenom obimu;[36] po završetku, to je bila najveća zidana brana na svijetu.[37]

Hooverova brana je masivna betonska lučna gravitaciona brana, izgrađena u Crnom kanjonu rijeke Kolorado, na granici između američkih država Arizona i Nevada između 1931. i 1936. godine tokom Velike depresije. Godine 1928. Kongres je odobrio projekat izgradnje brane koja bi kontrolisala poplave, obezbjeđivala vodu za navodnjavanje i proizvodila hidroelektričnu energiju. Pobjedničku ponudu za izgradnju brane dostavio je konzorcij pod nazivom Six Companies, Inc. Ovako velika betonska konstrukcija nikada prije nije izgrađena, a neke od tehnika nisu dokazane. Teško ljetno vrijeme i nedostatak objekata u blizini lokacije također su predstavljali poteškoće. Ipak, šest kompanija je predalo branu saveznoj vladi 1. marta 1936. godine, više od dvije godine prije roka.[38]

Do 1997. godine postojalo je oko 800.000 brana širom svijeta, od kojih je oko 40.000 bilo preko 15 m visine.[39] U 2014. godini, naučnici sa Univerziteta u Oksfordu objavili su studiju o troškovima velikih brana – zasnovanu na najvećem postojećem skupu podataka – dokumentujući značajna prekoračenja troškova za većinu brana i postavljajući pitanje da li beneficije obično nadoknađuju troškove takvih brana.[40]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ "Bartleby.com: Great Books Online – Quotes, Poems, Novels, Classics and hundreds more". bartleby.com. Arhivirano s originala, 8. 4. 2009. Pristupljeno 9. 11. 2015.http://www.bartleby.com/
  2. ^ Source: Tijdschrift voor Nederlandse Taal- en Letterkunde (Magazine for Dutch Language and Literature), 1947
  3. ^ Günther Garbrecht: "Wasserspeicher (Talsperren) in der Antike", Antike Welt, 2nd special edition: Antiker Wasserbau (1986), str.51–64 (52)
  4. ^ S.W. Helms: "Jawa Excavations 1975. Third Preliminary Report", Levant 1977
  5. ^ a b Günther Garbrecht: "Wasserspeicher (Talsperren) in der Antike", Antike Welt, 2nd special edition: Antiker Wasserbau (1986), str.51–64 (52f.)
  6. ^ a b Mohamed Bazza (28–30. 10. 2006). "overview of the hystory [sic] of water resources and irrigation management in the near east region" (PDF). Food and Agriculture Organization of the United Nations. Arhivirano s originala (PDF), 8. 8. 2007. Pristupljeno 1. 8. 2007. Provjerite vrijednost datuma u parametru: |date= (pomoć)http://www.fao.org/docrep/005/y4357e/y4357e14.htm
  7. ^ "Lake Moeris". www.brown.edu. Pristupljeno 14. 8. 2018.
  8. ^ "The reservoirs of Dholavira". The Southasia Trust. decembar 2008. Arhivirano s originala, 11. 7. 2011. Pristupljeno 27. 2. 2011.http://old.himalmag.com/component/content/article/1062-the-reservoirs-of-dholavira.html Arhivirano 21. 8. 2016. na Wayback Machine
  9. ^ Govindasamy Agoramoorthy; Sunitha Chaudhary; Minna J. Hsu. "The Check-Dam Route to Mitigate India's Water Shortages" (PDF). Law library – University of New Mexico. Arhivirano s originala (PDF), 20. 7. 2013. Pristupljeno 8. 11. 2011.
  10. ^ Kalyanaraman, S (18. 3. 2003). "Water management: Historical maritime, riverine tradition of Bharat" (PDF). Arhivirano s originala (PDF), 6. 2. 2007. Pristupljeno 23. 1. 2021.
  11. ^ Singh, Vijay P.; Ram Narayan Yadava (2003). Water Resources System Operation: Proceedings of the International Conference on Water and Environment. Allied Publishers. str. 508. ISBN 978-81-7764-548-4. Pristupljeno 9. 11. 2015.
  12. ^ Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Part 3. Taipei: Caves Books, Ltd.
  13. ^ a b Smith 1971, p. 49
  14. ^ Smith 1971, p. 49; Hodge 1992, pp. 79f.
  15. ^ Smith 1971, p. 42
  16. ^ Hodge 1992, p. 87
  17. ^ Hodge 2000, pp. 331f.
  18. ^ Hodge 2000, p. 332; James & Chanson 2002
  19. ^ Smith 1971, pp. 33–35; Schnitter 1978, pp. 31f.; Schnitter 1987a, p. 12; Schnitter 1987c, p. 80; Hodge 2000, p. 332, fn. 2
  20. ^ Schnitter 1987b, pp. 59–62
  21. ^ Schnitter 1978, p. 29; Schnitter 1987b, pp. 60, table 1, 62; James & Chanson 2002; Arenillas & Castillo 2003
  22. ^ Vogel 1987, p. 50
  23. ^ Hartung & Kuros 1987, pp. 232, 238, fig. 13, 249
  24. ^ a b Donald Routledge Hill (1996), "Engineering", str. 759, in Rashed, Roshdi; Morelon, Régis (1996). Encyclopedia of the History of Arabic Science. Routledge. str. 751–795. ISBN 978-0-415-12410-2.
  25. ^ Adam Lucas (2006), Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology, str. 62. Brill, ISBN 90-04-14649-0.
  26. ^ a b Donald Routledge Hill (1996). A history of engineering in classical and medieval times. Routledge. str. 56–8. ISBN 978-0-415-15291-4.
  27. ^ Donald Routledge Hill (1996). A history of engineering in classical and medieval times. Routledge. str. 31. ISBN 978-0-415-15291-4.
  28. ^ "Key Developments in the History of Buttress Dams". Arhivirano s originala, 21. 3. 2012.
  29. ^ "John Redpath, the Whispering Dam, and Sugar". 31. 10. 2014. Arhivirano s originala, 6. 1. 2014. Pristupljeno 8. 12. 2022.
  30. ^ "Historical Development of Arch Dams".
  31. ^ Rankine, W. (1857) "On the stability of loose earth". Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 147.
  32. ^ "dam". Encyclopædia Britannica.
  33. ^ "Egyptian Irrigation Bond 1898 – Aswan Dam on Nile River". Scripophily. Arhivirano s originala, 13. 5. 2005. Pristupljeno 9. 11. 2015.
  34. ^ Roberts, Chalmers (Decembar 1902), "Subduing the Nile", The World's Work: A History of Our Time, V: 2861–2870, pristupljeno 10. 7. 2009 Provjerite vrijednost datuma u parametru: |date= (pomoć)
  35. ^ Finance, Jewish Encyclopedia, c.1906
  36. ^ Frederic Courtland Penfield, "Harnessing the Nile", The Century Magazine, Vol. 57, No. 4 (February 1899)
  37. ^ "The First Aswan Dam". University of Michigan. Arhivirano s originala, 15. 6. 1997. Pristupljeno 2. 1. 2011.
  38. ^ Interior, United States Dept of the (1948). The Hoover Dam Documents (jezik: engleski). U.S. Government Printing Office. str. 79.
  39. ^ Joyce, S. (Octobar 1997). "Is it worth a dam?". Environmental Health Perspectives. 105 (10): 1050–1055. doi:10.1289/ehp.971051050. PMC 1470397. PMID 9349830. Provjerite vrijednost datuma u parametru: |date= (pomoć)
  40. ^ Atif Ansar; Bent Flyvbjerg; Alexander Budzier; Daniel Lunn (juni 2014). "Should we build more large dams? The actual costs of hydropower megaproject development". Energy Policy. 69: 43–56. arXiv:1409.0002. doi:10.1016/j.enpol.2013.10.069. S2CID 55722535. SSRN 2406852.