Empangan

Empangan merupakan halangan merentangi air yang mengalir yang menghalang, mengarah atau melambatkan aliran, seringkali menghasilkan takungan air, tasik atau kepungan air. Kebanyakan empangan memiliki bahagian yang dikenali sebagai alur limpah atau tebat yang bertujuan membenarkan air melaluinya samaada secara berterusan atau sekejap-sekejap.

Sejarah

Antara empangan yang pertama dibina ialah di Mesopotamia sehingga 7,000 tahun dahulu. Ia dibina untuk mengawal aras air, kerana cuaca Mesopotamia sukar diramal dan ini mempengaruhi sungai Tigris dan Furat.
Manakala empangan pertama yang direkod adalah empangan Dujiangyan di Sungai Minjiang, cawangan Yangtze, kini di wilayah Sichuan. Ia mula dibina pada 256 SM oleh Li Bing, gabenor Shu dan anak lelakinya. Li Bing dianggap sebagai salah seorang pengamal kejuruteraan hidraulik terawal. Empangan tersebut berfungsi sebagai kedua-dua "struktur pengawalan banjir" dan "struktur pengalihan pengairan". Sistem Pengairan Dujiangyan, yang telah dimodenkan dan dikembangkan, masih digunakan sehingga kini. Ia merupakan tempat tarikan pelancong umum berhampiran Dujiangyan, sebuah pekan besar 60 km di barat laut Chengdu  .

Jenis empangan

Empangan boleh dibentuk oleh agensi manusia, sebab semulajadi, atau oleh campur tangan hidupan liar seperti beaver. Empangan yang dibentuk oleh agensi manusia biasanya diklasifikasikan menurut struktur, berniat tujuan atau ketinggian.
Berdasarkan pada struktur dan kegunaan bahan, empangan diklasifikasikan sebagai empangan balak, empangan tambak, empangan tukangan batu, dengan beberapa subjenis.
Niat tujuan termasuk membekalkan air untuk pengairan atau pekan atau bandar bekalan air, membaiki pandu arah, mencipta waduk air untuk membekalkan kegunaan perindustrian, menjanakan kuasa hidroeletrik, mencipta kawasan rekreasi atau habitat untuk ikan dan hidupan liar, kawal banjir dan membendungi efluen dari tapak perindustrian seperti lombong atau kilang. Sedikit empangan berkhidmat semua tujuan ini tetapi sesetengah empangan multi-tujuan berkhidmat lebih dari satu.
Menurut kepada ketinggian, empangan besar lebih tinggi dari 15 meter dan empangan utama adalah 150 meter dalam ketinggian. Altenatifnya, empangan rendah adalah kurang dari 30 m tinggi; empangan ketinggian-sederhana adalah antara 30 dan 100 m tinggi, dan empangan tinggi adalah lebih 100 m tinggi.
Empangan pelana adalah empangan bantuan dibina untuk membataskan waduk yang dicipta oleh empangan primer untuk membenarkan paras air lebih tinggi dan pengstoran atau untuk menghadkan perkembangan waduk untuk penambahan keberkesanan. Sebuah empangan bantuan dibina pada titik rendah atau pelana melalui waduk akan dalam hal lain lari. Pada kadangkala, waduk dikandung oleh struktur seakan sama dipanggil daik untuk mengelakkan banjir dari tanah berhampiran. Daik lazimnya digunakan untuk tebusan semula dari tanah suai tani dari tasik cetek. Ini seakan sama kepada tetambak, iaitu dinding atau tambak dibina sepanjang sungai atau mata air untuk melindungi tanah berdekatan dari banjir.
Empangan pengalir lebihan direka menjadi mengatas lebih. Bendungan adalah jenis dari empangan pengalir lebihan kecil yang boleh digunakan untuk ukuran aliran.
Empangan periksa adalah empangan kecil direka untuk mengurang kelajuan aliran dan mengawal hakisan tanah. Sebaliknya, empangan kepak adalah struktur yang hanya sebahagiannya menghadkan suatu haluan air, menciptakan aliran lebih laju yang menahan pengumpulan sedimen.
Empangan kering adalah empangan direka untuk mengawal banjir. Ia biasanya menahan balik tiada air dan membenarkan aliran untuk mengalir secara bebas, kecuali semasa tempoh aliran berlebihan yang akan dala hal lain menyebabkan banjir di hilir.

Empangan ubah arah

Empangan ubah arah adalah struktur empangan yang dibina untuk mengalih arah aliran air sungai semulajadi secara keseluruhan atau sebahagian daripadanya.

Empangan kayu

Empangan kayu digunakan secara meluas pada waktu awal revolusi industry dan di sesetengah kawasan pendalaman kerana ia mudah dan dapat disiapkan dengan cepat. Pada waktu sekarang, ia jarang lagi dibina kerana jangka hayatnya yang pendek dan tidak boleh dibina dengan begitu tinggi kerana kayu-kayu empangan mestilah basah untuk mengekalkan keupayaan menahan air. Ia juga mudah reput seperti kayu yang digunakan untuk membuat barel. Lokasinya iaitu empangan balak adalah paling sesuai untuk ekonomi kerana balak adalah mencukupi, simen adalah berkos atau sukar untuk diangkut, dan samada empangan pemesongan kepala rendah diperlukan untuk pemanjangan tidak satu isu. Empangan kayu dahulunya banyak, terutamanya di Amerika Utara barat, tetapi kebanyakannya telah gagal, telah tersembunyi dibawah tambak bumi atau telah digantikan dengan seluruhnya struktur baru. Dua aneka lazim dari empangan kayu adalah jerami dan papan.
Empangan kayu jerami telah didirikan dari kayu berat atau log berpakai dalam adab rumah log dan dalaman diisi dengan bumi atau serpihan. Struktur jerami berat menyokong muka empangan dan berat air.
Empangan kayu papan adalah struktur lebih elegan yang mengambil beraneka cara pembinaan menggunakan kayu berat untuk menyokong susunan pengekal air dari papan.
Amat sedikit empangan kayu yang masih digunakan. Kayu, dalam bentuk stik, ranting dan kelasa, adalah bahan asas yang digunakan oleh beaver, selalunya dengan penambahan liat atau batu.

Empangan tambak

Empangan tambak dibuat dari bumi padat, dan mempunyai dua jenis utama, empangan isi-batu dan isi-bumi. Empangan tambak bergantung pada berat mereka untuk menahan keupayaan air, seperti empangan graviti yang dibuat dari konkrit.
Empangan isi-batu
Empangan isi-batu adalah tambak dari kurangan-bebas padat dari butiran bumi dengan satu zon kalis. Bumi menggunakan selalu mengandungi peratusan besar zarah maka istilahnya isi-batu. Zon kalis mungkin ada pada muka mudik dan dibuat dari tukangan batu, konkrit, membran plastik, timbunan helai besi, kayu balak atau bahan lain. Zon kalis mungkin juga ada di dalam tambak yang dirujuk sebagai teras. Misalnya, tanah liat menggunakan sebagai bahan kalis empangan ini dirujuk sebagai empangangabungan. Apabila bahan sesuai ada di tangan, pengangkutan dikurangkan membawa ke penjimatan kos semasa pembinaan. Empangan isi-batu amat tahan rosak dari gempa bumi. Bagaimanapun, kurang kawalan mutu semasa pembinaan boleh membawa kepada saman lebihan di tambak yang membawa ke liquefaksyen dari isi-batu semasa suatu gempa bumi. Masalah ini boleh dikeluarkan dengan menyimpan bahan pengaruh kering. Empangan New Malones adalah empangan isi-batu.
Empangan bumi
Empangan bumi, juga dipangan bumian, bumi-gulir dan empangan isi-bumi, dibina dari bumi padat baik. Satu empangan bumi-gulir sebaka seluruhnya dibina dari satu jenis bahan tetapi mungkin mengandungi lapisan longkang untuk mengumpul air tirisan. Satu empangan bumi-di-zon mempunyai bahagian berbeza atau zon dari bahan tidak sama, utamanya yang tempatan banyak cangkerang dengan teras liat kalis air. Zon-bumi tambak moden mengambil tapis dan zon longkang untuk mengumpul dan membuang air tirisan dan mengekalkan integriti zon cangkerang hilir. Cara yang sudah ditinggal zaman dari pembinaan empangan bumi menggunakan isi hidraulik untuk menghasilkan teras kalis air. Empangan bumi-gulir mungkin juga mengambil kalis air mukaan atau teras dalam adab dari empangan isi-batu. Suatu jenis diminati dari empangan bumi sementara biasanya digunakan dalam latitud tinggi didalam empangan untuk mengekalkan rantau kalis air dari permafros didalamnya. Empangan Oroville adalah contoh empangan bumi, dan merupakan empangan tertinggi di Amerika Syarikat.

Empangan tukangan

Empangan tukangan adalah samada graviti atau jenis lekungan.

Empangan graviti

Dalam empangan graviti, stabiliti dipastikan dengan membuatkannya saiz seumpama dan bentuk yakni ia akan menahan pembalikan, pengelongsoran dan perenyukkan pada ibu kaki. Empangan ini tidak akan terbalik diberikan yakni detik sekitar pusingan mata, disebabkan oleh tekanan air lebih kecil berbanding detik disebabkan oleh berat empangan. Ini adalah kes jika kuasa pengakibat tekanan air dan berat jatuh di dalam pangkalan empangan. Bagaimanapun, untuk menghalang stres tensil pada muka hulu dan stres kompresif berlebihan pada muka hilir, empangan keratan rentas lazimnya direka supaya jatuhan akibat di dalam tengah pada semua peringkat dari keratan rentas (teras). Untuk empangan jenis ini, tapak kebal dengan kekuatan bearing adalah perlu.
Apabila diletakkan pada tapak sesuai, satu empangan graviti mengilhamkan lebih keyakinan dalam peletak berbanding jenis lain; ia mempunyai jisim yang memberikan atmosfera pengekalan, kestabilan dan keselamatan. Apabila dibina pada tapak yang dikaji berwaspada dengan stres dihitung dari seluruhnya muatan ditaksir, empangan graviti kemungkinan persembahkan contoh perkembangan terbaik dari seni bangunan empangan. Ini penting kerana khuatir banjir adalah pemotivasi kuat di banyak rantau, dan telah mengakibatkan empangan graviti dibina dalam misalan empangan lekungan akan menjadi lebih ekonomikal. 
Empangan graviti diklasifikasikan sebagai "pepejal" atau "rongga". Bentuk pepejal lebih meluas digunakan dari dua, walaupun empangan rongga kerap kali lebih ekonomikal dibina. Empangan graviti boleh juga diklasifikasikan sebagai "alirlebihan" (laluan tumpah) dan "bukan-alirlebihan." Empangan Grand Coulee adalah empangan graviti pejal dan Empangan Itaipu adalah empangan graviti rongga.
Dengan ketinggian 285m empangan graviti tertinggi di dunia adalah Empangan Grande Dixence di Switzerland.

Empangan lekungan

Dalam empangan lekungan, kestabilan didapati dengan penggabungan dari lekungan dan perbuatan graviti. Jika muka hulu menegak keseluruhan berat dari empangan harus dibawa ke tapak oleh graviti, manakala pengedaran dari yang biasa tekanan hidrostatik antara menegak penyangga dan perbuatan lekungan akan bergantung kepada kerasan dari empangan pada arah menegak dan memanjang. Apabila muka hulu dicerunkan pengedaran ini menjadi lebih rumit. Komponen biasa dari berat gelang lekungan mungkin diambil oleh perbuatan lekungan, manakala tekanan hidrostatik biasa akan diedarkanseperti diterangkan di atas. Untuk empangan jenis ini, sokongan tegas dipercayai pada abutmen (samada dinding tepi sagang atau ngarai) merupakan yang lebih penting. Tempat yang paling sesuai untuk empangan lekungan adalah ngarai sempit dengan dinding tepi curam yang mengandungi batu suara. Keselamatan dari empangan lekungan bergantung kekuatan dinding hujung abutmen, maka itu tidak hanya patut lekungan menjadi baik diduduki pada dinding tepi tetapi juga watak batu patut berwaspada diperiksa. 
Dua jenis empangan lekungan-satu dalam kegunaan, iaitu empangan sudut-keterusan dan radius-keterusan. Jenis keterusan-radius mengambil radius muka sama pada semua peringkat empangan, yakni saluran menjadi lebih sempit kearah bawah empangan yang sudut tengah disubtenkan oleh muka empangan menjadi lebih kecil. Empangan Jones Falls, di Kanada, merupakan empangan keterusan-radius. Dalam empangan keterusan-radius, juga dikenali sebagai empangan radius berbagai, sudut subtenkan ini disimpan satu keterusan dan pelbagaian dalam jarak antara abutmen pada pelbagai peringkat diambil kisah dengan membezakan radii. Empangan keterusan-radius lebih kurang lazim berbanding empangan keterusan-sudut. Empangan Parker merupakan empangan lekungan keterusan-sudut.
Jenis sama adalah kelekungan-duaan atau empangan cangkerang-nipis. Empangan Wildhorse dekat Mountain City, Nevada di Amerika Syarikat adalah contoh jenis ini. Cara pembinaan ini mengurangkan kadar konkrit yang diperlukan untuk pembinaan tetapi memindahkan banyak muatan besar ke tapak dan abutmen. Penampilannya sama kepada empangan lekungan-satu tetapi dengan penegak-kelekungan yang berbeza kepadanya baik juga memberikannya penampilan samar dari kanta cekung seperti dilihat dari hilir.
Empangan lekungan-multi terdiri dari sebilangan empangan lekungan-satu dengan banyak konkrit sagang sebagai penyokong abutmen. Empangan lekungan-multi tidak memerlukan banyak sagang seperti jenis graviti, tetapi memerlukan tapak batu yang baik kerana muatan sagang adalah berat. Lihat Kejuruteraan Geoteknikal.

Empangan besi

Empangan besi adalah jenis empangan ringkasnya diujikaji dengan sekitar pusingan abad ke-19-20 iaitu menggunakan plating besi (pada suatu sudut) dan bim bearing muatan sebagai struktur. Bertujuan sebagai struktur kekal, empangan besi merupakan ujikaji (dikatakan gagal) untuk menentukan jika satu teknik pembinaan akan difikirkan yang lebih murah berbanding tukangan, konkrit atau kerjabumi, tetapi lebih kuat dari empangan jerami. hanya dua contoh tinggal di AS.

Empangan simpanan

Satu empangan simpanan adalah penghadang (biasanya sementara) yang dibina untuk mengeluarkan air dari suatu kawasan yang biasanya ditenggelamkan. Dibuat biasanya dari kayu, konkrit atau helaian besi longgokan, empangan simpanan digunakan untuk membenarkan pembinaan pada tapak dari empangan kekal, jambatan, dan struktur sama. Apabila projek ini siap, empangan simpanan mungkin dirobohkan atau dibuang. Lihat juga tambak dan dinding pengekal.

Empangan Beaver

Beaver membuat empangan utamanya dari liat dan stik untuk membanjiri kawasan berhabitat khusus. Dengan membanjiri satu sekeping tanah, beaver boleh belayar di bawah atau dekat permukaan dan tinggal relatifnya tersembunyi baik atau dilindungi dari pemangsa. Rantau dibanjiri juga membenarkan beaver berkemasukan ke makanan, terutamanya semasa musim sejuk.

Laluan tumpah

Satu laluan tumpah adalah seksyen empangan yang direka untuk benarkan air dari bahagian hulu empangan ke bahagian hilir. Banyak laluan tumpah mempunyai pintu pagar banjir yang direka untuk mengawal aliran melalui laluan tumpah.
Satu laluan tumpah khidmat atau laluan tumpah utama benarkan aliran biasa. Suatu laluan tumpah bantuan melepaskan aliran dalam kapasiti dari laluan tumpah khidmat. Suatu, laluan tumpah kecemasan direka untuk keadaan ekstrem, seperti kerosakan serius dari laluan tumpah khidmat. Satu laluan tumpah plag-fius adalah tambak rendah direka menjadi ataslebihan dan dibasuh keluar untuk suatu peristiwa banjir besar.
Sebarang keronggaan atau kegolakan dari aliran air atas laluan tumpah perlahannya menghakis permukaan basah empangan.
Untuk mengurangkan yakni hakisan (terutamanya dengan peringkat air maksimum pada jambul), muka hilir dari laluan tumpah biasanya membuat suatu lengkuk kumai.
Ia merupakan rekaan tidak memadai dari laluan tumpah yang menyebabkan ataslebihan dari suatu empangan yang menyebabkan Banjir Jonston teramat terkenal.

kesan pada alam sekitar

(Sumber: Canadian Geographic)
Lebih dari separuh dari sungai dunia terbesar telah diempangankan, mengawal dan membanjiri kira-kira 400,000 kilometer persegi tanah seluruh dunia. Pengalihan ini mempunyai kesan pada berbagai ekosistem dan habitat seluruh dunia, menggantikan mereka dengan struktur seragam dan waduk dan unggulnya mengubah cara bak kata lain keseimbangan, kestabilan fungsi ekosistem.

Aliran arus

Kehidupan satu sungai rapat dikait kepada aliran arusnya yang selalu berubah. Mengempangankan satu sungai dan ubahkan corak alirannya menjana sebilangan kesan fizikal dan biologikal. Gangguan aliran sungai menghalang arus dan memberi kesan habitat air semulajadinya.
Salah satu dari kesan terbesar satunya kekurangan arus ada pada sungai adalah aliran sedimen, yang biasanya dibawa ke bawah sungai oleh arus. Apabila diperangkap oleh satu empangan, sedimen dihalang dalam waduk dan tenggelam ke bawah manakala air jelas mengandungi amat sikit sedimen dilepaskan ke bawah sungai.
Lebihan masa, bahan mudah hakis dari dasar sungai dibawa keluar dengan tiada sedimen didepositkan untuk menggantikannya. Ini membiarkan satu dasar arus berbatu, mengakibatkan habitat lebih miskin untuk fauna akuatik.

Penghalang kepada pemindahan

kesan yang paling nyata dan ketara dari empangan yakni mereka mensisa sungai dan buat pemindahan sukar untuk ikan dan hidupan akuatik lain. Spesies seperti salmon dan belut, yang berpindah untuk beranak, mungkin tidak sampai ke destinasi mereka atau mungkin mendapat kecederaan atau kematian semasa kembara melalu turbin atau atas laluan tumpah. Ikan yang tidak sampai melalui selalunya terbingung dan menjadi lebih terdedah kepada pemangsa.
Sesetengah empangan dilengkapi dengan struktur laluan ikan, atau tangga ikan, untuk cuba meampung pemindahan hidupan akuatik sungai. Soalan telah dikemukakan samada tangga ikan sebenarnya amat stres untuk ikan dewasa dan mengurangkan peluang mereka untuk beranak secara berjaya.

Kesan mutu air

Apabila air dipegang dalam air dari suatu empangan, mutu air memberi kesan dalam beberapa cara, perkembangan yang bergantung kepada berapa lama ia dipegang di sana.
Rekaan mulaan dari waduk pada dataran banjir menenggelamkan sayuran dan tanah yang sudah ada, menyebabkan banyak bahan organik untuk mereput lebihan masa yang boleh mengurangkan oksigen dari bekalan air.
Pembangunan dari waduk dalam akan hampir selalu membawa kepada stratifikasi thermal semasa bulan musim panas. Air dipanaskan oleh matahari membentuk satu lapisan panas atas dipanggil Epilimnion iaitu lancar dioksigenkan. Saiz dari air dipegang dalam lapisan sejuk tak campur yang, lebih rendah, Hipolimnion. Air sejuk ini menerima relatifnya sikit cahaya, tiada hubungan dengan udara dan selalu kurang dalam oksigen. Sempadan antara dua lapisan ini adalah thermocline.
Menara lukis-luar atau sluis dalam empangan membebaskan air dari Hipolimnion ke dalam sungai hilir, air dinyahcas mungkin anehnya sejuk dan mungkin rendah dalam oksigen dan tinggi dalam logam seperti Mangan. Semua sifat ini boleh memberi kesan serius merugikan pada sungai dari biota normal.
Raksa yang boleh wujud pada peringkat amat rendah dalam tanah, mungkin diubahkan oleh bakteria ke dalam raksa methyl setelah tanah ini dibanjiri jika keadaan benthik menjadi banyaknya anoksik. Raksa methyl adalah toksin berganda kepada spesies vetebrata dan mungkin memasuki rantai makanan dari penggunaan ikan dari waduk. Keadaan seumpama teorinya boleh jadi tetapi amat jarang dalam amalan.