Causes of Dam Failures – Penyebab Keruntuhan Bendungan

Dam failures – Keruntuhan Bendungan

Taken from University of Calgary’s article

A dam failure is simply an uncontrolled release of water from a reservoir through a dam as a result of structural failures or deficiencies in the dam. Dam failures can range from fairly minor to catastrophic, and can possibly harm human life and property downstream from the failure.

Figure 1. The amount of water held back by a dam makes their failure catastrophic.

Dam failures can be extremely harmful, especially because dams are considered “installations containing dangerous forces” under International Humanitarian law. This is because of the immense destruction that can occur with a dam breach. Throughout history, a large number of dam failures have caused immense property damage when floodwaters destroy infrastructure. In addition, ecosystems and habitats are destroyed as a result of waters flooding them. Along with this, dam failures over the years have taken thousands of lives. The older that dams get, the more potential exists for catastrophic dam failures.

Causes

There are four major causes of dam failures, they include:

• Overtopping: These failures occur as a result of poor spillway design, leading to a reservoir filling too high with water, especially in times of heavy rainfall. Other causes of this type of failure include settling of the crest of the dam or spillway blockage.
• Foundation defects: These failures occur as a result of settling in the foundation of the dam, instability of slopes surrounding the dam, uplift pressures, and seepage around the foundation. All of these failures result in structural instability and potential dam failure.
• Piping and seepage failures: These failures occur as a result of internal erosion caused by seepage and erosion along hydraulic structures such as the spillways. As well, erosion as a result of animal burrows and cracks in the dam structure contribute to these failures.
• Conduit and valve failure: These failures occur as a result of problems with valves and conduits.

Other dam failures arise as a result of other miscellaneous causes. Many dam failures are also secondary results of other natural disasters such as earthquakes, landslides, extreme storms, or heavy snow-melt. Other causes include equipment malfunction, structural damage, and sabotage.

Notable Failures

Worldwide there have been many dam failures, resulting in varying severity of damage—from destructing properties to deaths. The list of examples below is not comprehensive but rather serves as an indicator of how dams can fail and how these failures can cause damage.

Banqiao Dam

Figure 2. The Banqiao dam after failure.

The Banqiao Reservoir Dam (along with 63 other dams) in the Henan province of China failed in 1975, killing an estimated 171 000 people (although some reports suggest the number could be as high as 230 000). When the dam failed, it destroyed the homes millions of people and is considered the largest dam failure in history.

In August 1975, the region experienced an extreme flood, resulting in quantities of water falling that had not been considered during the construction of the dam. More than a year’s worth of rain fell in only 24 hours, and the dam failed on August 8. Early on August 8, the dam was breached and 700 million cubic meters of floodwater was released, flooding communities and homes downstream. After this burst, a chain reaction began and the other 61 reservoirs located in the area collapsed—releasing another six billion cubic meters of floodwater. The water covered an area equal to 10 000 square kilometers. The failure to plan and account for extreme floodwaters resulted in the immediate death of 26 000 as a result of the water itself. 145 000 more people died as a result of epidemics and famine following the flood.

Sayano–Shushenskaya Dam

A turbine in the Sayano–Shushenskaya dam in Khakassia, Russia broke apart violently on August 17, 2009, causing significant damage. The turbine hall and engine room flooded, destroying 9 of the 10 turbines and collapsing the ceiling of the turbine hall. A total of 75 people were killed. This led to significant power failures in the local area.

The cause of the incident was reported to be unsafe vibrations coming from one of the turbines, which caused the turbine to break apart violently. Water that had been entering the turbine, flooded the turbine hall—flooding the room and levels below. The ceiling of the hall also broke apart from the impact from the turbine. At this point, power failed in the power station resulting in a blackout. Steel gates to the water intake pipes of the turbines were manually closed and spillways were opened to prevent more damage.

Teton Dam

Figure 3. The reservoir emptying through the Teton dam.

The Tenton dam near Idaho Falls failed completely on June 5, 1976, releasing the contents of its reservoir. This failure began with a large leak near the right abutment of the dam. The dam failed just as it was being completed and filled for the first time. After the first leak was noticed, a wet spot developed on the face of the dam from seepage coming in from the abutment rock. The material began to slough off and erosion continued on the embankment. The water escaping increased as the hole grew and attempts to fill the hole failed. The dam breached when the crest of the embankment fell and a wall of water surfed through. 40% of the dam embankment was lost, and the powerhouse was completely submerged in debris. It released nearly 400,000 cubic meters of water, then flooded farmland and towns downstream with the eventual loss of 14 lives, directly or indirectly, and with a cost estimated to be nearly $1 billion.

Free translation:

Keruntuhan bendungan

Gambar 1. Jumlah air yang tertahan oleh bendungan membuat kegagalan mereka menjadi bencana.

Kegagalan atau keruntuhan bendungan hanyalah pelepasan air yang tidak terkendali dari reservoir melalui bendungan sebagai akibat dari kegagalan atau kelemahan struktural di bendungan.  Kerusakan bendungan dapat berkisar dari yang sangat kecil hingga bencana, dan mungkin dapat membahayakan kehidupan manusia dan properti di bagian hilir dari kegagalan tersebut.

Kegagalan bendungan bisa sangat berbahaya, terutama karena bendungan dianggap sebagai sebuah “instalasi yang mengandung kekuatan berbahaya” di bawah hukum Humaniter Internasional. Hal ini disebabkan karena kehancuran besar yang dapat terjadi pada kerusakan bendungan. Sepanjang sejarah, sejumlah besar kerusakan bendungan telah menyebabkan kerusakan properti yang sangat besar ketika air banjir menghancurkan infrastruktur. Selain itu, ekosistem dan habitatnya hancur akibat air membanjiri mereka. Seiring dengan ini, kegagalan bendungan selama bertahun-tahun telah merenggut ribuan nyawa. Semakin tua bendungan, semakin besar potensi kegagalan bendungan katastropik.

Penyebab

Ada empat penyebab utama kegagalan bendungan, yaitu:

1. Limpasan: Kegagalan ini terjadi akibat desain spillway yang buruk, menyebabkan reservoir mengisi air terlalu tinggi, terutama di saat hujan deras. Penyebab lain dari jenis kegagalan ini termasuk penyelesaian puncak bendungan yang tidak sempurna atau penyumbatan spillway.
2. Cacat fondasi: Kegagalan ini terjadi sebagai akibat dari lemahnya pemadatan/penguatan fondasi bendungan, ketidakstabilan lereng di sekitar bendungan, tekanan pengangkatan, dan rembesan di sekitar fondasi. Semua kegagalan ini menghasilkan ketidakstabilan struktural dan potensi kegagalan bendungan.
3. Kegagalan perpipaan dan rembesan: Kegagalan ini terjadi sebagai akibat dari erosi internal yang disebabkan oleh rembesan dan erosi di sepanjang struktur hidrolik seperti spillways. Selain itu, erosi akibat liang dan retakan hewan pada struktur bendungan berkontribusi terhadap kegagalan ini.
4. Kegagalan saluran dan katup: Kegagalan ini terjadi sebagai akibat dari masalah dengan katup dan saluran.

Kegagalan bendungan lainnya muncul sebagai akibat dari penyebab lain-lain. Banyak kerusakan bendungan juga merupakan akibat sekunder dari bencana alam lainnya seperti gempa bumi, tanah longsor, badai ekstrem, atau salju yang mencair. Penyebab lain termasuk kerusakan peralatan, kerusakan struktural, dan sabotase.

Kegagalan yang Terkemuka

Di seluruh dunia telah terjadi banyak kerusakan bendungan, yang mengakibatkan berbagai tingkat kerusakan — dari kerusakan properti hingga kematian. Daftar contoh di bawah ini tidak menyeluruh tetapi lebih berfungsi sebagai indikator bagaimana bendungan dapat gagal dan bagaimana kegagalan ini dapat menyebabkan kerusakan.

Bendungan Banqiao

Gambar 2. Bendungan Banqiao setelah kegagalan.

Bendungan Waduk Banqiao (bersama dengan 63 bendungan lainnya) di provinsi Henan, Cina runtuh pada tahun 1975, menewaskan sekitar 171.000 orang (walaupun beberapa laporan menyatakan jumlahnya bisa mencapai 230.000). Ketika bendungan gagal, hal itu menghancurkan jutaan rumah dan dianggap sebagai kegagalan bendungan terbesar dalam sejarah.

Pada bulan Agustus 1975, wilayah tersebut mengalami banjir yang ekstrem, menghasilkan jumlah air yang jatuh yang belum diperhitungkan selama pembangunan bendungan. Lebih dari satu tahun hujan turun hanya dalam 24 jam, dan bendungan itu gagal pada 8 Agustus. Awal 8 Agustus, bendungan itu dibanjiri oleh 700 juta meter kubik air yang dilepaskan, membanjiri komunitas dan rumah-rumah di hilir. Setelah keruntuhan ini, reaksi berantai dimulai dan 61 reservoir lainnya yang terletak di daerah itu runtuh — melepaskan enam miliar meter kubik air tambahan. Air menutupi area yang sama dengan 10.000 kilometer persegi. Kegagalan untuk merencanakan dan menjelaskan banjir ekstrim mengakibatkan kematian langsung 26.000 sebagai akibat dari air itu sendiri. 145.000 lebih korban jiwa yang meninggal akibat epidemi dan kelaparan setelah banjir.

Bendungan Sayano – Shushenskaya

Turbin di bendungan Sayano-Shushenskaya di Khakassia, Rusia pecah dengan hebat pada 17 Agustus 2009, menyebabkan kerusakan signifikan. Ruang turbin dan ruang mesin membanjiri, menghancurkan 9 dari 10 turbin dan meruntuhkan langit-langit ruang turbin. Sebanyak 75 orang tewas. Ini menyebabkan kegagalan daya yang signifikan di daerah setempat.

Penyebab insiden itu dilaporkan adalah getaran yang tidak aman yang berasal dari salah satu turbin, yang menyebabkan turbin pecah dengan hebat. Air yang telah memasuki turbin, membanjiri aula turbin — membanjiri ruangan dan tingkat di bawahnya. Langit-langit aula juga pecah dari dampak turbin. Pada titik ini, listrik gagal di pembangkit listrik yang mengakibatkan pemadaman listrik. Gerbang baja ke pipa pemasukan air turbin ditutup secara manual dan saluran pembuangan dibuka untuk mencegah lebih banyak kerusakan.

Bendungan Teton

Gambar 3. Pengosongan air Reservoir melalui bendungan Teton.

Bendungan Tenton dekat Air Terjun Idaho gagal total pada tanggal 5 Juni 1976, melepaskan isi reservoirnya. Kegagalan ini dimulai dengan kebocoran besar di dekat penyangga bendungan. Bendungan itu gagal tepat saat sedang selesai dan diisi untuk pertama kalinya. Setelah kebocoran pertama diketahui, titik basah berkembang di muka bendungan dari rembesan yang datang dari batu penyangga. Bahannya mulai mengelupas dan erosi berlanjut di tanggul. Air yang keluar meningkat ketika lubang membesar dan upaya untuk mengisi lubang gagal. Bendungan itu pecah ketika puncak tanggul jatuh dan dinding air pecah dan hanyut. 40% tanggul bendungan hilang, dan pembangkit tenaga listrik itu benar-benar tenggelam dalam puing-puing. Hal ini melepaskan hampir 400.000 meter kubik air, kemudian membanjiri lahan pertanian dan kota-kota di hilir dengan hilangnya 14 nyawa, secara langsung atau tidak langsung, dan dengan kerugian yang diperkirakan mencapai hampir $ 1 miliar.

Pelatihan terkait:

https://cepagram.com/index.php/2019/11/14/one-day-workshop-dam-hydro-power-plant-construction-risks-insurance-puri-denpasar-kamis-26-desember-2019/

Common Fire Hazards for Construction Environments – Bahaya Kebakaran yang Umum Ada di Lingkungan Konstruksi