brana

brana, građevina izgrađena preko riječne doline ili korita radi iskorištavanja vodene mase; rjeđe se naziva pregrada. Branom se stvara akumulacijsko jezero, kojemu je namjena regulacija vodnog režima radi učinkovitije obrane od poplava i korištenja vode za vodoopskrbu, natapanje, proizvodnju električne energije, plovidbu i rekreaciju.

Osnovni su dijelovi brane: tijelo, preljev, ispusti i slapišta. Tijelo brane preuzima tlak vode i druge sile koje djeluju na branu i prenosi ih preko temeljne površine na dno i bokove riječne doline ili korita. Gornji dio tijela završava krunom brane, a to je najviša površina brane, obično poslužna cesta ili pješačka staza. Donji i bočni dijelovi tijela učvršćeni su u dno i bokove riječne doline ili korita, a završavaju temeljnom površinom, što je najniža površina brane. Preljevi su smješteni na najvišoj koti akumulacijskog jezera i služe za evakuaciju poplavnih voda iz jezera u riječno korito. Tako se kruna brane štiti od prelijevanja. Voda se preko preljeva može prelijevati slobodno ili je prelijevanje kontrolirano zapornicama. Preljevi s otvorenim odvodnim koritom smještaju se na tijelo brane ili bok akumulacijskog jezera, a preljevi s uspravnim preljevnim oknom i vodoravnim odvodnim tunelom smještaju se unutar akumulacijskog jezera. Ispusti služe za pražnjenje akumulacijskog jezera, za iskorištavanje vode iz jezera, a kroz njih se može iz jezera ispirati i nataloženi nanos. Za kontrolu ispuštanja vode kroz ispuste služe zapornice. Ispusti prolaze kroz tijelo brane ili bočni dio pregradnoga mjesta brane. Slapišta služe za rasipanje energije vodenoga mlaza koji prelazi preko preljeva ili kroz ispust, čime se sprječava razaranje riječnoga korita i potkopavanje temelja brane. To su bazeni kojima su odvodna korita preljeva i ispusta spojena s prirodnim koritom rijeke. Po potrebi se uz brane grade i korita za propuštanje drva, riblje staze, brodske prevodnice i druge građevine, kojima je svrha da omoguće one korisne funkcije rijeke što ih je brana presijecanjem vodenog toka onemogućila. Radi praćenja stanja brane i poduzimanja mogućih mjera kako bi se spriječila oštećenja ili rušenje brane, stalno se promatraju sva zbivanja u vezi s branom i njezinim okolišem (pomaci i naprezanja brane i temeljnog tla, meteorološke i hidrološke prilike, seizmološka djelovanja).

Prema veličini i složenosti gradnje, brane se dijele na velike i ostale. Velike brane jesu one koje su više od 15 m (mjereno od najniže točke temeljne površine do krune) i brane visine između 10 i 15 m, koje zadovoljavaju barem jedan od sljedećih uvjeta: kruna dulja od 500 m, obujam akumulacije dobivene gradnjom brane veći od 1 mil. m³, najveća poplavna voda koja se propušta preko preljeva brane veća od 2000 m³/s, posebno složeni uvjeti temeljenja brane, brana netipičnog rješenja. Prema načinu gradnje i materijalu, brane se dijele na nasute, betonske i zidane kamenom, koje su danas vrlo rijetke.

Nasuta brana

Nasuta brana načinjena je od prirodnog materijala iskopanog uglavnom u blizini gradilišta (glina, šljunak, pijesak, kamen i sl.). To je najstarija poznata vrsta brana, a gradila se i prije više tisuća godina. Uz prikladnu pripremu temelja, osiguranje vododrživosti i hidraulične stabilnosti temeljnog tla može se primijeniti na svim tlima. Vododrživost se ostvaruje primjenom materijala koji slabo propušta vodu ili ugradnjom vodonepropusna dijela u tijelo brane (jezgra), ili pak na uzvodnu kosinu. Uzvodna se kosina osigurava od djelovanja valova kamenom ili drugom oblogom, a nizvodna od djelovanja erozije od oborinske vode zatravljivanjem ili kamenom oblogom. Da se osigura hidraulična stabilnost, tijelo brane sadrži drenažni sustav. Iz sigurnosti se preljev i ispusti izvode pretežno izvan brane.

Betonska brana

Betonska brana može se graditi od običnog i armiranog betona. Postoje tri osnovna tipa velikih betonskih brana: gravitacijske, lučne i raščlanjene.

Gravitacijska brana

Gravitacijska brana suprotstavlja se vlastitom težinom tlaku vode, pa zato tijelo brane ima velik obujam i vrlo širok temelj. Osnovni je oblik poprečnog presjeka gravitacijske brane trokut. Temelji se na dobrome temeljnom tlu, najčešće na stijeni, a na šljunku se mogu temeljiti brane manjih visina. Vododrživost akumulacije i smanjenje tlaka vode na temeljnu površinu ostvaruje se injekcijskom zavjesom na uzvodnoj strani brane, a katkad i odvodnjom bunarima izvedenima neposredno nizvodno od injekcijske zavjese. Radi praćenja stanja brane i mogućnosti dopunskog injektiranja, izvode se kontrolne (injekcijske) galerije po konturi temeljne površine na uzvodnoj strani. Na branama višima od 40 m grade se i vodoravne kontrolne galerije na približno svakih 25 do 40 m visine. Najčešće se preljev i ispusti izvode na samoj brani, odnosno u tijelu brane. Kako bi se smanjila dopunska naprezanja zbog stezanja betona, ugrađivanje se provodi u blokovima (15 do 20 m) koji se spajaju brtvama, tijekom građenja hlade se agregat i voda, a gradi se i od betona koji razvija manju hidratacijsku toplinu.

Lučna brana

Lučna brana mnogo je tanja; građena je kao zakrivljena vitka ploča učvršćena za okolni teren, tako da se veći dio opterećenja usporenom vodom prenosi na bokove doline, gdje je brana oslonjena i vezana o čvrste stijene. Lučnom se branom pregrađuju uske doline s dobrim uvjetima temeljenja. Na osnovi omjera debljine brane u nožici i visine brane razlikuju se tankostjena (< 0,2), debelostjena (0,2 do 0,4) i lučno-gravitacijska brana (0,4 do 0,6). Tankostjene lučne brane grade se od armiranog, a ostale od običnog betona koji se armira samo u oslabljenim presjecima (preljev, ispusti, galerije i sl.). Radi praćenja stanja brane i mogućnosti dopunskog injektiranja, izvode se kontrolne galerije kao i kod gravitacijske brane. Preljev i ispusti izvode se najčešće na samoj brani, odn. u tijelu brane.

Raščlanjena brana

Raščlanjena brana često se gradi u širokim dolinama. Taj se tip brane sastoji od teških stupova (kontrafora) temeljenih u koritu doline, koji se na uzvodnoj strani proširuju u glave stupova ili je na njih oslonjena uzvodna konstrukcija od ploča, niza manjih lukova ili kupola. Rade se na dobrome temeljnom tlu.

Posebna vrsta brane, nazvana pokretnom, ima pokretne dijelove, zapornice, kojima se u cijelosti ostvaruje uspor vode. Zapornicama se u akumulacijskom jezeru zadržavaju mali i srednji protoci, a poplavne se vode podizanjem zapornice propuštaju kroz branu. Betonska konstrukcija služi samo za oslanjanje zapornica i spoj s bočnim nasutim dijelovima brane. Te su brane manje visine, koja je ograničena mogućnostima izvedbe zapornice. Grade se često na nizinskim dijelovima rijeka na kojima se, uz pokretnu branu smještenu u koritu rijeke, akumulacijsko jezero ostvaruje popratnim nasipima uzduž riječnoga korita.

U Hrvatskoj je izgrađeno 30 velikih brana. Najstarija je brana Bajer, visine 15 m, izgrađena 1951. na rijeci Ličanki u sklopu hidroenergetskog sustava Vinodol. Najviša je brana Sklope, visine 81 m, izgrađena 1967. na rijeci Lici u sklopu hidroenergetskog sustava Senj. Najveći protočni kapacitet preljeva, 5600 m³/s, ima brana Dubrava na rijeci Dravi, izgrađena 1989., a najveći protočni kapacitet temeljnog ispusta, 220 m³/s, ima brana Peruća, visine 65 m, izgrađena na rijeci Cetini 1960. u sklopu hidroenergetskog sustava Cetine. Tom je branom ostvareno po obujmu i po ploštini najveće akumulacijsko jezero u Hrvatskoj (obujam 565 × 10⁶ m³, ploština 20,1 × 10⁶ m²). Posljednja je u Hrvatskoj izgrađena brana Lešće 2010. na rijeci Dobri; visine je 53 m, a duljine 180 m. Ukupni obujam svih akumulacijskih jezera ostvaren izgradnjom brana iznosi 1039,6 × 10⁶ m³, a ploština 82,5 × 10⁶ m².

Osnovne značajke nekih velikih brana u Hrvatskoj

* P pokretna brana, BG betonska gravitacijska, L lučna, NK nasuta kamena, NZ nasuta zemljana