БРАНЕ

БРАНЕ, хидротехничке грађевине које преграђују долине река, стварајући узводно вештачка језера, акумулације. Вода из акумулација се користи за потребе насеља и индустрије, производњу електричне енергије и наводњавање. Акумулације смањују поплавне таласе, задржавају речни нанос, служе као резервоари воде за хидроелектране и стварају услове за пловидбу, туризам и рекреацију. Сматра се да је најстарија б. на свету „Јава", саграђена око 3.000 г. п.н.е. близу истоименог града, на реци Раџил у Јордану. Б. од земље и камена, изграђене у IV и III миленијуму у Египту, служиле су за водоснабдевање и наводњавање. Једну од њих, камену б. „Кошејш", висине 15 м и дужине 450 м, која је саграђена око 2900. г. п.н.е. ради заштите града Мемфиса од поплава, описао је грчки историчар Херодот 430. г. п.н.е. Б. су грађене пре нове ере у Јемену, Грчкој, Турској, Израелу, Ираку, Мексику, Кини, Шри Ланки, Судану, Индији, Сирији, Ирану, Шпанији, Јапану и у другим земљама. Процењује се да данас у свету има преко 500.000 б., од којих више од 45.000 са висином преко 15 м. Највише б. од земље и камена су „Нурек" (300 м, 1980) и „Рогун" (330 м) у Таџикистану и „Алберто Лерас" (243 м, 1989) у Колумбији. Највеће бетонске б. су „Гранд Диксанс" (285 м, 1961) у Швајцарској, „Ингури" (272 м, 1980) у Грузији и „Данијел Џонсон" (214 м, 1968) у Канади. Највише земљаног материјала је уграђено у б. „Нова Кoрнелија" (209.500.000 м3, 1973) у САД, а највише бетона у „Гранд Кули" (7.000.000 м3, 1942) у САД. Највеће акумулације у свету су „Кариба" (180·109 м3, 1959) на граници Зимбабвеа и Замбије, „Братск" (169·109 м3, 1964) у Русији и „Високи Асуан" (162·109 м3, 1970) у Египту.

Наша најстарија б. „Мала брана", висине 4 м, саграђена је 1900. на реци Ђетињи код Ужица. Међу наше прве б. спадају „Моравица" (12 м, 1904) на истоименој реци у Ариљу и „Гамзиград" (5 м, 1909) на Црној реци код Зајечара. У периоду између два светска рата изграђене су б. „Сићево" (8 м, 1927) на реци Нишави код Ниша, „Велика брана" (21,5 м, 1928) на Ђетињи код Ужица, „Темштица" (5 м, 1938) на Темштици код Пирота и „Грошница" (43,7 м, 1938) на истоименој реци код Крагујевца. Подаци о значајним б. изграђеним после II светског рата у Србији налазе се у Табели 1. Српски пројектанти и извођачи учествовали су у изградњи б. у многим земљама широм света. Највеће б. које су саградили у земљама бивше Југославије су: „Мратиње" (220 м, сл. 1), „Отиловићи" (59 м), „Ливеровићи" (46 м), „Сливље" (28 м) и „Слано" (23 м) у Црној Гори; „Матка" (38 м), „Глажња" (80,8 м), „Маврово" (62 м), „Глобочица" (90 м), „Тиквеш" (114 м), „Калиманци" (92 м) и „Турија" (93 м) у Македонији и „Гранчарево" (123 м), „Бајина Башта" (90 м), „Вишеград" (80 м), „Зворник" (42 м), „Бочац" (66 м) и „Модрац" (33 м) у Босни и Херцеговини.

Класификација б. врши се према материјалима од којих се граде (земља, камен и бетон), висини, типу конструкције и намени акумулације. Б. од земље и камена називају се насутим б. Према начину преношења оптерећења на темеље, постоје гравитационе б. (насуте, или бетонске), које се сопственом тежином (и тежином уграђене опреме) одупиру оптерећењу; лучне б., које се граде од бетона и лучним деловањем преносе оптерећење на бокове долине и контрафорне б., које се граде од армираног бетона и као зид преносе оптерећење на темеље.

Б. од земље се формирају насипањем материјала на водонепропусно тло. Струјање воде кроз тело земљане б. се контролише постављањем дренажних слојева од песка или шљунка (сл. 2). Смањење потиска воде на б. постиже се низом вертикалних или косих бушотина, које се пуне водонепропусним материјалима (глином, цементом и разним мешавинама), тако да се формира „инјекциона завеса". Земљане б. обавезно имају бетонске преливе за одвођење великих вода.

Б. од камена су конструктивно сличне земљаним б., с том разликом што им је тело од крупног ломљеног камена (сл. 3), уз неопходно глинено језгро са заштитним филтерима од песка и шљунка, а могу имати засторе од водонепропусног материјала (бетона, асфалт-бетона, челика и др.), као и инјекционе завесе. У изради насутих б., могуће су и комбинације материјала -- камена и земље.

Гравитационе бетонске б. се сопственом тежином одупиру потиску воде и другим утицајима. Темеље се на стеновитом тлу или на добро збијеном шљунку и песку, а граде се од слабо водопропусног бетона. Оне су или без већих шупљина у телу б., осим инјекционе галерије и галерија за дренирање и осматрање (сл. 4 и 11) или с великим отворима ради смештаја хидроелектране, када се зову „олакшане гравитационе б." (сл. 9).

Лучне бетонске б. су конструкције које лучним деловањем преносе највећи део спољашњих оптерећења на бокове долина (сл. 5 и 6).

Контрафорне бетонске б. састоје се од низа масивних носача (контрафора) на које су ослоњене бетонске плоче (сл. 7) или лучни сводови. Масивне контрафорне б. се називају и олакшаним гравитационим б. с масивним контрафорима (сл. 8).

Хидротехнички објекти везани за б. У склопу б. гради се низ хидротехничких објеката као што су: преливи и испусти за одвођење великих вода, опточни тунели, водозахватне грађевине, бродске преводнице и др. (→ Хидротехничке грађевине).

Б. у Србији. Изграђено је око 180 б., од којих преко 70 спада у категорију високих б. Подаци за најзначајније б. налазе се у Табели 1. По изузетним својствима издвајају се б. „Бајина Башта" и б. Хидроенергетског и пловидбеног система (ХЕПС) „Ђердап I" и „Ђердап II" .

Б. „Бајина башта". Миладин Пећинар је још 1940. дао идејно решење високе б. „Перућац" на Дрини. Четврт века касније, према пројекту израђеном у предузећу „Енергопројект" (главни пројектант Александар Божовић), завршена је изградња масивне контрафорне б. „Бајина Башта", која је у то време била седма по висини контрафорна б. у свету (сл. 8 и 9). Изградња, коју је обавило предузеће „Хидротехника" из Београда, захтевала је ископ од близу 1,5 милион м^3^ стене и уградњу око милион м^3^ бетона. Преградивши долину Дрине око 14,5 км узводно од насеља Бајина Башта, б. је створила акумулацију дугу око 50 км са запремином од око 340 милиона м^3^ воде. На б. се налази прелив капацитета 10.600 м^3^/с, са пет преливних поља с уставама (сл. 8). Хидроенергетски систем „Бајина Башта", са годишњом производњом од око 1.600 GWh, има у свом склопу и реверзибилну хидроелектрану (РХЕ). У периоду најмање потрошње енергије, РХЕ „Бајина Башта", која се налази непосредно низводно од б. „Бајина Башта", пумпа воду на висину од преко 600 м, у акумулацију „Лазићи". Ова акумулација је формирана на реци Бели Рзав изградњом највише б. у Србији, насуте бране „Лазићи" (Табела 1). У дневним периодима највеће потрошње вода из акумулације „Лазићи" се користи за производњу вршне електричне енергије, тако што се најпре гравитацијом доводи до РХЕ „Бајина Башта", а потом у акумулацију „Бајина Башта".

Б. „Ђердап I". Највећа српска преливна гравитациона б. (Табела 1) налази се на Дунаву, узводно од Кладова, и представља главни објекат ХЕПС-а „Ђердап I". Државна граница између Србије и Румуније дели је на две идентичне целине (сл. 10). Српски део б. је пројектован у предузећу „Енергопројект" из Београда (главни пројектант Вукадин Ђорђевић), док је румунски део пројектован у Институту за студије и хидроенергетско пројектовање из Букурешта. Главни извођачи грађевинских радова на нашем делу б. била су предузећа „Хидротехника" и „Југофунд" из Београда и „Хидроградња" из Сарајева. Грађевинска висина б. „Ђердап I" је 74 м. Дужина је 1.278 м и састоји се од преливног дела (441 м), две електране с темељним испустима (428 м), две преводнице (106 м) и две насуте б. ван речног корита (303 м) (сл. 10 и 11). Преливни део б. има 14 поља од по 25 м ширине, с дводелним уставама висине 14,86 м (сл. 12). Омогућава пропуштање великих вода до 15.400 м^3^/с. Б. „Ђердап I" је створила услове за несметану пловидбу, која је, до изградње ове б., у Ђердапској клисури била веома отежана. Захваљујући ХЕПС-у „Ђердап", Дунав низводно од Београда има статус међународног пловног пута највише VII категорије (→ Пловни путеви и пристаништа). Преводнице, које омогућавају бродовима савладавање разлике нивоа настале преграђивањем водотока, двостепене су, што значи да имају по две коморе у низу (сл. 10), од којих једна служи за савладавање висинске разлике од 17,5 м, а друга 17 м. Б. ХЕПС „Ђердап I" је међу највећим гравитационим б. у свету, што доказује биланс извршених радова. У њу је уграђено око 3,5 милиона м^3^ бетона, а количина земљаних радова (ископа и насипа) достиже 22,5 милиона м^3^. Уграђено је око 190.000 т металних конструкција и 68.600 т разне опреме. Укупна инсталисана снага хидроелектране „Ђердап I" износи 2.050 МW при инсталисаном протицају од 8.700 м^3^/с и средњем паду (разлици нивоа воде узводно и низводно од б.) од 27,17 м. Годишња производња електричне енергије креће се од 9.000 до 11.500 GWh (→ Хидроенергетика).

Б. „Ђердап II". Изградња ХЕПС-а „Ђердап II" започета је 1977, а завршена 1987. Грађевински пројекат је израђен у Институту за студије и хидроенергетско пројектовање из Букурешта и у предузећу „Енергопројект" из Београда (одговорни пројектанти Вукадин Ђорђевић и Мирјана Туцовић), док су извођачи радова били из Румуније. Српска страна обавила је послове на заштити приобаља. За разлику од постројења „Ђердап I", постројење „Ђердап II" има асиметричан положај, а чине га две преливне б., две електране и две преводнице (сл. 13). Српска преливна б., висине 43 м, састоји се од преливног прага у виду масивне бетонске плоче, шест стубова од по 6 м дебљине и седам преливних поља отвора по 21 м, са сегментним уставама (сл. 14 и 15).

Обе б. (српска и румунска) са укупно 14 преливних поља, обезбеђују одржање успора у акумулационом језеру до кота нивоа које су одређене правилима експлоатације система и евакуације леда и великих вода. Велике воде се пропуштају подизањем, сегментних устава (сл. 15), од којих је свака димензија 21×15 м, с покретним делом на врху („клапном") за фину регулацију протока. Пропусна моћ преливних б. је око 13.000 м^3^/с.

Српску преливну б. везује с обалом непреливна насута земљана б. дужине око 350 м, с вертикалним бетонским зидом дебљине 0,6 м, као заптивним елементом. Узводна и низводна косина ове б. заштићене су каменом и/или бетонском облогом. Непреливну б. пресецају два објекта: преводница с комором димензија 310×34 м, која омогућава бродовима савладавање висинске разлике до 12,5 м, и накнадно изграђена хидроелектрана. Преко круне непреливне б., чија је кота 2,5 м изнад нормалног нивоа у језеру, изграђен је приступни пут на стубовима. Обе електране ХЕПС-а „Ђердап II", са 16 агрегата укупно инсталисане снаге од 432 МW и протоком од 6.800 м^3^/с, користећи средњи пад од 7,45 м, производе годишње у просеку 2.500 GWh електричне енергије (→ Хидроенергетика).

ЛИТЕРАТУРА: М. Верчон (ур.), Dams in Yugoslavia / Barrages en Yougoslavie, Југословенски комитет за високе бране, Бг 1971; Група аутора, Неимари Ђердапа 1964--1971, Бг 1972; П. С. Петровић, Хидротехничке конструкције. Део 3. Бране, Бг 2005.

П. С. Петровић