Erosion

Med erosion menas den ständiga process som nöter ned och transporterar bort berggrund, jordtäcken och av människan skapade konstruktioner. Denna process uppstår av den mekaniska nötning som rinnande vatten, vind, och is i rörelse ger upphov till.
Erosion samverkar tillsammans med vittring, vilken är mer eller mindre nedbrytande på alla typer av material. Vittring är en exogen process, vilket betyder att den har solen som energikälla. Denna process kan delas upp i fysikalisk vittring (frostsprängning, insolation och saltsprängning), kemisk vittring (upplösning, oxidation, och hydrolys) och biologisk vittring (upplösning och rotsprängning).
Rinnande vatten, eller vatten i rörelse är den största orsaken till erosion. Kraften i det framströmmande vattnet över en yta påverkar materialet på ytan beroende på hastigheten hos vattnet och ytans sammansättning. Hur stor påverkan det blir på ett material beror på dess sammansättning. Ett väl sammanbundet material som homogent berg, asfalt eller betong är betydligt mer svåreroderat än ett löst sammansatt som till exempel jordmaterial. Det är i första hand korn, lösa eller svagt sammanbundna, som sticker ut i strömmen mer än andra som påverkas mest och förs bort. Fina korn påverkas innan större korn, men större korn kan även verka skyddande på underliggande finare korn. Vid en låg hastighet så händer inte någonting med ytan, men vid en ökande vattenhastighet börjar kornen att vibrera och flytta sig med små steg. Allteftersom hastigheten ökar börjar kornen att rulla efter bottenytan för att tillslut slammas upp och svävande föras bort av det strömmande vattnet. Hur stor erosionen är vid en konstant vattenström är även beroende av kornstorleksfördelningen och kornens form. För de minsta partiklarna kommer även kohesionens inverkan in. Detta samband kan förenklat beräknas genom att gränshastigheten i m/s är proportionell mot kvadratroten ur korndiametern i mm, dock tas ingen hänsyn till adhesionen hos finkorniga jordarter och vattendjupet. Därmed kan konstateras att kornen med en fraktion mellan 0,1-0,5 mm är de mest lätteroderade.
Erosion av vågor ger effekten att lösa korn kastas fram och tillbaka i varierande vattenhastigheter och på så sätt vaskas de mindre partiklarna bort. Vågor har annorlunda eroderande verkan än strömmande vatten med samma hastighet. Detta på grund av att vågorna verkar i två riktningar eftersom vattnet ska rinna tillbaka samma väg.
Biologisk vittring kan genom rotsprängning orsaka fall av inre erosion då de kanaler som blir kvar efter döda växtrötter som har förmultnat, lämnar passager för vatten att rinna genom.
Erosion av is kan både verka eroderande eller vittrande. Is i rörelse kan med stor kraft krossa eller slita bort material. Ett tydligt exempel på detta är alla spår i landskapen som inlandsisen orsakat under sin senaste framfart. Även frostsprängning då vatten trängt ner i sprickor och kanaler i bergmaterial och därefter fryser och med stor kraft utvidgar sig, kan på kort tid orsaka stora skador.

Erosion på dammar

När det gäller dammar, framförallt jord- och stenfyllningsdammar, brukar erosionen delas upp i grundvattenerosion och ytvattenerosion. Grundvattenerosion uppkommer genom vattenströmmar i dammens inre, oftast vid ett konstruktionsfel eller skada av annan orsak. Denna typ av erosion är besvärlig då den är svår att upptäcka och kan leda till katastrofala följder om det får fortskrida. Försök med att mäta läckvatten i dammarna görs för att få en någorlunda kontroll om flödet genom dammen skulle öka och därmed riskerna for att inre erosion skulle uppstå.
Ytvattenerosion uppkommer då strömmande vatten, regnvatten eller vågor, rinner efter ytan på dammen. Vågorna påverkar uppströmsslänten medan krönet och nedströmsslänten mest påverkas av regnvatten. Ett annat fall av ytvattenerosion är de ej önskvärda fall då överspolning med större mängder vatten påverkar krönet som i värsta fall spolas bort. Krönet brukar av denna orsak ha ett kraftigare erosionsskydd än slänterna, men om överspolning väl inträffar så är risken för kollaps stor. Vågornas kraft är den typ av ytvattenerosion som har störst påverkan på en damm i normalt driftskede.
En annan stor orsak till erosion på dammar, även här främst på uppströmssidan, är isens verkan. Isen verkar bland annat genom de tryck- och dragkrafter som uppstår av isens temperaturrörelser. Även vind, vattenrörelser i strömriktningen samt variationer i vattenståndet har betydelse för isens påverkan på dammen.

Vittring av vanliga dammbyggnadsmaterial

De stora materialgrupperna som används vid dammbyggnad är jord- och stenmaterial, betong och i vissa fall asfalt. Vid val av stenmaterial skall en bergart med god vittringsbeständighet användas. Lämpliga i dessa fall är bergarterna granit, gnejs, gabbro och diorit då dessa har hög motståndskraft mot vittring i alla dess slag. Deras stabila mineralsammansättning gör dem mindre känsliga for kemisk vittring. Skiffriga bergarter som glimmerskiffer, lerskiffer och fyllit bör undvikas och är inte lämpliga att använda i ytlagret på erosionsskydd.
Den största vittringen av materialet är frostsprängningen då vatten tränger in i mikrosprickor, som uppkommit vid sprängning och oförsiktig hantering, och därefter fryser. Även kemisk vittring av vatten med lågt pH-värde, som bland annat beror på miljöföroreningar, kan vara stor på de olämpligare bergarterna som kalk- och sandsten.
Biologisk vittring i form av rotsprängning är i sig inte skadlig för stenmaterialet. Den kan däremot, om den obehindrat får fortskrida, skapa viss ommöblering bland stenarna. En annan aspekt är att då växterna blir fler och större skapas en mera skyddad miljö där djur och fler växter trivs och får fäste. Naturens följande biologiska processer ger upphov till biprodukter som främjar kemisk vittring.
Både betong och asfalt består till största delen av stenmaterial, därmed gäller ovanstående i stor utsträckning. Det är dock inte säkert att funktionen bibehålls av den ommöblering eller uppsprickning som biologisk vittring kan ge upphov till i dessa material.  Särskilt viktig för betongens vittringsbeständighet är hållfastheten, vidhäftningen mellan kornen och cementpastan som frostbeständigheten. För asfalten är det främst bindemedlets egenskaper och porvolymen som påverkar beständigheten.