Плотина Форт-Пек — самая высокая из шести крупных плотин вдоль реки Миссури , расположенная на северо-востоке Монтаны в США , недалеко от Глазго и рядом с общиной Форт-Пек . Имея длину 21 026 футов (6 409 м) и высоту более 250 футов (76 м), она является крупнейшей гидравлически заполненной плотиной в США и создает озеро Форт-Пек , пятое по величине искусственное озеро в США, длиной более 130 миль (210 км), глубиной 200 футов (61 м) и береговой линией протяженностью 1 520 миль (2 450 км), что длиннее береговой линии штата Калифорния. [3] Она находится в Национальном заповеднике дикой природы имени Чарльза М. Рассела . Плотина и озеро длиной 134 мили (216 км) принадлежат Инженерному корпусу армии США и эксплуатируются им и существуют для целей выработки гидроэлектроэнергии, борьбы с наводнениями и управления качеством воды. [4]
Плотина в настоящее время имеет паспортную мощность 185,25 мегаватт , разделенную между 5 генерирующими блоками (которые в свою очередь разделены между Западной и Восточной сетями). Три блока в здании электростанции номер один, завершенном в 1951 году, имеют мощность 105 МВт. Завершенные в 1961 году, два оставшихся генератора в здании электростанции номер 2 имеют паспортную мощность 80 МВт. [5]
Максимальная рабочая высота бассейна озера составляет 2250 футов (686 м) над средним уровнем моря, а нормальная рабочая высота бассейна — 2246 футов (685 м) над средним уровнем моря. [6] Уровень озера колеблется с течением времени в зависимости от ряда факторов. В течение первой недели февраля 2007 года водохранилище установило рекордно низкую высоту в 2197 футов (670 м) над средним уровнем моря, что почти на 12 футов (3,7 м) ниже предыдущего рекордно низкого уровня, установленного в 1991 году. [7] [8] В июне 2011 года в ответ на наводнение на реке Миссури в 2011 году плотина сбрасывала почти 66 000 кубических футов в секунду (1900 м 3 /с), что значительно превысило предыдущий рекордный сброс в 35 000 кубических футов /с (990 м 3 /с), установленный в 1975 году. [9]
_Spillway_01.jpg/1280px-Fort_Peck_Dam_(Fort_Peck_Montana)_Spillway_01.jpg)
Форт-Пек был крупным проектом Управления общественных работ , частью Нового курса . Строительство плотины Форт-Пек началось в 1933 году, и на пике своего развития в июле 1936 года на нем работало 10 546 рабочих. Плотина, названная в честь торгового поста 19 века, была завершена в 1940 году и начала вырабатывать электроэнергию в июле 1943 года. Город Форт-Пек, штат Монтана , «правительственный город», был построен для персонала Инженерного корпуса армии и мужчин на «ответственных должностях» и их семей во время строительства плотины. Многие из объектов, которые поддерживали рабочих плотины, используются и сегодня, например, центр отдыха и театр Форт-Пек . Помимо Форт-Пек, возникли и другие города, чтобы разместить рабочих. Среди них были Уилер и Маккоун-Сити, а также более дюжины других. Многие из домов позже были перемещены на фермы и в города вокруг Монтаны.
Плотина Форт-Пек — одна из шести плотин на главном стволе реки Миссури, эксплуатируемых Инженерным корпусом армии США, округ Омаха . Плотины ниже по течению от плотины Форт-Пек: плотина Гаррисон (около Ривердейла, Северная Дакота ), плотина Оахе (около Пьера, Южная Дакота ), плотина Биг-Бенд (около Форт-Томпсона, Южная Дакота ), плотина Форт-Рэндалл (около Пикстауна, Южная Дакота ) и плотина Гэвинс-Пойнт (около Янктона, Южная Дакота ). Эти шесть плотин наполняют эти водохранилища реки Миссури общей совокупной емкостью хранения воды приблизительно 73 129 000 акров⋅футов (90,203 км 3 ) и приблизительно 1 111 884 акра (449 963 га) площади водной поверхности.
Выбранное место находилось на участке реки Миссури, текущей с юга на север. Русло реки на этом месте состояло примерно из 160 футов (49 м ) аллювиальных отложений , варьирующихся от грубых, проницаемых песков и гравия до непроницаемых глин . Под этими отложениями лежало толстое (примерно 1000 футов (300 м)) месторождение сланца Bear Paw . Этот сланец классифицируется как твердый сланец и содержит тонкие (<1 до 6 дюймов ( 2,5–15,2 см )) слои бентонита . Самый верхний слой мягкой глины был удален из аллювия, чтобы заложить плотину на устойчивых песчаных отложениях под ним, на высоте приблизительно 2050 футов (620 м). Остальные отложения состояли из аллювиальных материалов, упомянутых выше. Эти отложения имели много взаимосвязанных слоев грубого песка и гравия, что потребовало установки стальной шпунтовой стенки вниз к твердому сланцу, от левого до правого упора .
Согласно проекту, плотина простирается на высоту 2275 футов (693 м) при общей высоте 225 футов (69 м) от расчищенного русла реки и имеет длину от левого до правого устоя приблизительно 10 500 футов (3200 м). Верхняя часть была спроектирована со средним уклоном в одну вертикаль на четыре горизонтали и включала три горизонтальных полки, встроенных в склон. Более пологая (1 на 7,5) берма должна была быть размещена между станциями 30+00 и 75+00 (приблизительно центральная половина длины плотины).
Поскольку был выбран метод строительства гидравлической засыпки , было построено четыре электрических земснаряда. Из-за удаленности участка от ближайшей береговой линии на участке была начата верфь, которую рабочие любовно окрестили «Военно-морским флотом Форт-Пек» и «Самой большой верфью в Монтане». Эти земснаряды перекачивали материал из близлежащих карьеров на место плотины, где он выгружался по трубам вдоль внешних краев засыпки. Более крупный материал быстро оседал, в то время как мелкие частицы переносились вниз по склону к тому, что в конечном итоге стало ядром плотины. Образцы регулярно брались из всех зон, чтобы убедиться, что материал имеет характеристики градации и консолидации, указанные в проекте.
Этот процесс продолжался до тех пор, пока высота засыпки не достигла приблизительно 2250 футов (690 м), в то время как водохранилище находилось на высоте 2117,5 футов (645,4 м). В этот момент опасность перелива или разрыва оболочки основного бассейна возросла, поскольку пляжи стали уже. По этой причине вдоль более узкой оболочки вверх по течению была внедрена обширная система сигнализации. Эта система сигнализации могла немедленно отключить насосы земснаряда, если обнаруживалось нарушение оболочки. Часть этой системы сигнализации включала мониторинг высот основного бассейна и трубопроводов, по которым транспортировалась вынутая засыпка.
Утром 22 сентября 1938 года проверка инженером, ответственным за строительство, показала, что высота трубопровода относительно основного бассейна около станции 15+10 (см. прикрепленное верхнее фото) составляла всего 2,5 фута (0,76 м), тогда как должна была быть 4,5 фута (1,4 м). Немедленно была отправлена группа специалистов, чтобы определить, оседает ли насыпь, на которой был заложен трубопровод, или оседает само основание трубопровода. Предварительные измерения показали, что трубопровод находился ближе к бассейну, чем ожидалось, от станции 15+00 до станции 17+00. Встреча с районным инженером и руководящим персоналом была назначена на 1:15 дня около рассматриваемого места.
Примерно в 1:15 дня бассейн сердечника около станции 15+00 начал медленно оседать. По мере того, как скорость его оседания увеличивалась, на 30 футов (9,1 м) ниже гребня в верхней части насыпи появились трещины. По мере того, как осадка бассейна увеличивалась, части оболочки начали сползать назад в область бассейна сердечника, а большая часть оболочки сердечника вверх по течению начала перемещаться в водохранилище, перемещаясь на юг и слегка вращаясь вокруг восточного устоя. Западный конец оползневой массы откололся от плотины около станции 27+00, и вода из бассейна сердечника быстро вылилась из бреши, которая образовалась в оболочке. Части ядра в все еще устойчивой части плотины продолжали оседать в отверстие, созданное потерей массы оползня. Один из руководителей строительства отъезжал на своей машине от надвигающегося уступа на запад вдоль пляжа, чтобы избежать оползня, и заметил, что небольшой уступ в ядре продвигался на запад со скоростью, равной его собственной (примерно 10 миль в час (16 км/ч)).
Насосная баржа, пришвартованная около плотины у восточного устоя, была затоплена оползнем и потеряна вместе с несколькими тракторами, погрузчиками и драглайнами на склоне. Из 134 человек, работавших в то время в этом районе, 34 были унесены оползневым материалом. Из этих 34 восьмерых не удалось спасти, и они погибли. Из восьми человек удалось найти только два тела, в результате чего шестеро навсегда оказались погребенными в сооружении.
В ходе испытаний и анализа, проведенных Корпусом инженеров и другими для определения причины оползня, рассматривалось несколько режимов разрушения . Это были: движение по слабой зоне в сланце в опоре, движение по поверхности сланца, разрыв оболочки из-за чрезмерного давления ядра и временное разжижение оболочки или песка основания. Обширные лабораторные испытания сланца, как выветренного, так и невыветренного, показали прочность, приводящую к коэффициенту безопасности больше единицы. Кроме того, в массе оползня были обнаружены части выветренного сланца, что указывает на то, что поверхность скольжения находилась где-то в сланце, но, вероятно, на небольшой глубине. Материал ядра оказался намного прочнее, чем ожидалось (имея угол трения приблизительно 29 градусов), и был вынесен в оползень почти в твердой массе, что делает маловероятным, что ядро было слабым местом в оползне. Лабораторные испытания были проведены на материале оболочки и песке основания, и было установлено, что оба материала были плотнее критического состояния для разжижения. Не было никаких признаков вибрации грунта, сейсмической или какой-либо другой. Некоторое разжижение могло произойти после начала скольжения, но маловероятно, что оно вызвало скольжение.
Главным слабым местом плотины, по-видимому, были бентонитовые пласты в сланце Bear Paw. В некоторых точках сланца во время строительства сообщалось об очень высоком давлении воды. Вероятно, это было вызвано консолидацией из-за перекрывающей нагрузки засыпки, размещенной для плотины. Избыточное поровое давление не могло быть сброшено из-за низкой проницаемости окружающего сланца. Это привело к низкому эффективному напряжению в бентоните и очень низкой прочности на сдвиг .
По данным Billings Gazette , плотина была повреждена «рекордно высоким стоком и наводнением в 2011 году». По состоянию на март 2013 года « Инженерный корпус армии США одобрил ремонт плотины Форт-Пек на сумму более 42,9 млн долларов ». [10]
Плотина Форт-Пек, вероятно, наиболее известна тем, что стала объектом фотографии водосброса, сделанной Маргарет Бурк-Уайт во время строительства. Эта фотография была помещена на обложку первого выпуска журнала Life от 23 ноября 1936 года. Позднее фотография Бурк-Уайт была использована на почтовой марке США в серии «Celebrate the Century».
Плотина также занимает центральное место в романе «Bucking the Sun » писателя из Монтаны Айвена Дойга , опубликованном в 1996 году. В романе рассказывается история вымышленной семьи Дафф и их различных ролей в гигантском проекте по возведению плотины, а также описываются условия труда и образ жизни тысяч рабочих, нанятых для строительства плотины Форт-Пек, многие из которых были поселенцами с ферм, расположенных выше по реке, которым суждено было исчезнуть под водами недавно образовавшегося озера Форт-Пек.
Плотина Форт-Пек также упоминается в романе Айвена Дойга «Рассказ бармена» .
Fifty Cents an Hour: The Builders and Boomtowns of the Fort Peck Dam , автор из Монтаны Лоис Лоннквист, опубликованная в 2006 году, представляет собой полную историю строительства плотины и водосброса Форт-Пек. Построенный Инженерным корпусом армии, проект PWA № 30 обеспечил тысячи рабочих мест во время Великой депрессии. Книга включает в себя историю быстрорастущих городов, которые возникли в этом районе, и «людей проекта», которые жили и работали в Форт-Пек в «дни плотины».
MR Montgomery , Personal History, "Impalpable Dust," The New Yorker , 27 марта 1989 г., стр. 94 была написана сыном инженера, работавшего на плотине во время ее строительства. После смерти отца автор исследовал строительство плотины и роль отца в этом.
