Плотина Кесвик — бетонная гравитационная плотина на реке Сакраменто примерно в 2 милях (3,2 км) к северо-западу от Реддинга , Калифорния . Часть проекта Центральной долины Бюро мелиорации США , плотина имеет высоту 157 футов (48 м) и заполняет водохранилище Кесвик , емкость которого составляет 23 800 акров футов (29 400 000 м 3 ). Электростанция плотины имеет три турбины с генерирующей мощностью 117 мегаватт (МВт), которая в 1992 году была повышена с первоначальных 75 МВт. Плотина и водохранилище служат в качестве нижнего бьефа для регулирования пиковых выбросов мощности с плотины Шаста выше по течению.
Электрическая подстанция на плотине Кесвик распределяет электроэнергию с электростанции Кесвик, электростанций на плотинах Тринити и Льюистон , электростанции имени судьи Фрэнсиса Карра около озера Вискитаун и электростанции Спринг-Крик, которая расположена к северо-западу от плотины Кесвик.
Дефицит воды ощущался с 19 века, в эпоху добычи золота . Открытие золотых приисков в 1840-х годах привлекло поток иммигрантов в Калифорнию . Через несколько лет многие иммигранты перешли в сельское хозяйство, поскольку оно, как казалось, обеспечивало большую стабильность, чем добыча золота. В Центральной долине были плодородные почвы, обильные запасы воды и ровный пологий рельеф, подходящий для земледелия. [2] Рост спроса на продукты питания в конечном итоге привел к переходу от мелкого земледелия к крупномасштабному интенсивному земледелию.
Низкий рельеф земли вызывал наводнения в зимний сезон дождей, но сильная засуха следовала в летние месяцы. Низкий расход воды вызвал увеличение солености, что привело к проникновению соли в некоторые части долины и в залив Сан-Франциско. Проект Кесвик был в первую очередь предназначен для орошения, но он стал многоцелевым проектом для борьбы с наводнениями, улучшения навигации по реке Сакраменто, снабжения водой бытовых и промышленных потребителей, выработки электроэнергии, сохранения рыбы и диких животных, создания возможностей для отдыха и улучшения качества воды. [3]
Законодательное собрание Калифорнии приняло законы, направленные на решение проблемы нехватки воды в штате, и приняло закон, устанавливающий права на прибрежные воды . [4] Этот закон имел ограничения: владельцы земель, граничащих с водой, имели право на разумное количество этой воды, но владельцы, чьи земли не граничили с водоемами, не имели никаких прав на какую-либо воду. Из-за ограничений на использование, вытекающих из закона о правах на прибрежные воды, правительство поручило инженерам штата разработать план для всего штата, который бы обеспечил справедливое распределение воды для орошения и бытового использования.
Плотина Кесвик была построена в рамках проекта Центральной долины (CVP), который был создан для решения проблемы неравномерного распределения воды, из-за которого некоторые землевладельцы остались без водоснабжения, особенно в летний сезон, когда требовался забор воды для орошения и бытовых нужд в условиях продолжительной жаркой и сухой погоды. [3]
Проект Центральной долины — это крупное водосберегающее развитие, простирающееся от горного хребта Каскад на севере до полузасушливых, но плодородных равнин вдоль реки Керн на юге. Законодательное собрание штата создало CVP в 1933 году, но строительство не началось, пока федеральное правительство не взяло под свой контроль проект. Первоначальные объекты CVP были одобрены для строительства Инженерным корпусом армии США. Средства на строительство первых объектов CVP были предоставлены Законом об ассигнованиях на чрезвычайную помощь 1935 года . Позже Бюро мелиорации США взяло на себя управление CVP, и проект стал предметом закона о мелиорации в соответствии с законом 1937 года с тремя целями: регулировать реки и улучшать контроль за наводнениями и навигацию, обеспечивать водой для орошения и бытовых нужд и вырабатывать электроэнергию. Со временем и строительством дополнительных каналов, электростанций и плотин роль CVP в водной структуре региона становилась все более сложной.
Плотина Кесвик является частью отдела Шаста CVP, который также включает плотину Шаста . [5] Водохранилище Кесвик действует как преддверие плотины Шаста, стабилизируя неустойчивый поток воды, сбрасываемый через электростанцию Шаста, а также собирает воду, отводимую из реки Тринити через отдел реки Тринити. [6]
Плотина Кесвик была названа в честь лорда Кесвика , президента Mountain Copper Company Limited. Контракт на проект с компаниями Guy F. Atkinson и Kiefer Construction был заключен Бюро мелиорации США ; и строительство началось в августе 1941 года . [5] Из-за проблем в Центральной долине ощущалась нехватка рабочей силы , но Бюро мелиорации дало добро.
К концу 1941 года, несмотря на проблемы с рабочей силой, компания Guy F. Atkinson Company завершила фундамент. Во время строительства еще одной проблемой была погода. В жаркие летние месяцы рабочим приходилось разбрызгивать воду, чтобы охладить заполнители. Зимой рабочие подогревали смеси, чтобы поддерживать их температуру выше 50 градусов. В сезон дождей строительство останавливалось из-за наводнений.
В 1944 году, около месяца в конце Второй мировой войны , рабочие бастовали из-за того, что компания Guy F. Atkinson не выполнила ранее достигнутое соглашение о повышении заработной платы. Рабочие вернулись после обещания Военного совета по труду рассмотреть вопрос о заработной плате; и в конце 1944 года агентство повысило заработную плату.
В декабре 1947 года нехватка средств изменила план строительства плотины; однако, конструкция электростанции была завершена. К июлю 1948 года Atkinson-Kier завершила водосброс Кесвика и отремонтировала размытые участки водосбросного фартука. В 1949 году Wismer и Becker установили два генератора на электростанции Кесвик. Reclamation ввела в эксплуатацию генераторные блоки два и три. В начале 1950 года фирма установила водосбросные затворы размером пятьдесят на пятьдесят футов в Кесвике, и затворы начали работать 20 февраля. 31 марта 1950 года Wismer и Becker установили последний генераторный блок на электростанции Кесвик. [5]
Ландшафт вокруг плотины Кесвик включает топографические особенности гор Кламат, южной части Каскадного хребта и Центральной долины, включая склоны, характеризующиеся смесью сосновых и дубовых лесов, чапараля и скальных выходов. Земля, на которой был построен близлежащий город Реддинг, Калифорния , в основном состоит из вулканических и осадочных пород, которые подверглись метаморфизму. [7] Два вулканических образования — гора Шаста и пик Лассен — можно увидеть с многочисленных точек обзора по всей области.
Водохранилище Кесвик подвержено быстрым подъемам и спадам, при этом попеременно принимая сбросы с плотины Шаста и обеспечивая водой генераторы электростанции плотины Кесвик и удовлетворяя потребности в воде ниже по течению. [5]
Климат в округе Шаста можно охарактеризовать как жаркий и сухой летом и прохладный и влажный зимой, при этом наилучший климат наблюдается весной и осенью благодаря среднегодовому количеству осадков и температуре. [8]
В этом районе среднегодовое количество осадков составляет около 69 дюймов, причем период самых обильных осадков приходится на период с октября по март, а с июня по сентябрь наблюдается очень мало осадков и уменьшенный приток воды в водохранилище плотины. Летом температура колеблется от 85 до 90 °F (от 29 до 32 °C). Зимой средняя температура составляет 40 °F (4 °C). [9]
Летом сброс воды с плотины значительно увеличивается из-за возросшего спроса на воду, особенно для сельскохозяйственных нужд. Высокие температуры увеличивают скорость испарения, поэтому для поддержания урожая требуется больше воды.
Плотины Кесвик и Шаста вместе регулируют сток реки Сакраменто ниже мили 302. Летом сток с плотины Шаста значительно увеличивает приток Кесвика, несмотря на продолжительные засушливые месяцы. Вода из плотины Вискитаун и водохранилища Клир-Крик сбрасывается в реку Сакраменто через водохранилище Кесвик, чтобы удовлетворить спрос на воду в Южной Калифорнии. При нормальных прогнозируемых условиях наводнения ширина поймы ниже плотины Кесвик колеблется от 200 до 500 футов. Русло реки состоит из крупного гравия в местах перекатов и мелких отложений в местах, где перекатов нет. [10]
Шахта Iron Mountain была широко известной шахтой по добыче сульфидной руды, которая давала ценные металлы; но ее репутация пострадала из-за чрезвычайно кислотного дренажа шахты и отложения загрязненных отложений в реке Сакраменто. Шахта находилась в округе Шаста, рядом с водохранилищем Кесвик, и, как известно, является крупнейшим источником токсичных металлов в системе реки Сакраменто. Загрязненные металлические отложения, которые выпадали из дренажа шахты, накапливались в водохранилищах Спринг-Крик и Кесвик. Медь была определена как основной загрязнитель реки, но другие загрязнители, которые вызывали ухудшение качества воды, включают железо, цинк, кадмий, ртуть, свинец и кислую воду. [11]
Другие недействующие шахты способствовали ухудшению качества воды в Кесвик-Дэм. Хотя законы, такие как Закон о чистой воде, и агентства, такие как Агентство по охране окружающей среды, нацелены на улучшение качества питьевой воды путем очистки загрязняющих веществ, неконтролируемый дренаж кислотных шахт по-прежнему представляет большую угрозу качеству воды в этом районе. На качество поверхностных вод ниже по течению от Кесвик-Дэм также влияют другие виды деятельности человека вдоль реки Сакраменто, включая сельское хозяйство, историческую добычу полезных ископаемых, а также муниципальные и промышленные ресурсы.
Общая концентрация металлов в реке была зарегистрирована на уровне 200 граммов / литр (г/л), а вода была настолько кислой, что регистрировалось значение pH всего лишь 3,6. [12] В 2000 году качество воды в реке Сакраменто было признано относительно хорошим. Другие неизвестные следы ртути, пестицидов и металлов также были зарегистрированы на участке длиной 26 миль от плотины Кесвик до Ред-Блафф. Температура воды является еще одной основной проблемой качества воды в верхней части реки Сакраменто между плотиной Кесвик и плотиной Ред-Блафф (RBDD). [13]
Водохранилище Кесвик — это водная среда, связанная с водоразделом реки Сакраменто. [14] Холодноводные виды рыб, встречающиеся в водохранилище, включают радужную и коричневую форель. Тепловодные виды включают те же виды, что встречаются в плотине Шаста . Департамент рыбных ресурсов и дикой природы Калифорнии иногда выращивает рыбу, выращенную в инкубаторе. Водохранилище доступно с берега и на лодке, но оно не используется для интенсивной рыбалки. Плотина Кесвик является самым верхним барьером для проходных рыб, мигрирующих вверх по реке Сакраменто .
Из-за своего небольшого размера водохранилище Кесвик не стратифицируется. Уровень воды в водохранилище ежедневно колеблется на один-три фута. Водохранилище может колебаться на восемь-девять футов в год. Сбросы в реку Сакраменто варьировались от приблизительно 3300 кубических футов в секунду (Департамент водных ресурсов, 2011) в периоды засухи до 79 000 кубических футов в секунду во время наводнений (Департамент водных ресурсов, 1974). [15]
От плотины Кесвик на юг до Ред-Блафф, Калифорния , река Сакраменто относительно узкая и глубокая с некоторыми участками более широкой аллювиальной поймы. Большая часть нерестилищ чавычи в реке расположена в этом течении. Изменчивость и величина естественных сезонных потоков реки Сакраменто были значительно изменены в целях орошения и борьбы с наводнениями. Плотины и водоотводы, эксплуатируемые Центральным проектом долины и местными ирригационными округами, контролируют большую часть потока в реке Сакраменто. С 1993 года для защиты содержания и нереста зимнего чавычи компания Reclamation должна была управлять хранением и сбросами холодной воды в водохранилище для поддержания среднесуточной температуры воды на уровне или ниже 56 °F (13 °C) между плотиной Кесвик и местами соблюдения между Боллс-Ферри и мостом Бенд с 15 мая по 30 сентября. [16]
Как шахта Iron Mountain, так и добыча пиритовой руды в округе Шаста способствовали деградации реки Сакраменто, в дополнение к гибели рыбы и других водных организмов ниже по течению реки Сакраменто до плотины Кесвик. [17] Это является результатом кислотности воды, вызванной отложениями металлов и другими металлическими отложениями, загрязняющими отложения в реке. Воздействие меди и других металлов физиологически влияет на виды лососевых, особенно в отношении воспроизводства, в реке Сакраменто ниже плотины Кесвик. Зимний нерест чавычи в реке является одним из основных видов лососевых, находящихся под угрозой .
Водохранилище Spring Creek было построено для контроля дренажа перед сбросом в водохранилище Keswick. Уровень кислотности, который ранее был зафиксирован в диапазоне pH от 1,5 до -3,6, улучшился до pH около 3. [ необходима цитата ] Когда кислотный дренаж шахты и сбросные отложения были направлены на очистные сооружения, это улучшило концентрацию металлов примерно на 97% при обычных условиях эксплуатации. В настоящее время характеристики качества воды на выходе из плотины Spring Creek Debris в водохранилище Keswick соответствуют стандартам воды для реки Сакраменто, установленным и регулируемым Советом по контролю за водными ресурсами. [ необходима цитата ]