Плотина О'Шонесси — бетонная арочно-гравитационная плотина высотой 430 футов (131 м) в округе Туолумне, Калифорния , США. Она запруживает реку Туолумне , образуя водохранилище Хетч-Хетчи в нижнем конце долины Хетч-Хетчи в национальном парке Йосемити , примерно в 160 милях (260 км) к востоку от Сан-Франциско . [6] Плотина и водохранилище являются источником для акведука Хетч-Хетчи, который обеспечивает водой более двух миллионов человек в Сан-Франциско и других муниципалитетах западной части залива . Плотина названа в честь инженера Майкла О'Шонесси , который руководил ее строительством. [7]
Хотя Сан-Франциско искал воду из реки Туолумне еще в 1890-х годах, этот проект не продвигался вперед до катастрофического землетрясения и пожара 1906 года , которые подчеркнули недостаточность существующего водоснабжения. Долина Хетч-Хетчи — тогда сравниваемая с долиной Йосемити за ее живописную красоту — была выбрана из-за качества воды и гидроэнергетического потенциала, но расположение в национальном парке вызвало споры. Для обхода федеральной защиты реки Туолумне требовался акт Конгресса, с обоснованием того, что общественные земли должны разрабатываться для общественного блага .
Строительство плотины началось в 1919 году и было завершено в 1923 году [8] , а первая вода была доставлена в 1934 году после многочисленных задержек. С 1935 по 1938 год плотина была поднята, чтобы увеличить ее мощность для водоснабжения и выработки электроэнергии. Плотина, акведук и сопутствующие гидроэлектростанции известны как проект Хетч-Хетчи . Источник Хетч-Хетчи, поступающий из преимущественно дикой и нетронутой местности Сьерра-Невады , является одним из самых чистых муниципальных источников воды в США, требующих только первичной фильтрации и дезинфекции. [9]
Хетч Хетчи представлял собой первый большой экологический спор в США, [10] и дебаты по поводу плотины и водохранилища продолжаются и сегодня. Группы по охране природы, такие как Sierra Club, лоббируют восстановление долины, в то время как другие утверждают, что оставить плотину на месте было бы лучшим экономическим и экологическим решением. [11]
В конце 19 века город Сан-Франциско быстро перерос свое ограниченное водоснабжение, которое зависело от непостоянных местных источников и ручьев. [12] Город смотрел на восток, в Сьерра-Неваду , где таяние снегов питало верховья многих крупнейших рек Калифорнии. В 1890 году мэр Сан-Франциско Джеймс Д. Фелан предложил построить плотину и акведук на реке Туолумне, одной из крупнейших рек южной Сьерры, как способ увеличить и стабилизировать водоснабжение города. [13] В 1900 году в отчете Геологической службы США (USGS) река Туолумне также описывалась как «лучший источник устойчивой воды для Сан-Франциско». [14] Хотя Фелану удалось обеспечить права на воду для реки Туолумне в 1901 году, [15] его обращения к федеральному правительству с просьбой о развитии долины Хетч-Хетчи не увенчались успехом. Но когда землетрясение в Сан-Франциско в 1906 году и последовавший за ним пожар разрушили город, опасные недостатки городской системы водоснабжения стали достоянием общественности. [16]
Из четырнадцати потенциальных источников воды, рассматриваемых городом, включая озеро Тахо , реку Ил и притоки рек Сакраменто и Сан-Хоакин , Хетч-Хетчи считался лучшим из-за его превосходного расположения плотины, обильной воды без осадка, низкой стоимости и гидроэнергетического потенциала. [14] [17] В то время Хетч-Хетчи была изолированной, редко посещаемой субальпийской долиной, которую время от времени посещали золотоискатели и пастухи. Однако с 1890 года долина Хетч-Хетчи и окружающие ее земли были частью национального парка Йосемити и, таким образом, были недоступны для развития коммунальных услуг, не говоря уже о масштабах, предложенных городом. [18] Несмотря на то, что долина не была хорошо известна широкой публике, такие организации, как Sierra Club, ценили ее за ее захватывающую красоту, часто сравниваемую с самой долиной Йосемити. [19] Под руководством натуралиста и альпиниста Джона Мьюира клуб «Сьерра» решительно выступил против города Сан-Франциско, когда тот пытался получить разрешение от федерального правительства на строительство плотины в долине. [13]
В 1908 году министр внутренних дел Джеймс Р. Гарфилд ответил на обращение Сан-Франциско, предоставив городу права на развитие в Хетч-Хетчи, заявив, что «Хетч-Хетчи не был уникальным, озеро было бы даже красивее, чем его луговое дно, а вырабатываемая гидроэлектроэнергия могла бы в конечном итоге окупить расходы на строительство». [20] Одним из самых ярых сторонников проекта Хетч-Хетчи был Гиффорд Пинчот , главный лесничий Лесной службы США , который продвигал политику «сохранения через использование», способствуя устойчивому развитию природных ресурсов в США [21] [22] 19 декабря 1913 года президент Вудро Вильсон подписал Закон Рейкера , который разрешал Сан-Франциско развитие проекта Хетч-Хетчи на условиях, что вода и электроэнергия, полученные в результате проекта, могли использоваться только для общественных нужд, а не для частной прибыли. Хотя законопроект был весьма спорным, он был принят Сенатом 43 голосами за и 25 против. [23] [24] По общему мнению, поскольку Хетч-Хетчи находится на общественной земле, было бы разумно разрабатывать его природные ресурсы на благо общества. [25]
Мьюир, Sierra Club и другие группы были возмущены разрешением федерального правительства на разработку проекта Хетч-Хетчи. [26] Однако 24 декабря 1914 года, когда строительство плотины едва началось, Мьюир умер, оставив свой Sierra Club вести затяжную борьбу с проектом Хетч-Хетчи в течение следующих десяти лет. [21] «Плотина Хетч-Хетчи!» — сказал Мьюир — «Также плотина для водохранилищ соборов и церквей людей, ибо более святой храм не был освящен сердцем человека!» [27] Sierra Club утверждал, что Сан-Франциско не было необходимости уничтожать долину для ее водоснабжения, указывая на наличие других мест в разумной близости [28] — включая реку Мокеламне , о которой Инженерный корпус армии США в 1913 году сообщил как о «лучшем и более дешевом источнике, чем Хетч-Хетчи». [29] (Позже Мокеламне была перекрыта плотиной по схеме, аналогичной проекту Хетч-Хетчи, для обеспечения водой Восточного залива .) К этому моменту, однако, Сан-Франциско стал «одержим» развитием Хетч-Хетчи и «отверг или отказался от других рек и долин, которые подошли бы им лучше... как будто они были созданы для их целей». [30]
Работа над проектом Хетч-Хетчи началась в начале 1914 года вскоре после принятия Закона Рейкера. Город нанял Джона Р. Фримена , который ранее работал над системами водоснабжения Бостона и Нью-Йорка , для планирования сложной системы плотины и акведука . [31] [32] Инженер-строитель Майкл О'Шонесси будет контролировать строительство и проектирование деталей проекта Хетч-Хетчи. [33] Плотина в долине Хетч-Хетчи впоследствии будет названа в его честь. Перед тем, как строительство плотины О'Шонесси могло начаться, город завершил плотину высотой 70 футов (21 м) на озере Элеанор , чтобы обеспечить водой электростанцию раннего забора, которая была необходима для обеспечения электроэнергией строительной площадки более крупной плотины. [34] [35]
Первоначальное строительство плотины обошлось в 6 121 000 долларов (109 миллионов долларов в долларах 2023 года) [36] и в значительной степени финансировалось за счет облигаций, выпущенных городом Сан-Франциско. Для перевозки рабочих и материалов город нанял Фредерика Роланди, инженера из Сан-Франциско, имевшего предыдущий опыт проектирования железных дорог, для надзора за строительством железной дороги Хетч-Хетчи . [37] Железная дорога должна была представлять собой линию стандартной колеи длиной 68 миль (109 км) , которая следовала бы по узкому каньону реки Туолумне к удаленному месту плотины. Построенная с 1915 по 1918 год рабочей силой примерно в 900 человек, железная дорога позволяла доставлять грузы напрямую из Сан-Франциско по линиям Southern Pacific и Sierra , которые соединялись с линией Хетч-Хетчи. [38] Железная дорога в основном использовала локомотивы Shay с редукторами для преодоления опасных извилистых поворотов и крутых 4-процентных уклонов. [39]
Фактическое начало строительства плотины О'Шонесси состоялось 1 августа 1919 года, когда компания Utah Construction Company из Сан-Франциско начала подготовку места строительства плотины. [40] Рабочие начали расчищать деревья в долине Хетч-Хетчи, чтобы подготовить ее к приему вод будущего водохранилища. [36] Туннель диаметром 20 футов (6,1 м), позже расширенный до 23 на 25 футов (7,0 м × 7,6 м), был вырыт вокруг южной стороны плотины О'Шонесси, а деревянная перемычка отводила воды реки Туолумне в туннель во время строительства. [36] Русло реки на месте будущей плотины было вырыто более чем на 100 футов (30 м) до того, как достигло гранитной коренной породы. [20] Подпорная стенка была отлита со стороны выше по течению, чтобы предотвратить просачивание воды в скважину фундамента, а гранит был очищен и искусственно зашерохован для подготовки к приему бетона. [36]
Бетон для плотины был изготовлен на заводе, расположенном немного выше по течению от строительной площадки, из песка и камня, добытых из обильных аллювиальных отложений в долине Хетч-Хетчи. [36] Его смешивали с цементом, доставленным по железной дороге Хетч-Хетчи, и местными валунами диаметром от 1 фута (0,30 м) до нескольких ярдов (метров), чтобы получить циклопический строительный материал для плотины. [36] Начиная с сентября 1921 года, бетон поднимали на 375-футовую (114-метровую) башню на южной стороне ущелья, откуда он мог стекать по подвижным желобам под действием силы тяжести на строительную площадку. Всего было залито 398 516 куб. ярдов (304 687 м 3 ) бетона, чтобы сформировать плотину, возвышающуюся на 226 футов (69 м) над руслом реки и на 344 фута (105 м) над фундаментом. [36] Последний бетон был залит в феврале 1922 года, а плотина была завершена в мае 1923 года. В то время это была вторая по высоте плотина в Соединенных Штатах после плотины Эрроурок в Айдахо . 24 мая 1923 года водохранилище впервые наполнилось. [36] На проекте работало максимальное количество рабочей силы в пятьсот человек, [41] что унесло жизни 67 мужчин и одной женщины. [35]
Первая гидроэлектроэнергия была выработана в 1925 году с завершением строительства электростанции Мокасин, питаемой водой Хетч-Хетчи через туннели Каньон и Маунтин. [42] Однако первые поставки воды в Сан-Франциско начались только в 1934 году, спустя одиннадцать лет после завершения строительства плотины О'Шонесси и двадцать лет после начала строительства проекта Хетч-Хетчи. [43] Плотина О'Шонесси была спроектирована с достаточным фундаментом и уникальным ступенчатым фасадом, чтобы сделать возможным будущее увеличение высоты плотины. Это было сделано в ожидании быстрого роста спроса на воду и гидроэлектроэнергию. Действительно, между 1935 и 1938 годами плотина была поднята на 85 футов (26 м); были построены новый водосброс и выпускные каналы для размещения увеличенной высоты и емкости хранения, что помогло увеличить летнюю генерацию на электростанциях ниже по течению. [44]
Завершенная до своих окончательных размеров в 1938 году, плотина О'Шонесси теперь возвышается на 312 футов (95 м) над руслом реки и на 430 футов (130 м) над коренной породой. Гребень простирается на 900 футов (270 м) с 17-футовой (5,2 м) широкой дорогой, пересекающей вершину; толщина стены плотины достигает максимума 308 футов (94 м) у основания. В общей сложности конструкция содержит 662 605 куб. ярдов (506 598 м 3 ) бетона и 700 000 фунтов (320 000 кг) стали. [3] [2] [45] Помимо обычных потоков воды через туннель Каньон в акведук Хетч-Хетчи, вода сбрасывается из водохранилища через одиннадцать струйных затворов на поверхности плотины и необлицованный боковой водосброс, контролируемый тремя стальными барабанными затворами шириной 65 футов (20 м). При опущенных затворах водосброс имеет пропускную способность 48 600 кубических футов в секунду (1380 м 3 /с). [46]
За плотиной водохранилище Хетч-Хетчи простирается на 8 миль (13 км) вдоль реки Туолумне, затапливая долину Хетч-Хетчи и самую нижнюю часть Большого каньона Туолумне . При максимальной емкости водохранилище хранит 360 400 акро-футов (444 500 000 м 3 ), [47] покрывая 1 972 акра (798 га). Плотина и водохранилище получают воду из верхних 459 квадратных миль (1 190 км 2 ) водораздела реки Туолумне и снабжаются водой из ручьев Фоллс-Крик , Тилтил-Крик и Ранчерия-Крик в дополнение к основному стволу Туолумне. [6] До Хетч-Хетчи можно добраться по дороге Эвергрин/Хетч-Хетчи, которая проходит в 14 милях (23 км) от Биг-Оук-Флэт вдоль реки Туолумн и заканчивается на гребне плотины. Дорога открыта сезонно, так как ее не чистят в зимние месяцы. [48]
Hetch Hetchy приводит в действие турбины электростанций Kirkwood и Moccasin , расположенных ниже по течению реки Туолумне. [49] Электростанция Kirkwood была введена в эксплуатацию в 1967 году с двумя агрегатами Pelton , а третий был добавлен в 1987 году, в результате чего общая генерирующая мощность достигла 124 мегаватт (МВт). [4] Kirkwood обслуживается гидравлическим напором 1450 футов (440 м) через туннель Canyon и производит в среднем 549 миллионов киловатт-часов (кВт-ч) в год. [5] Новая электростанция была построена для замены старой электростанции Moccasin в 1969 году. Новая электростанция Moccasin, расположенная недалеко от озера Дон Педро ниже по течению реки Туолумне, имеет мощность 110 МВт от двух турбин Pelton. Мокасин вырабатывает 427 миллионов кВтч в год и питается водой из Хетч-Хетчи через горный туннель [5] , который обеспечивает максимальный напор 1300 футов (400 м) [4] .
Вода, отводимая на плотине О'Шонесси, поступает в акведук Хетч-Хетчи, который обеспечивает 85 процентов муниципальной воды для 2,4 миллиона человек в районе залива Сан-Франциско. [50] Твердый водоотвод составляет 265 000 акро-футов (0,327 км 3 ) в год, или 237 миллионов галлонов (895 000 м 3 ) в день. [51] Из-за уникальной геологии водораздела Хетч-Хетчи, который состоит из неглубоких почв, подстилаемых твердыми гранитными породами, вода, которая поступает в водохранилище, исключительно чистая и очень высокого качества. [52] Это качество дополнительно поддерживается строгой охраной водораздела; катание на лодках и плавание запрещены в водохранилище Хетч-Хетчи (хотя рыбалка разрешена в водохранилище и в реках, которые его питают). [53] В результате водопроводная вода в Сан-Франциско является одной из самых чистых в Соединенных Штатах, даже без необходимости фильтрации, и считается более качественной, чем большая часть бутилированной воды. [54] [55]
Статистическая информация о первой очереди строительства плотины О'Шонесси доступна на сайте самой плотины О'Шонесси. [56]
До установки увеличения высоты (до 1938 года) статистические измерения были следующими:
После увеличения высоты на 86 футов, которое было осуществлено в 1938 году, структурная статистическая информация изменилась на:
Плотина О'Шонесси была спорной с момента ее первоначального строительства как из-за ее воздействия на окружающую среду, так и из-за претензий относительно нарушений Закона Рэкера городом Сан-Франциско . [57] Хотя Закон Рэкера прямо указывал, что электроэнергия и вода из проекта Хетч-Хетчи могут использоваться только в общественных целях, Сан-Франциско продал электроэнергию из Хетч-Хетчи компании Pacific Gas & Electric (PG&E) с 1925 года. [58] Сторонники сноса плотины заявили, что использование Сан-Франциско национального парка Йосемити для водоснабжения и электроснабжения несправедливо из-за ущерба, нанесенного плотиной и водохранилищем туризму и местной окружающей среде. Осушив водохранилище, сняв плотину и восстановив долину до ее первоначального состояния, посетители парка снова смогут насладиться естественной красотой Хетч-Хетчи — когда-то сравниваемой с долиной Йосемити . Для замены водоснабжения Сан-Франциско имеются другие реки и водохранилища, например, неиспользуемая в настоящее время часть воды города в озере Дон Педро , крупнейшем водохранилище на реке Туолумне. [59]
В 2004 году был разработан отчет о целесообразности, в котором были определены альтернативы плотине О'Шонесси. [60] В отчете представлен анализ на уровне планирования для замены преимуществ в области воды и гидроэнергетики, которые обеспечивают водохранилище Хетч-Хетчи и плотина О'Шонесси. Отчет стремился гарантировать, что все решения должны быть технологически осуществимыми и доступными по цене, а также должны гарантировать надежную поставку воды как в Сан-Франциско, так и во все затронутые общины Калифорнии. Отчет был рецензирован академическими экспертами, а информация для отчета была предоставлена Комиссией по коммунальным услугам Сан-Франциско, Агентством по водоснабжению и охране окружающей среды в районе залива и округами ирригации Терлок и Модесто, чтобы помочь обеспечить точность отчета.
В 2006 году исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе опубликовали статью в рецензируемом журнале, в которой рассматривались последствия удаления плотины О'Шонесси. Исследование смоделировало доступность воды на основе возросшего спроса на воду и влияния более теплых/сухих гидрологических условий до 2100 года. [61] Исследование показало, что удаление плотины в сочетании с другими изменениями в водной инфраструктуре оказало незначительное влияние на систему подачи воды Хетч-Хетчи и доставку воды в Сан-Франциско. Исследование определило фильтрацию воды как один из основных факторов стоимости при удалении плотины.
Противники удаления плотины заявляют, что предполагаемая стоимость сноса в размере 3–10 миллиардов долларов [46] является плохой инвестицией, [62] [63] особенно в отношении последующей потери возобновляемой гидроэлектроэнергии, которую придется заменить загрязняющим ископаемым топливом. [64] Хотя существует несколько вариантов замены воды в Сан-Франциско, ни один из них не обладает той чистотой, которую в настоящее время поставляет Hetch Hetchy. [65] [66] Также нет гарантии, что долина может быть успешно восстановлена, поскольку первоначальное дно долины на самом деле было продуктом тысяч лет интенсивного контролируемого выжигания и управления коренными народами пайюте и мивок , которые когда-то жили в этом районе. Без этого вмешательства на месте знаменитых лугов долины вырос бы лес. [67] [68] Наконец, возросшее давление нового туризма может нанести свой собственный ущерб окружающей среде, как это было продемонстрировано в переполненной долине Йосемити. [69]
Несмотря на горячо оспариваемый статус плотины О'Шонесси в сфере охраны окружающей среды и периодические федеральные деньги, выделенные на изучение альтернатив Хетч-Хетчи — например, 7 миллионов долларов, выделенных президентом Джорджем Бушем-младшим в 2007 году в бюджете Службы национальных парков [70] — местная поддержка ее удаления относительно низкая. В 2012 году избиратели Сан-Франциско отклонили Предложение F , которое предписывало бы городу изучить удаление плотины О'Шонесси и разработать план замены воды Хетч-Хетчи, 77 процентами голосов против. [71] Предложение F выделило бы 8 миллионов долларов на создание технико-экономического обоснования к 2016 году; новые системы подачи и фильтрации воды должны были бы быть установлены к 2025 году, а водохранилище Хетч-Хетчи должно было бы быть осушено к 2035 году. [72]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )