Плотина Оровилл — земляная насыпная плотина на реке Фезер к востоку от города Оровилл, Калифорния , в предгорьях Сьерра-Невада к востоку от долины Сакраменто . При высоте 770 футов (235 м) это самая высокая плотина в США [8] и служит в основном для водоснабжения, выработки гидроэлектроэнергии и борьбы с наводнениями. Плотина запруживает озеро Оровилл , второе по величине водохранилище в Калифорнии, способное хранить более 3,5 миллионов акро-футов (1,1 × 10 12 галлонов США; 4,3 × 10 9 м 3 ). [9]
Построенная Калифорнийским департаментом водных ресурсов , плотина Оровилл является одной из ключевых особенностей Калифорнийского государственного водного проекта (SWP), одного из двух крупных проектов, которые были приняты, чтобы создать общештатную водную систему Калифорнии . Строительство было начато в 1961 году, и, несмотря на многочисленные трудности, возникшие во время его строительства, включая многочисленные наводнения и крупную аварию поезда на железнодорожной линии, используемой для транспортировки материалов на место строительства плотины, насыпь была возведена в 1967 году, а весь проект был готов к использованию в 1968 году. Плотина начала вырабатывать электроэнергию вскоре после завершения строительства электростанции Эдварда Хайятта , на тот момент крупнейшей подземной электростанции страны .
С момента своего завершения в 1968 году плотина Оровилл распределила поток реки Фезер из дельты Сакраменто-Сан-Хоакин в Калифорнийский акведук Южно-Западного технологического парка , который обеспечивает основной запас воды для орошения в долине Сан-Хоакин , а также муниципальное и промышленное водоснабжение прибрежной Южной Калифорнии , и предотвратила большой ущерб от наводнений в этом районе — более 1,3 млрд долларов в период с 1987 по 1999 год. [10] Плотина останавливает миграцию рыб вверх по реке Фезер и контролирует течение реки; в результате плотина Оровилл повлияла на прибрежную среду обитания. Многочисленные попытки попытаться противостоять воздействию плотины на миграцию рыб включали строительство инкубатора лосося / стальноголового лосося на реке, которое началось вскоре после завершения строительства плотины.
В феврале 2017 года возникла угроза выхода из строя основного и аварийного водосбросов , что привело к эвакуации 188 000 человек, проживающих вблизи плотины. [11] После того, как состояние основного водосброса в значительной степени стабилизировалось [12] и уровень воды в водохранилище плотины опустился ниже верхней точки аварийного водосброса, приказ об эвакуации был отменен. [13]
Главный водосброс был реконструирован к 1 ноября 2018 года, а в апреле 2019 года были успешно проведены испытания по сбросу воды объемом до 25 000 куб. футов/с (710 м3 / с).
В 1935 году началась работа над проектом Central Valley , федеральным водным проектом, который должен был развивать системы рек Сакраменто и Сан-Хоакин для орошения высокоплодородной Центральной долины . Однако после окончания Второй мировой войны в 1945 году штат пережил экономический бум, который привел к быстрому городскому и коммерческому росту в центральных и южных частях штата, и стало ясно, что экономика Калифорнии не может зависеть исключительно от государственной водной системы, ориентированной в первую очередь на сельское хозяйство. Новое исследование водоснабжения Калифорнии Отделом водных ресурсов (ныне Департамент водных ресурсов Калифорнии , DWR) было проведено в соответствии с актом Законодательного собрания штата Калифорния в 1945 году. [14]
В 1951 году инженер штата Калифорния А. Д. Эдмонстон предложил проект Feather River Project, прямого предшественника SWP, который включал крупную плотину на реке Feather в Оровилле, а также акведуки и насосные станции для перекачки накопленной воды в пункты назначения в центральной и южной Калифорнии. Предложенный проект вызвал резкое противодействие со стороны избирателей в Северной Калифорнии и частях Южной Калифорнии, которые получали воду из реки Колорадо , но был поддержан другими жителями Южной Калифорнии и фермерами долины Сан-Хоакин. Однако крупное наводнение в 1950-х годах побудило принять в 1957 году законопроект о чрезвычайной борьбе с наводнениями, который предусматривал достаточное финансирование строительства плотины в Оровилле — независимо от того, станет ли она частью SWP. [14] [15]
Закладка фундамента на месте плотины произошла в мае 1957 года с переносом путей Западной Тихоокеанской железной дороги , которые проходили через каньон реки Фезер. Закон Бернса-Портера законодательного органа Калифорнии, который санкционировал SWP, был принят только 8 ноября 1960 года, и то с небольшим перевесом. [14] [15] Инженер Дональд Тайер из DWR был уполномочен проектировать и руководить строительством плотины Оровилл, а основной контракт на работу был присужден Oro Dam Constructors Inc., совместному предприятию во главе с Oman Construction Co. [16]
Два бетонных отводных туннеля, каждый длиной 4400 футов (1341 м) и диаметром 35 футов (11 м), были вырыты для направления реки Фезер вокруг места строительства плотины. Один из туннелей был расположен на уровне реки и должен был переносить обычные потоки воды, в то время как второй должен был использоваться только во время наводнений. [17] В мае 1963 года рабочие залили последние 252 000 куб. ярдов (6,8 млн. куб. футов; 193 000 м 3 ) бетона, которые составляли перемычку высотой 128 футов (39 м ), чтобы защитить строительную площадку от наводнений. Эта конструкция позже служила непроницаемым ядром для завершенной плотины. После возведения перемычки была построена 11-мильная (18-километровая) железнодорожная линия для перемещения земли и камня к месту строительства плотины. В среднем по линии каждый час курсировало 120 вагонов, перевозивших засыпку, которая в основном извлекалась из огромных груд отходов гидравлической добычи , смытых рекой Фезер после Калифорнийской золотой лихорадки . [18]
22 декабря 1964 года катастрофа едва не случилась, когда река Фезер после нескольких дней сильных дождей достигла пикового расхода в 250 000 куб. футов/с (7 100 м 3 /с) над местом расположения плотины Оровилл. Вода поднялась за частично достроенной насыпной плотиной и почти перелилась через нее, в то время как максимальный расход в 157 000 куб. футов/с (4 400 м 3 /с) вылился из отводных туннелей. Это рождественское наводнение 1964 года было одним из самых катастрофических наводнений, когда-либо зарегистрированных в Северной Калифорнии, но незавершенная плотина смогла снизить пиковый расход реки Фезер почти на 40%, предотвратив огромный ущерб этому району. [19] [20]
Десять месяцев спустя четыре человека погибли в трагическом несчастном случае на строительной железнодорожной линии. 7 октября 1965 года два рабочих поезда по 40 вагонов, один полностью загруженный, а другой пустой, столкнулись лоб в лоб у входа в туннель, в результате чего воспламенилось 10 000 галлонов США (38 000 л) дизельного топлива, полностью уничтожив два локомотива. Горящее топливо от столкновения вызвало лесной пожар, который сжег 100 акров (40 га) прежде, чем его удалось потушить. Крушение задержало строительство плотины на неделю, пока расчищали обломки поезда. [21] [22] В целом, при строительстве плотины погибло 34 человека. [22]
Плотина Оровилл была спроектирована так, чтобы выдерживать сильнейшее землетрясение в регионе, и была оснащена сотнями приборов, которые служат для измерения давления воды и осадки земляной насыпи, использованной при ее строительстве, за что ее прозвали «плотиной, которая говорит». [23] ( Считается, что землетрясение магнитудой 5,7 в районе Оровилла в 1975 году было вызвано индуцированной сейсмичностью из-за веса плотины Оровилла и водохранилища на местной линии разлома. [24] ) Насыпь была окончательно завершена 6 октября 1967 года, когда были загружены последние 155 миллионов коротких тонн (140,6 миллионов тонн ) материала, для транспортировки которого потребовалось более 40 000 поездок на поезде. [18] 4 мая 1968 года плотина Оровилла была официально открыта штатом Калифорния. [25] Среди присутствовавших известных личностей были губернатор Калифорнии Рональд Рейган , который выступил с речью, [26] [27] [28] главный судья (бывший губернатор Калифорнии) Эрл Уоррен , сенатор Томас Кучель и представитель Калифорнии Гарольд Т. «Бизз» Джонсон . [29] Посвящение сопровождалось неделей празднеств в соседнем Оровилле, в которых приняли участие около 50 000 человек. [30]
17 октября 2005 года три экологические группы подали ходатайство в Федеральную комиссию по регулированию энергетики (FERC), призывая федеральных чиновников потребовать, чтобы аварийный водосброс плотины был укреплен бетоном, а не оставался земляным водосбросом, поскольку он не соответствовал современным стандартам безопасности. «В случае сильного дождя и наводнения быстро поднимающаяся вода переполнит основной бетонный водосброс, а затем стечет по аварийному водосбросу, и это может вызвать сильную эрозию, которая приведет к наводнению для сообществ ниже по течению, но также может вызвать аварию, известную как «потеря контроля над гребнем». Водные агентства FERC, ответственные за стоимость модернизации, заявили, что это было излишним, и что опасения были преувеличены. [31] [32]
В 2006 году старший инженер-строитель направил своим менеджерам меморандум, в котором говорилось: «Аварийный водосброс соответствует инженерным рекомендациям FERC по аварийным водосбросам», и «В рекомендациях указано, что во время редкого наводнения аварийный водосброс может понести существенные повреждения». [32]
Около 7:30 утра 22 июля 2009 года несколько рабочих находились глубоко под водохранилищем, управляя потоком, чтобы проверить камеру речного клапана в плотине Оровилл. Когда поток достиг 85%, всасывание утянуло отколовшуюся стену вниз по течению в 35-футовый (11-метровый) отводной туннель, отключив свет и едва не отправив трех рабочих на смерть в ревущем потоке.
Один из тяжело раненых рабочих выжил, зацепившись за изогнутый рельс, где его ударило инструментами и оборудованием, засосавшими в туннель. Он был госпитализирован на четыре дня с черепно-мозговой травмой, переломом ноги и руки, порезами и ушибами. [33]
Калифорнийское отделение Управления по охране труда и технике безопасности (Cal OSHA) пришло к выводу, что открытие клапанов без кольца рассеивания энергии, которое, как сообщается, отсутствовало, «создало поток воды с такой большой турбулентностью, что он заблокировал вентиляционное отверстие и создал вакуум». [34] Оно наложило на DWR шесть штрафов, включая пять, классифицированных как серьезные, и департамент был первоначально оштрафован на 141 375 долларов. Два из «серьезных» штрафов были отменены после апелляции. [33] [35]
Эта система речных клапанов была одной из первых частей плотины, которая была построена, когда проект плотины начался в 1961 году, потому что ее первоначальной целью было отвести реку, пока плотина находилась в стадии строительства. После этого она служила различным целям, в том числе в качестве возможного аварийного выпускного клапана. [33] После аварии DWR ввел постоянное распоряжение, запрещающее эксплуатацию системы речного сброса и значительно ограничивающее доступ к камере речного клапана. [34] После аварии DWR заключил соглашение 2012 года с Cal OSHA о найме стороннего эксперта для повышения безопасности системы речного сброса клапанов (RVOS) и возобновления ее эксплуатации. В 2014 году DWR приступил к ускоренной программе реконструкции, чтобы отреагировать на обеспокоенность по поводу эксплуатационных потребностей во время продолжающейся засухи. Система была в основном отремонтирована и использовалась в течение 2014 и 2015 годов для соответствия температурным требованиям Закона об исчезающих видах для реки Фезер. В настоящее время в некоторых частях RVOS проводятся дополнительные восстановительные работы, которые, как ожидается, будут завершены в начале 2017 года. [36]
Водосброс треснул в 2013 году. Старший инженер-строитель из DWR дал интервью газете Sacramento Bee и объяснил: «Обычно водосбросы образуют пустоты из-за дренажных систем под ними», и «требовались некоторые заплатки, поэтому мы провели ремонт и все проверили». [37]
В июле 2015 года государственный отдел безопасности плотин осмотрел водосброс плотины визуально «с некоторого расстояния» и не обходил его. [38]
Сезон дождей 2016–2017 годов стал самой дождливой зимой в Северной Калифорнии за последние 100 лет . Сильные ливни привели к рекордным притокам из реки Фезер, и в январе был открыт водосброс, чтобы снизить давление на плотину Оровилл. После второй серии сильных штормов в феврале расход водосброса был увеличен до 50 000 куб. футов/с (1400 м3 / с), а 7 февраля сотрудники DWR заметили необычную картину потока. Это остановило отток из водосброса, и DWR вызвало инженеров на водосброс, чтобы осмотреть его целостность. Инженеры обнаружили большую площадь эрозии бетона и фундамента. Эта эрозия была слишком большой, чтобы ее можно было отремонтировать без отвода воды в аварийный водосброс, и остановила отток по основному водосбросу на некоторое время, чтобы заделать отверстие. [39] Высокий приток в озеро Оровилл вынудил операторов плотины продолжать использовать поврежденный водосброс, что привело к дополнительному ущербу. Отверстие в водосбросе продолжало расти. [40] Обломки из кратера в главном водосбросе были перенесены вниз по течению и нанесли ущерб рыбоводческому хозяйству реки Фезер из-за высокой мутности . [41]
Хотя инженеры надеялись, что использование поврежденного водосброса позволит осушить озеро в достаточной степени, чтобы избежать использования аварийного водосброса, [42] они были вынуждены сократить его сброс с 65 000 куб. футов/с (1800 м 3 /с) до 55 000 куб. футов/с (1600 м 3 /с) из-за потенциального повреждения близлежащих линий электропередач. [43] [44]
Вскоре после 8:00 вечера 11 февраля 2017 года аварийный водосброс начал пропускать воду впервые с момента строительства плотины в 1968 году. [45] Вода текла прямо на земляной склон холма ниже аварийного водосброса, как и было задумано. Однако направленная вперед эрозия аварийного водосброса грозила подорвать и разрушить бетонную плотину .
12 февраля была объявлена эвакуация из низинных районов из-за возможного выхода из строя аварийного водосброса. [46] Расход воды через основной водосброс был увеличен до 100 000 куб. футов/с (2800 м 3 /с), чтобы попытаться замедлить эрозию аварийного водосброса. [47]
К 8:00 вечера 12 февраля возросший поток снизил уровень воды, в результате чего аварийный водосброс перестал переполняться. 14 февраля шериф округа Бьютт отменил приказ об обязательной эвакуации. [13]
19 мая 2017 года водосброс был закрыт на лето, чтобы начать работы по сносу и ремонту. [48] Общая стоимость ремонта, как предполагалось, превысит 400 миллионов долларов, при этом основной контракт на 275 миллионов долларов был присужден компании Kiewit Construction . [49] Ожидалось, что FEMA покроет большую часть расходов. [50]
По данным независимой группы экспертов под руководством Джона Франса, точная причина аварии водосброса остается неизвестной, хотя они определили «24 возможные причины аварии водосброса, включая неисправную дренажную систему, различия в толщине бетона и коррозию арматуры конструкции» [51] .
В 2018 году DWR запланировало снести и реконструировать часть водосброса, которая не пострадала от наводнения, но которая также была идентифицирована как структурно дефектная. Кроме того, бригады работали над расширением противофильтрационной стенки под аварийным водосбросом, чтобы предотвратить эрозию, если эта конструкция будет снова использоваться в будущем. [52]
1 ноября 2017 года директор DWR Грант Дэвис сказал: «Главный водосброс озера Оровилл действительно готов безопасно справляться с зимними потоками, если это необходимо». [53] Хотя это завершает первую фазу строительства, в 2018 году осталась вторая фаза, которую нужно завершить. Вторая фаза будет включать в себя восстановление верхней части водосброса (которая не была восстановлена в этом сезоне), укладку плит поверх уплотненной роликом бетонной секции и строительство бетонной секущей стенки для аварийного водосброса. [53] На данный момент смета расходов составляет более 500 миллионов долларов. [54] В октябре 2017 года в восстановленном водосбросе были обнаружены волосяные трещины. [55] К факторам, которые увеличили стоимость, относятся перенос линий электропередач, углубление реки ниже по течению от плотины, а также обнаружение того, что коренная порода под водосбросом была слабой, что потребовало более глубоких раскопок и большего количества бетона. [53]
DWR поручил независимому совету консультантов (BOC) рассмотреть и прокомментировать ремонт плотины Оровилл. [56] Меморандумы (отчеты), подготовленные BOC, размещены на веб-сайте DWR. [57] Независимая группа экспертов-криминалистов (IFT) была выбрана для определения причины инцидента с водосбросами, включая последствия эксплуатации, управления, проектирования конструкций и геологических условий. [58]
Согласно плану операций на 2017–2018 годы, DWR поддерживало уровень воды в озере Оровилл на уровне ниже обычного, чтобы снизить вероятность того, что водосброс придется использовать следующей зимой. [59]
На втором этапе ремонта водосброса в 2018–2019 годах временные ремонтные работы на главном водосбросе, выполненные на первом этапе, были демонтированы и заменены на железобетонные конструкции. [60]
2 апреля 2019 года из-за сильных осадков выше по течению DWR начал сбрасывать воду через недавно реконструированный водосброс со скоростью 8300 кубических футов в секунду (240 м 3 /с). [61] Сбросы были увеличены до 25 000 кубических футов в секунду (710 м 3 /с) 7 апреля, чтобы проверить, как водосброс работает при более высоких потоках. Они были уменьшены до 15 000 кубических футов в секунду (420 м 3 /с) 9 апреля.
Департамент водных ресурсов опубликовал оценку от 1 октября 2020 года, в которой сделан вывод о том, что плотина Оровилл пригодна для дальнейшей безопасной и надежной эксплуатации. [62]
Между тем, Федеральная комиссия по регулированию энергетики потребовала, чтобы Калифорния представила план к сентябрю 2022 года для решения проблемы прогнозируемого в будущем большего количества осадков. [63]
Из-за малого количества осадков в водосборной зоне уровень воды был ниже нормы, начиная с 2020 года. В августе 2021 года электростанцию Hyatt пришлось закрыть, поскольку уровень воды опустился ниже водозаборных отверстий. [64] После падения до рекордно низкого уровня в 22% мощности к 30 сентября, зимние штормы повысили уровень озера к декабрю, и электростанция была перезапущена 4 января 2022 года. [65]
Строительство подземной насосной электростанции Edward Hyatt было завершено вскоре после завершения строительства плотины Оровилл. В то время это была крупнейшая подземная электростанция в Соединенных Штатах, [18] с тремя обычными турбинами по 132 мегаватта (МВт) и тремя насосными генераторами по 141 МВт с общей установленной мощностью 819 МВт. [6] Электростанция Hyatt способна перекачивать воду обратно в озеро Оровилл, когда есть излишки электроэнергии. Насосные генераторы Hyatt могут поднимать до 5610 кубических футов в секунду (159 м 3 /с) в озеро Оровилл (с чистым потреблением 519 МВт), в то время как шесть турбин в совокупности используют поток 16 950 кубических футов /с (480 м 3 /с) при максимальной генерации. [66]
С 1969 года электростанция Hyatt работала в тандеме с обширной гидроаккумулирующей установкой, включающей два водохранилища на западе от Оровилла. Эти два объекта известны как комплекс Оровилл-Термалито . [67] Вода отводится в верхнее водохранилище Термалито (предгорье Термалито) через плотину-отвод Термалито на реке Фезер. В периоды непикового использования электроэнергии излишки энергии, вырабатываемые на Hyatt, используются для подъема воды из нижнего водохранилища Термалито (послегорье Термалито) в предгорье, которое сбрасывает воду обратно в послегорье для выработки до 114 МВт электроэнергии в периоды высокого спроса. [68] Электростанции Hyatt и Thermalito вырабатывают в среднем 2200 гигаватт-часов (ГВт-ч) электроэнергии каждый год, что составляет около половины общей мощности, вырабатываемой восемью гидроэлектростанциями SWP. [69] [70]
Вода, сбрасываемая с плотины Оровилл, спускается по реке Фезер, прежде чем влиться в реку Сакраменто , в конечном итоге достигая дельты Сакраменто-Сан-Хоакин , где Калифорнийский акведук SWP отводит пресную воду для транспортировки в засушливую долину Сан-Хоакин и Южную Калифорнию. Гидроэлектростанции Оровилл-Термалито обеспечивают около трети мощности, необходимой для работы насосов, которые поднимают воду по акведуку из дельты в долину, а затем из долины через горы Техачапи в прибрежную Южную Калифорнию. [70] [71] Вода и электроэнергия с плотины способствуют орошению 755 000 акров (306 000 га) в засушливой долине Сан-Хоакин Вестсайд и муниципальному снабжению около 25 миллионов человек. [72] По меньшей мере 2,8 миллиона акро-футов (910 миллиардов галлонов США; 3,5 триллиона литров) воды сбрасывается. [73]
Зимой и ранней весной в озере Оровилл должно быть не менее 750 000 акро-футов (240 миллиардов галлонов США; 930 миллиардов литров) или пятая часть емкости водохранилища, доступная для контроля наводнений. [74] Плотина эксплуатируется для поддержания объективного сброса для контроля наводнений в размере 150 000 кубических футов в секунду (4200 м 3 /с), который может быть дополнительно уменьшен во время сильных штормов, когда потоки ниже слияния Фезер с рекой Юба превышают 300 000 кубических футов в секунду (8500 м 3 /с). [75] Во время особенно разрушительного наводнения 1997 года приток воды в водохранилище достиг более 331 000 кубических футов в секунду (9 400 м 3 /с), но операторам плотины удалось ограничить отток до 160 000 кубических футов в секунду (4 500 м 3 /с), спасая большие районы долины Сакраменто от наводнения. [76] [77]
Плотина Оровилл полностью блокирует анадромные миграции чавычи и стальноголового лосося в реке Фезер. В 1967 году, пытаясь компенсировать утраченную среду обитания, DWR и Департамент рыболовства и дичи Калифорнии завершили строительство рыбопитомника на реке Фезер. [78] Рыбозаградительная плотина, построенная в 1962 году, перехватывает лосося и форель до того, как они достигнут основания непроходимой плотины Термалито, и заставляет их плыть по рыбоходу к инкубаторию, расположенному на северном берегу реки Фезер. Инкубатор производит 10 миллионов молоди лосося , а также 450 000 молоди форели для зарыбления реки каждый год. [79] Молодь лосося выпускается в два захода: 20% для весеннего захода и 80% для осеннего захода. Это предприятие оказалось настолько успешным, что появились опасения, что лосось, выращенный в рыбоводных хозяйствах, вытесняет оставшегося дикого лосося в системе реки Фезер. [80] [81]
Проект пригоден для дальнейшей безопасной и надежной эксплуатации. Для дальнейшей безопасной эксплуатации не требуются экстренные меры по исправлению положения.