Введение
Шастинская плотина (до строительства известная как плотина Кеннетт) — это бетонная арочно-гравитационная плотина, перекрывающая реку Сакраменто в Северной Калифорнии, США. Высотой 183 метра, она является восьмой по высоте плотиной в Соединенных Штатах. Расположенная на северном конце долины Сакраменто, Шастинская плотина создает озеро Шаста для долгосрочного хранения воды, регулирования паводков, производства гидроэлектроэнергии и защиты от проникновения соленой воды. Проект был задуман еще в 1919 году как мера по сохранению, контролю, хранению и распределению воды в Центральной долине — главном сельскохозяйственном регионе Калифорнии. Впервые строительство Шастинской плотины было санкционировано в 1930-х годах как инициатива штата. Однако из-за начала Великой депрессии облигации не были проданы, и проект был передан федеральному Бюро мелиорации в качестве проекта общественных работ. Активное строительство началось в 1937 году под руководством главного инженера Фрэнка Кроу. В период строительства плотина обеспечила тысячи рабочих мест, и завершилась на двадцать шесть месяцев раньше запланированного срока – в 1945 году. После завершения строительства Шастинская плотина была второй по высоте в США после плотины Гувера и считалась одним из величайших инженерных достижений всех времен. Еще до официального открытия, Шастинская плотина сыграла важную роль во Второй мировой войне, обеспечивая электроэнергией калифорнийские предприятия, и по-прежнему играет жизненно важную роль в управлении водными ресурсами штата. Однако она значительно изменила окружающую среду и экологию реки Сакраменто, а также затопила священные земли коренных американских племен. В последние годы ведутся дебаты о возможности повышения плотины для увеличения объема водохранилища и выработки электроэнергии. Это позволило бы производить больше электроэнергии с низким уровнем выбросов углерода, но против этого выступают представители коренных племен и защитники рыб из-за негативного воздействия от забора воды из русла реки и влияния на исчезающие виды.
Shasta Dam (called Kennett Dam before its construction) is a concrete arch gravity dam across the Sacramento River in Northern California in the United States. At 602 feet (183 m) high, it is the eighth tallest dam in the United States. Located at the north end of the Sacramento Valley, Shasta Dam creates Shasta Lake for long term water storage, flood control, hydroelectricity and protection against the intrusion of saline water. Envisioned as early as 1919 as an effort to conserve, control, store, and distribute water to the Central Valley, California's main agricultural region, Shasta was first authorized in the 1930s as a state undertaking. However, bonds did not sell due to the onset of the Great Depression and Shasta was transferred to the federal Bureau of Reclamation as a public works project. Construction started in earnest in 1937 under the supervision of Chief Engineer Frank Crowe. During its building, the dam provided thousands of much needed jobs; it was finished twenty six months ahead of schedule in 1945. When completed, the dam was the second tallest in the United States after Hoover, and was considered one of the greatest engineering feats of all time. Even before its dedication, Shasta Dam served an important role in World War II providing electricity to California factories, and still plays a vital part in the management of state water resources today. However, it has greatly changed the environment and ecology of the Sacramento River, and flooded sacred Native American tribal lands. In recent years, there has been debate over whether or not to raise the dam in order to allow for increased water storage and power generation. This would produce more low carbon electricity, but is opposed by tribes and fish advocates because of negative impacts from water diversions from river flows and impacts on endangered species.
Первые предложения
В конце XIX века Центральная долина была основным местом назначения для большого числа иммигрантов, прибывавших в Калифорнию из восточных Соединенных Штатов. Земли долины ценились для земледелия благодаря плодородным почвам, мягкому климату, пологому рельефу и обилию воды. Река Сакраменто протекает на юг через северную треть долины, известную как долина Сакраменто, на протяжении 400 миль (644 км), прежде чем впадает в обширный устьевой район – дельту Сакраменто-Сан-Хоакин, а затем в Тихий океан. К концу 1800-х годов как долина, так и дельта были интенсивно возделаны различными культурами, включая пшеницу, хлопок, рис, цитрусовые и дыни. Низменность долины Сакраменто делает ее уязвимой для наводнений зимой; напротив, летом необходимо орошение из-за выраженной сезонности осадков. Хотя река Сакраменто ежегодно сбрасывает почти весь объем воды, большая часть потока приходится на зимние штормы и весеннее таяние снега, в то время как естественный сток сокращается до минимума в конце лета и осенью в засушливые годы. С ростом сельского хозяйства уровень воды в реке снижался еще больше, что привело к проникновению соленой воды из залива Сан-Франциско в дельту. Это вызвало дефицит воды для ферм в дельте и привело к заражению терэдо (солеводным червем) в период с 1919 по 1924 год, в результате чего были разрушены пирсы и суда в заливе Суйсун. В попытке решить проблему засоления местные жители предложили построить плотину с затворами через устье залива Суйсун, однако этот проект так и не был реализован. В 1919 году было предложено другое решение – план Маршалла, разработанный Робертом Маршаллом из Геологической службы США. Он предусматривал строительство крупной плотины на реке Сакраменто сразу ниже места ее слияния с рекой Пит, недалеко от медного рудника Кеннетт, в нескольких сотнях миль к северу от дельты. Плотина должна была накапливать воду для выпуска в сухие месяцы, когда дельта была наиболее уязвима для проникновения соленой воды, а также для регулирования паводков зимой. Вода, накапливаемая плотиной, увеличила бы возможности орошения как в долине Сакраменто, так и в долине Сан-Хоакин, расположенной южнее, с которой она была бы соединена разветвленной системой акведуков и водохранилищ.
Государственный план водоснабжения и ПВП
План Маршалла не получил широкой поддержки из-за его высокой стоимости (около 800 миллионов долларов в ценах 2008 года); когда он был предложен Конгрессу в 1921 году, он был одобрен Сенатом, но отклонен Палатой представителей. Однако штат Калифорния продолжал поиск решения. В 1931 году государственный инженер Эдвард Хайатт опубликовал аналогичное, но менее масштабное предложение, известное как Государственный план водоснабжения, с предполагаемой стоимостью около 550 миллионов долларов. Этот план включал плотину в Кеннетте и акведуки от Дельты на юг, в засушливую долину Сан-Хоакин и район Лос-Анджелеса, и заложил основу для современного проекта Центральной долины (CVP) и проекта Калифорнийского государственного водоснабжения (SWP). Первоначально штат Калифорния планировал полностью финансировать проект самостоятельно за счет продажи облигаций доходов. Однако 1930-е годы ознаменовались экономическим кризисом – началом Великой депрессии и сильной засухой, которая нанесла ущерб сельскохозяйственному сектору и довела уровень безработицы в Калифорнии до 20 процентов. Проект был одобрен законодательным собранием штата с незначительным перевесом голосов, в основном благодаря поддержке избирателей из Центральной и Северной Калифорнии, которым были нужны и рабочие места, и вода. Южная Калифорния в целом выступала против проекта, поскольку ей требовались средства для строительства акведука к реке Колорадо, права на использование воды которой штат уже обеспечил. В 1933 году штат санкционировал продажу облигаций для финансирования проекта Центральной долины, ключевым элементом которого должна была стать плотина Шаста. В 1935 году президент Франклин Делано Рузвельт утвердил проект Центральной долины в рамках «Нового курса». Строительство плотины Шаста и других объектов проекта обеспечило бы тысячи необходимых рабочих мест и внесло значительный вклад в федеральные программы создания рабочих мест в период Великой депрессии. Рузвельт первоначально рассматривал возможность привлечения Инженерного корпуса армии США к строительству проекта, но в конечном итоге передал его Службе мелиорации (Reclamation Service), предшественнице Бюро мелиорации (Bureau of Reclamation), которая имела опыт строительства крупных бетонных плотин, что было продемонстрировано при реализации проекта «Плотина Гувера» (Каньон Боулдера) несколько лет ранее. Служба мелиорации назначила Фрэнка Кроу, руководителя строительства плотины Гувера, руководить работами на плотине Шаста.
Подготовка и лагеря
Торжественная церемония закладки и официального присвоения названия плотине Шаста состоялась 12 сентября 1937 года в небольшом городке Кеннетт, расположенном выше по течению от плотины. Конгресс первоначально утвердил 12 миллионов долларов на этот проект. В течение пяти лет Кеннетт окажется затопленным поднимающимися водами озера Шаста. Первоначально плотина называлась Кеннеттской, но в конечном итоге получила имя в честь близлежащей горы Шаста. После изучения нескольких участков Бюро мелиорации выбрало место для строительства плотины в каньоне глубиной 305 метров, примерно в полутора километрах над заброшенным поселком плавильщиков Корам и в четырех километрах ниже Кеннетта. Планировалось, что высота плотины превысит 244 метра. Победителем тендера с предложением в 35 939 450 долларов стала компания Pacific Constructors Inc., объединение двенадцати небольших фирм. Строительство началось с разработки миллионов тонн скальных пород со стен каньона, прилегающих к строительной площадке, для создания закладных ниш под фундамент плотины. Участок железной дороги, обошедший стройку от Реддинга до места расположения плотины Шаста, был переоборудован в подъездной путь для строительных поездов и проложен через туннель под южным устоем плотины. Бюро мелиорации первоначально планировало разместить строительный штаб в Реддинге, но в итоге решило перенести его ближе к месту строительства. Новый поселок Тойон был основан в 1938 году на ферме, приобретенной у Портера Симана. Тойон предназначался исключительно для обеспечения жильем сотрудников Бюро мелиорации, правительственных учреждений и складов; открытие магазинов или ресторанов на его территории не допускалось. В отличие от типичных палаточных лагерей строителей, город отличался комфортабельными многокомнатными деревянными домами. Компания Pacific Constructors развернула свой основной лагерь, названный «Лагерь подрядчиков» или «Поселок Шаста», у подножия строительной площадки плотины Шаста. Компания построила столовую на 2000 человек, больницу, центр отдыха и другие удобства непосредственно на месте строительства. Три других временных лагеря поблизости – «Центральная долина», «Город проекта» и «Саммит-Сити» – вскоре наполнились безработными мужчинами со всего штата, надеющимися найти работу на плотине Шаста.
Фундации
В ноябре 1938 года началось строительство отводящего канала, который должен был отводить воду на восточную (левую) сторону реки, чтобы можно было заложить фундамент на западной стороне. Левый берег реки был расширен и углублен с использованием взрывчатых веществ, а для осушения отведённого участка была построена коффердам. Для обеспечения подачи песка и гравия для производства бетона непосредственно на строительной площадке, компания Pacific Constructors построила крупнейшую в мире систему конвейерных лент. Лента, состоявшая примерно из 16 000 роликов, была разделена на 26 секций, 23 из которых приводились в движение отдельными двигателями. Оставшиеся три секции были расположены под уклоном и не требовали питания; более того, они были модернизированы для выработки электроэнергии для некоторых других секций. По завершении работ по фундаменту можно было приступить к бетонированию основной части плотины. Для этой цели была возведена система стальных кабельных башен для подъема стальных ковшей для заливки бетона. Система башен включала в себя одну главную башню высотой 465 футов (142 м) от основания и 700 футов (213 м) над уровнем реки, а также семь передвижных вспомогательных башен; кабели были протянуты от вершины главной башни к каждой из вспомогательных. Башня не была полностью демонтирована, поэтому она остаётся затопленной за плотиной. Время от времени уровень воды в водохранилище может понижаться настолько, что башня снова становится видимой.
Размещение бетона и отклонение реки
Строительство основной бетонной конструкции плотины началось в июле 1940 года после завершения кабельной системы и ввода в эксплуатацию бетонно-смесительного завода. Стальные ковши, способные перевозить бетон весом 16 тонн при полном заполнении, перемещались по кабельным линиям. В течение трех лет тысячи рабочих возводили массивные опоры плотины, заливая бетон в крупные модульные "блоки" размером 15 метров в квадрате и глубиной 2 метра. Эти блоки формировались с помощью деревянных опалубок, которые удалялись после затвердевания бетона и перестраивались для заливки следующего блока выше. Бетон уплотнялся на месте с помощью специального оборудования, которое заполняло случайные пустоты и пузырьки, обеспечивая максимальную плотность и прочность. После затвердевания бетона поверхность очищалась и выравнивалась методом пескоструйной обработки. Одновременно была изменена трасса железной дороги, проходившей через временный туннель длиной 549 метров на западном берегу реки. В декабре 1941 года японцы атаковали Перл-Харбор, что побудило Соединенные Штаты вступить во Вторую мировую войну. Вскоре на строительной площадке плотины Шаста возникла острая нехватка рабочей силы. В военные годы многие из работавших на плотине были женщинами и старшеклассниками, занятыми преимущественно на "неопасных работах". Плотина сыграла важную роль во Второй мировой войне еще до завершения строительства, обеспечивая электроэнергией судостроительные верфи и авиационные заводы в центральной Калифорнии. Однако некоторые генераторы, первоначально предназначенные для Шасты, были перенаправлены на плотину Гранд-Кули на севере штата Вашингтон из-за огромного спроса на электроэнергию для питания алюминиевых заводов на Северо-Западе. Ограниченные поставки и нехватка рабочей силы вынудили Бюро мелиорации уменьшить окончательную высоту плотины с 244 метров до 183 метров.
Потенциальные геологические опасности
В проекте геологического технического доклада, подготовленного в рамках планирования модификаций плотины Шаста, Бюро мелиорации США указывает (стр. 27) шесть типов геологических опасностей, которые потенциально могут возникнуть в зоне проекта: сейсмические опасности, вулканические извержения и связанные с ними явления, грязевые потоки, снежные лавины, оползни и сейши. Сейсмические опасности обусловлены близостью нескольких зон разломов, ближайшей из которых является зона разлома Батл-Крик, расположенная примерно в 43 километрах к югу от плотины и способная вызвать землетрясение магнитудой 7,3. Вулканические опасности представляют собой гора Шаста, гора Лассен и плато Медицинского озера.
Экологические последствия
Запруда Шаста оказала серьезное негативное влияние на популяции тихоокеанского лосося в водоразделе реки Сакраменто с тех пор, как ее ворота были впервые закрыты в 1943 году. Массивная структура полностью преграждает путь миграции лосося из нижних течений реки к Верхнему Сакраменто, Пит, Макклауд и другим притокам. По оценкам, половина лучших мест обитания лосося в бассейне Сакраменто находится выше по течению от плотины Шаста. Кроме того, плотина привела к повышению температуры воды в реке, поскольку она выпускает воду из более высоких уровней озера Шаста, которая нагревается солнцем значительно сильнее, чем поверхность реки до строительства плотины. Теплая вода вредна для лосося, предпочитающего более холодные температуры, и также негативно влияет на другие популяции рыб, такие как стальноголовый и дикая калифорнийская форель. В попытке спасти сокращающиеся популяции лосося федеральное правительство построило Национальную рыбную инкубаторную ферму Коулмана на Батл-Крике в 1942 году. Инкубатор расположен примерно в 32 км к юго-востоку от Реддинга и производит 13 850 000 яиц в год, почти 87 процентов из которых предназначены для осеннего хода лосося чинук. Еще одним решением, реализованным Бюро мелиорации в 1991 году, стала установка гигантского сооружения под названием TCD (устройство контроля температуры) на задней стороне плотины Шаста. Эта конструкция позволяет операторам плотины регулировать глубину забора воды из водохранилища для подачи в напорные трубопроводы. По мере погружения в озеро Шаста вода становится холоднее, поскольку получает меньше солнечного света. TCD оснащен пятнадцатью отверстиями, называемыми "затворами", расположенными рядами на задней поверхности сооружения. Ряды находятся на высоте 1022 фута (312 м), 922 фута (281 м) и 817 футов (249 м) над уровнем моря. (Гребень плотины Шаста находится на высоте 1077 футов (328 м).) Система продемонстрировала значительный успех в снижении температуры реки Сакраменто ниже плотины, хотя и имеет небольшие утечки. Что касается общего состояния реки, плотина косвенно повлияла на нее, способствуя росту городов и сельскохозяйственных угодий вдоль ее берегов. Однако строительство плотины также оказало прямое воздействие на морфологию и растительные зоны вдоль реки. Увеличивая летние расходы воды значительно выше их естественного среднего значения и смягчая последствия большинства наводнений, река после строительства плотины обеспечивает равномерное поступление воды в прибрежную зону каждый год, что привело к расширению растительности в русло реки. Плотина значительно уменьшила количество наносов в Сакраменто, и берега реки теперь страдают от сниженной эрозии, замедляя развитие меандров и проток. Кроме того, почти весь камень и песок, использованные для приготовления бетона для плотины, были извлечены из реки ниже плотины, что еще больше истощило ее запасы наносов.
Земли Винту
Под водами озера Шаста погребены исконные земли Виннемем Винту, одной из девяти групп более крупной этнической общности Винту, проживавшей на севере Калифорнии. Племя Виннемем Винту считается «племенем-призраком», поскольку не имеет федерального признания. По оценкам, численность населения долины до колонизации составляла около 14 000 человек; к 1900 году, из-за болезней и захвата земель поселенцами, она сократилась до 395. Из тех 395 мужчин, что выжили, многие воевали в вооруженных силах США во время Второй мировой войны. Вернувшись в 1945 году, они обнаружили, что членов их семей выгнали из традиционных деревень из-за поднимающихся вод озера Шаста. Было утрачено более 90 процентов их исконных земель, а оставшиеся десять процентов расположены вдоль нижнего течения реки Макклауд. 1 мая 1941 года Конгресс США принял Закон о приобретении индейских земель в Центральной долине, чтобы завладеть домами и землями народа Виннемем Винту. Десятки поселений, захоронений и других священных мест теперь находятся на глубине нескольких сотен футов под поверхностью озера Шаста. Более 27 священных объектов покоятся под водой за плотиной. Члены племени утверждают, что ряд резервационных договоров, заключенных правительством США в 1850-х годах, впоследствии были нарушены, чтобы осуществить заполнение озера Шаста; после этого у них остался лишь крошечный участок земли. Более того, Виннемем Винту до сих пор не признаны федеральным правительством, и они уже более века пытаются исправить эту несправедливость. В последнее время враждебность коренных жителей к плотине усилилась из-за предложений по её увеличению, что привело бы к затоплению двадцати оставшихся священных мест, включая Скалу Детей и Скалу Полового Созревания, используемых в обрядах посвящения, а также места захоронения жертв резни на Кабаи-Крик. В сентябре 2004 года племя впервые за 117 лет провело военный танец в знак протеста против строительства плотины и проекта по её реконструкции; считается, что это событие вдохновило многие экологические группы поддержать позицию племени.
Экскурсии и отдых
В течение всего года Reclamation проводит экскурсии по плотине Шаста, каждая из которых длится от двух до трех часов. Также здесь есть центр для посетителей и аудитория. Экскурсии включают в себя спуск на лифте на 130 метров к основанию плотины, посещение внутренних галерей плотины и машинного зала, а также другие объекты. Озеро Шаста имеет площадь поверхности около 100 км² при полном уровне и окружено Национальным лесом Шаста-Тринити. Вдоль водохранилища, одного из самых популярных мест для отдыха в Калифорнии, расположены многочисленные государственные и частные пристани, кемпинги, стоянки для домов на колесах, курорты и спуски для лодок. На озере доступны различные виды активного отдыха, такие как катание на катерах, водные лыжи, плавание и рыбалка, а в окружающей его гористой местности популярны походы, пикники, катание на горных велосипедах, охота и кемпинг.