Введение

Ороввилльская плотина — земляная плотина на реке Федер к востоку от города Оровилл, штат Калифорния, в предгорьях Сьерра-Невады к востоку от долины Сакраменто. Высота плотины составляет 770 футов (235 м), что делает её самой высокой в США. Она служит главным образом для водоснабжения, производства гидроэлектроэнергии и защиты от наводнений. Плотина Оровилл является одним из ключевых объектов Калифорнийского государственного водного проекта (SWP), одного из двух крупных проектов, которые создали общештатную систему водоснабжения Калифорнии. Строительство началось в 1961 году, и, несмотря на многочисленные трудности, включая частые наводнения и крупную железнодорожную катастрофу на линии, использовавшейся для транспортировки материалов к месту строительства плотины, земляное тело плотины было завершено в 1967 году, а весь проект был готов к эксплуатации в 1968 году. Вскоре после этого плотина начала вырабатывать электроэнергию с завершением строительства электростанции Эдварда Хайата, которая в то время была крупнейшей подземной электростанцией в стране. С момента завершения строительства в 1968 году плотина Оровилл регулирует сток реки Федер из дельты Сакраменто-Сан-Хоакин в Калифорнийский акведук SWP, обеспечивающий основные поставки воды для орошения в долине Сан-Хоакин, а также для муниципальных и промышленных нужд прибрежной Южной Калифорнии. Кроме того, она предотвратила значительный ущерб от наводнений в этом районе — более 1,3 миллиарда долларов в период с 1987 по 1999 год. Плотина преграждает миграцию рыб вверх по реке Федер и контролирует её течение, что повлияло на прибрежные места обитания. Многочисленные попытки смягчить воздействие плотины на миграцию рыб включали строительство рыбоводного питомника лосося и стальной форели на реке, которое началось вскоре после завершения строительства плотины. В феврале 2017 года основные и аварийные водосбросы оказались под угрозой разрушения, что привело к эвакуации 188 000 человек, проживающих вблизи плотины. После стабилизации состояния основного водосброса и снижения уровня воды в водохранилище плотины ниже верхней части аварийного водосброса приказ об эвакуации был отменен. В 1951 году инженер штата Калифорния А. Д. Эдмонстон предложил проект реки Федер, прямой предшественник SWP, который включал в себя крупную плотину на реке Федер в Оровилле, а также акведуки и насосные станции для транспортировки накопленной воды к пунктам назначения в центральной и южной Калифорнии. Предложенный проект был решительно отвергнут избирателями в Северной Калифорнии и некоторых частях Южной Калифорнии, которые получали воду из реки Колорадо, но был поддержан другими жителями Южной Калифорнии и фермерами долины Сан-Хоакин. Однако крупные наводнения в 1950-х годах привели к принятию в 1957 году закона о чрезвычайном контроле над наводнениями, который предоставил достаточное финансирование для строительства плотины в Оровилле, независимо от того, станет ли она частью SWP. Инженер Дональд Тейер из DWR был назначен для проектирования и руководства строительством плотины Оровилл, а основной контракт на работы был заключен с Oro Dam Constructors Inc., совместным предприятием под руководством Oman Construction Co.

Для отвода реки Федер вокруг строительной площадки были прорыты два бетонных облицованных отводящих туннеля, каждый длиной 4400 футов (1341 м) и диаметром 35 футов (11 м). Один из туннелей располагался на уровне реки и должен был пропускать нормальный сток воды, а второй — использоваться только во время наводнений. В мае 1963 года рабочие залили последний бетон, из которого состояла 39-метровая коффердамная плотина, предназначенная для защиты строительной площадки от наводнений. Эта конструкция впоследствии послужила водонепроницаемым ядром для завершенной плотины. После возведения коффердама была построена железнодорожная линия длиной 18 километров для доставки земли и камня к месту строительства плотины. В среднем по этой линии проходило 120 вагонов в час, перевозя грунт, в основном извлеченный из огромных скоплений отходов гидравлической золотодобычи, смытых рекой Федер после Калифорнийской золотой лихорадки. 22 декабря 1964 года произошла почти катастрофа, когда река Федер, после нескольких дней сильных дождей, достигла пикового расхода выше места строительства плотины Оровилл. Вода поднялась за частично завершенной земляной плотиной и почти перелилась через неё, в то время как через отводящие туннели пролилось максимальное количество воды. Это рождественское наводнение 1964 года стало одним из самых разрушительных наводнений, зафиксированных в Северной Калифорнии, но незавершенная плотина смогла снизить пиковый расход реки Федер почти на 40%, предотвратив огромный ущерб в этом районе. Десять месяцев спустя четверо рабочих погибли в трагическом происшествии на строительной железнодорожной линии. 7 октября 1965 года два 40-вагонных рабочих поезда, один полностью загруженный, а другой пустой, столкнулись лоб в лоб у входа в туннель, вызвав возгорание 75 000 галлонов дизельного топлива, что привело к полному уничтожению двух локомотивов. Горящее топливо от столкновения вызвало лесной пожар, который бушевал на площади 1200 акров, прежде чем его удалось потушить. Авария задержала строительство плотины на неделю, пока убирали обломки поезда. Плотина Оровилл была спроектирована таким образом, чтобы выдерживать самое сильное землетрясение, возможное в этом регионе, и была оснащена сотнями приборов для измерения давления воды и осадки земляного тела, использованного при её строительстве, что принесло ей прозвище «плотина, которая отвечает». (Считается, что землетрясение магнитудой 5,7 в районе Оровилл в 1975 году было вызвано индуцированной сейсмичностью из-за веса плотины Оровилл и водохранилища на местном разломе.) Земляное тело было окончательно завершено 6 октября 1967 года, с использованием последних 155 миллионов тонн (140,6 миллиона т) материала, для транспортировки которых потребовалось более 40 000 железнодорожных поездок. Среди известных присутствующих были губернатор Калифорнии Рональд Рейган, выступивший с речью, председатель Верховного суда (бывший губернатор Калифорнии) Эрл Уоррен, сенатор Томас Кухель и представитель Калифорнии Гарольд Т. «Бизз» Джонсон. Открытие сопровождалось неделей празднеств в близлежащем Оровилле, в которых приняли участие почти 50 000 человек.

Переоформление лицензии на дамбы в 2005 году

17 октября 2005 года три экологические организации подали ходатайство в Федеральную комиссию по регулированию энергетики (FERC), настоятельно рекомендуя федеральным властям обязать облицевать аварийный водосброс плотины бетоном, а не оставлять его земляным, поскольку он не соответствовал современным требованиям безопасности. "В случае экстремальных дождей и наводнений быстро поднимающаяся вода могла бы переполнить основной бетонный водосброс, а затем хлынуть по аварийному, что могло бы вызвать сильную эрозию, приводящую к затоплению населенных пунктов ниже по течению, а также к обрушению, известному как "потеря контроля над гребнем". Агентства FERC, ответственные за финансирование модернизации, заявили, что это излишне и что опасения были раздуты.

2009 авария в речном клапане

Около 7:30 утра 22 июля 2009 года несколько рабочих находились глубоко под водохранилищем, работая с регулирующими устройствами потока для проверки камеры речного клапана на плотине Оровилл. Когда поток достиг 85%, возникшая тяга сорвала отделимую стену вниз по течению в отводящий туннель длиной 35 футов (11 метров), что привело к отключению электроэнергии и чуть не унесло жизни троих рабочих в бурном потоке. Один из тяжело раненых рабочих выжил, уцепившись за изогнутую рельсу, где его ударили инструменты и оборудование, засасываемые в туннель. Он был госпитализирован на четыре дня с травмой головы, переломом ноги и руки, порезами и ушибами. В ходе расследования Cal OSHA пришел к выводу, что открытие клапанов без рассеивающего кольца, которого, по сообщениям, не было, "создало настолько турбулентный поток воды, что заблокировало вентиляционное отверстие и образовало вакуум". Управление по охране труда и гигиене труда США (U.S. Occupational Safety and Health Administration) привлекло DWR к ответственности по шести нарушениям, включая пять, классифицированных как серьезные, и первоначально оштрафовало ведомство на 141 375 долларов. Два из "серьезных" нарушений были отменены по апелляции. Эта система речных клапанов была одной из первых частей плотины, построенных при начале строительства в 1961 году, поскольку ее первоначальной целью было отведение реки во время строительства плотины. Впоследствии она использовалась для различных целей, в том числе в качестве возможного аварийного выпускного клапана.

2013, 2015 трещины и инспекция сливных путей

В 2013 году в водосбросе появилась трещина. Старший инженер-строитель DWR дал интервью Sacramento Bee и объяснил: "Для водосбросов характерно образование пустот из-за дренажных систем под ними", а также "Требовались некоторые локальные ремонтные работы, поэтому мы провели ремонт и убедились, что все в порядке". В июле 2015 года государственный отдел безопасности плотин провел визуальный осмотр водосброса "с некоторого расстояния", не осуществляя обхода.

Начальное повреждение слива

Сезон дождей 2016–2017 годов стал самой влажной зимой в Северной Калифорнии за более чем 100 лет. Обильные дожди привели к рекордному притоку воды из реки Федер, и в январе был открыт водосброс для снижения давления на плотину Оровилла. После второй серии сильных штормов в феврале, расход воды через водосброс был увеличен до , и 7 февраля сотрудники DWR заметили необычный характер течения. Это привело к остановке оттока воды через водосброс, и DWR привлек инженеров для проверки его целостности. Инженеры обнаружили обширную эрозию бетона и основания. Эта эрозия была слишком значительной, чтобы ее можно было устранить без перенаправления воды в аварийный водосброс, что привело к остановке оттока по основному водосбросу на время ремонта пробоины. Высокий приток воды в озеро Оровилл вынудил операторов плотины продолжать использовать поврежденный водосброс, что привело к дальнейшему разрушению. Пробоина в водосбросе продолжала увеличиваться в размерах. Обломки из кратера в основном водосбросе были смыты вниз по течению и повредили рыбопитомник реки Федер из-за высокой мутности воды. Хотя инженеры надеялись, что использование поврежденного водосброса позволит снизить уровень воды в озере достаточно, чтобы избежать использования аварийного водосброса, им пришлось сократить сброс воды с до из-за возможного повреждения близлежащих линий электропередач.

Использование и эвакуация сливных путей в чрезвычайных ситуациях

Вскоре после 20:00 11 февраля 2017 года аварийный водосброс начал пропускать воду впервые с момента строительства плотины в 1968 году. Вода направилась прямо на земляной склон ниже аварийного водосброса, как и было предусмотрено проектом. Однако, начавшаяся обратная эрозия аварийного водосброса угрожала подмыть и обрушить бетонную плотину. 12 февраля был отдан приказ об эвакуации из низменных районов в связи с возможным разрушением аварийного водосброса. Расход воды через основной водосброс был увеличен, чтобы попытаться замедлить эрозию аварийного водосброса. К 20:00 вечера 12 февраля увеличенный расход снизил уровень воды, и аварийный водосброс перестал переливаться. 14 февраля шериф округа Бьютт отменил обязательный приказ об эвакуации.

Исследование и реконструкция

19 мая 2017 года водосброс был закрыт на летний период для начала работ по демонтажу и ремонту. Общая стоимость ремонта, по прогнозам, превысила 400 миллионов долларов, при этом основной контракт на 275 миллионов долларов был заключен с компанией Kiewit Construction. Ожидалось, что FEMA покроет значительную часть расходов. По словам независимой группы экспертов-криминалистов под руководством Джона Франса, точная причина разрушения водосброса остается невыясненной, хотя они выявили "24 возможные причины разрушения водосброса, включая неисправную дренажную систему, вариации в толщине бетона и коррозию арматуры в конструкции". DWR планирует на 2018 год демонтаж и восстановление части водосброса, которая не была повреждена наводнением, но также была признана конструктивно дефектной. Кроме того, ведутся работы по расширению ограждающей дамбы под аварийным водосбросом для предотвращения эрозии в случае его повторного использования в будущем. 1 ноября 2017 года директор DWR Грант Дэвис заявил: "Основной водосброс Оровильского озера действительно готов безопасно пропускать зимние паводки, если это потребуется". Хотя первый этап строительства завершен, второй этап еще предстоит завершить в 2018 году. Второй этап включает восстановление верхней части водосброса (которая не была восстановлена в этом сезоне), укладку плит на участке с роликовым уплотненным бетоном и строительство бетонной секционной ограждающей дамбы для аварийного водосброса. В октябре 2017 года в восстановленном водосбросе были обнаружены волосяные трещины. К увеличению стоимости привели работы по переносу линий электропередач, дноуглубительные работы ниже по течению от плотины, а также обнаружение слабой скальной основы под водосбросом, что потребовало более глубоких раскопок и большего количества бетона. Доклады, подготовленные BOC, опубликованы на веб-сайте DWR. Независимая группа экспертов-криминалистов (IFT) была выбрана для определения причины инцидента с водосбросами, включая влияние эксплуатации, управления, конструктивных решений и геологических условий. Согласно операционному плану на 2017–2018 годы, DWR поддерживал уровень воды в Оровильском озере ниже нормы, чтобы снизить вероятность необходимости использования водосброса следующей зимой. На втором этапе ремонта водосброса в 2018–2019 годах временные ремонтные работы на основном водосбросе, выполненные на первом этапе, были демонтированы и заменены стальным армированным конструкционным бетоном. 2 апреля 2019 года, из-за обильных осадков выше по течению, DWR начал сброс воды через вновь восстановленный водосброс со скоростью 8300 кубических футов в секунду (cfs). Сброс был увеличен до 25 000 cfs 7 апреля для проверки работы водосброса при более высоких расходах. 9 апреля сброс был снижен до 15 000 cfs.

Оценка безопасности

DWR опубликовало оценку от 1 октября 2020 года, в которой пришло к выводу, что плотина Оровилла пригодна для дальнейшей безопасной и надежной эксплуатации. В то же время, Федеральная комиссия по регулированию энергетики потребовала от Калифорнии представить план к сентябрю 2022 года по решению проблемы увеличения прогнозируемого количества осадков в будущем.

202021 засуха

Из-за недостаточного количества осадков в бассейне водосбора уровень воды был ниже нормы, начиная с 2020 года. В августе 2021 года электростанцию Hyatt пришлось остановить, так как уровень воды опустился ниже уровня водозаборников. После снижения до рекордно низкого уровня в 22% от мощности к 30 сентября, зимние штормы повысили уровень водоема к декабрю, и станция была вновь запущена 4 января 2022 года.

Гидроэлектроэнергия

Строительство подземной насосно-аккумулирующей электростанции Эдварда Хайата было завершено вскоре после завершения строительства плотины Оровилл. В то время это была крупнейшая подземная электростанция в Соединенных Штатах. Электростанция Хайатт способна закачивать воду обратно в озеро Оровилл при наличии избыточной электроэнергии. Насосные генераторы на Хайатте могут поднимать воду в озеро Оровилл (с чистым потреблением 519 МВт), в то время как шесть турбин в совокупности используют поток воды мощностью в максимум. С 1969 года электростанция Хайатт работает в связке с масштабной системой аккумулирования энергии, включающей два внерусловых водохранилища к западу от Оровилла. Эти два объекта вместе известны как комплекс Оровилл–Термалито. Вода отводится в верхнее водохранилище Термалито (Thermalito Forebay) через водосбросную плотину Термалито (Thermalito Diversion Dam) на реке Федер. В периоды минимальной нагрузки избыточная энергия, вырабатываемая на Хайатте, используется для подъема воды из нижнего водохранилища Термалито (Thermalito Afterbay) в передний отсек, который затем выпускает воду обратно в нижний отсек для выработки до 114 МВт электроэнергии в периоды пикового спроса. Электростанции Хайатт и Термалито производят в среднем 2200 гигаватт-часов (ГВт⋅ч) электроэнергии в год, что составляет около половины общей мощности, производимой восемью гидроэлектростанциями SWP.

Водоснабжение

Вода, выпускаемая из плотины Оровилл, течет вниз по реке Федер, прежде чем соединиться с рекой Сакраменто и в конечном итоге достичь дельты Сакраменто-Сан-Хоакин, где Калифорнийский акведук SWP забирает пресную воду для транспортировки в засушливую долину Сан-Хоакин и Южную Калифорнию. Оровилл-Термалито гидроэлектростанции обеспечивают примерно треть энергии, необходимой для работы насосов, которые поднимают воду по акведуку из дельты в долину, а затем из долины через горы Техачапи в прибрежную Южную Калифорнию. Вода и электроэнергия от плотины способствуют орошению засушливой западной части долины Сан-Хоакин и обеспечивают водоснабжение около 25 миллионов человек. Выпускается не менее [укажите количество] воды.

Контроль над наводнениями

В течение зимы и ранней весны озеро Оровиль должно иметь не менее 0,8 миллиона галлонов, или пятую часть емкости водохранилища, доступную для борьбы с наводнениями. Плотина эксплуатируется для поддержания целевого расхода для борьбы с наводнениями, который может быть дополнительно снижен во время сильных штормов, когда приток воды ниже слияния реки Перо с рекой Юба превышает . Во время особенно разрушительного наводнения 1997 года приток в водохранилище превысил миллиона галлонов, но операторам плотины удалось ограничить отток до миллиона галлонов, предотвратив затопление больших территорий долины Сакраменто.

Размножение рыб в реке Пёстра

Оровильская плотина полностью блокирует анадромные миграции лосося чинука и форели стальной головы в реке Пёстра. В 1967 году, чтобы компенсировать утрату среды обитания, DWR и Департамент рыбы и дикой природы Калифорнии завершили строительство рыбопитомника Feather River Fish Hatchery. Плотина рыбозащитного сооружения, построенная в 1962 году, перехватывает лосося и форель до того, как они достигают основания непроходимой плотины Thermalito Diversion Dam, и направляет их по рыбоходу к питомнику, расположенному на северном берегу реки Федер. Питомник производит 10 миллионов мальков лосося и 450 тысяч мальков форели для выпуска в реку ежегодно. Мальки лосося выпускаются двумя партиями: 20% – весной и 80% – осенью. Этот объект оказался достаточно успешным, что вызывает опасения по поводу того, что лосось, выращенный в питомнике, вытесняет оставшихся диких лососей в системе реки Федер.