Введение
Плотина в Аризоне, США
Необходимость в плотине
Река Колорадо является крупнейшим единым источником воды на юго-западе Соединенных Штатов и северо-западе Мексики; до того, как масштабные проекты по строительству плотин обуздали реку в 20-м веке, ее сток был крайне ненадежным. Годовой сток реки Колорадо и ее притоков варьируется от , а 10-летние средние значения могут колебаться до . После этого бедствия Калифорния и Аризона начали призывать к строительству плотины для контроля над бурной рекой. В 1922 году шесть штатов США подписали Пакт о реке Колорадо, чтобы официально распределить сток реки Колорадо и ее притоков. Каждой половине бассейна реки Колорадо – Верхнему бассейну, включающему Колорадо, Нью-Мексико, Юту и Вайоминг, и Нижнему бассейну, включающему Калифорнию и Неваду, – выделялось воды в год, а в 1944 году был подписан договор между США и Мексикой, выделяющий Мексике. Третий штат Нижнего бассейна, Аризона, не ратифицировал Пакт до 1944 года, опасаясь, что Калифорния может попытаться присвоить часть ее доли до того, как она будет использована. Общий объем, , был основан только на тридцатилетних данных о стоке, начиная с конца 1890-х годов. Считалось, что это отражает годовой сток, измеренный у Ли-Ферри, штат Аризона (официальная точка разделения верхнего и нижнего бассейнов), в 16 милях (26 км) ниже по течению от современной плотины Глен-Каньон. Как оказалось, начало 20-го века было одним из самых влажных периодов за последние 800 лет. Общее мнение жителей бассейна реки Колорадо и государственных чиновников заключалось в том, что на реке Колорадо необходимо построить высокую плотину для контроля над наводнениями и обеспечения запаса воды для периодов засухи. Возможные места для этой плотины обсуждались в течение многих лет, и первое исследование Бюро мелиорации для плотины в Глен-Каньоне было проведено в 1924 году, в дополнение к исследованиям мест в Черном и Боулдер-Каньоне ниже по течению реки Колорадо, ниже Гранд-Каньона. Эти исследования показали, что в нижних районах реки Колорадо более прочная скальная основа, что могло бы привести к меньшему просачиванию из водохранилища. Место Глен-Каньон было настолько удаленным, что доставка припасов и транспортировка рабочих в то время были бы невозможны. Первоначальное предложение по Глен-Каньону располагалось выше линии разделения Ли-Ферри и считалось бы водой Верхнего бассейна. Обладая значительным влиянием в Конгрессе, Калифорния отказалась разрешить "виртуальные краны" плотины на реке Колорадо "строиться на территории, которая по сути была враждебной". С исключением участка Глен-Каньон первоначальная потребность в водохранилище была удовлетворена в 1936 году с завершением строительства плотины Гувера в Черном каньоне, которая хранила в огромном водохранилище озера Мид. Она не могла противостоять самым сильным наводнениям или засухам и заполнялась осадком такими темпами, что через несколько сотен лет стала бы бесполезной. Но, что наиболее важно, плотина Гувера контролировала только нижнюю часть реки. Штаты Верхнего бассейна, реки которых оставались незапруженными, не имели возможности гарантировать выполнение своих обязательств по поставкам в штаты Нижнего бассейна, сохраняя при этом достаточное количество воды для собственного использования. Без собственных водохранилищ штаты Верхнего бассейна рисковали столкнуться с "требованием" на реку Колорадо в засушливые годы: им пришлось бы использовать меньше воды, чтобы река продолжала течь к озеру Мид и в Калифорнию, штат с самыми старшими правами на воду.
The general consensus among inhabitants of the Colorado River basin and government officials was that a high dam had to be built on the Colorado to control floods and provide carry over water storage for times of drought. Possible locations for this dam were debated for years, and the Bureau of Reclamation's first study for a dam at Glen Canyon was made in 1924, in addition to studies for locations at Black and Boulder Canyons lower on the Colorado, below Grand Canyon. These studies found that the lower Colorado sites had stronger foundation rock which might result in less reservoir seepage. The Glen Canyon site was so remote that delivering supplies and transporting workers there would be infeasible at the time. The first Glen Canyon proposal lay upstream of the Lee's Ferry dividing line, and would be considered the Upper Basin's water. With its substantial Congressional clout, California refused to allow the "virtual faucets" of a Colorado River dam "to be built in what amounted to hostile territory." With the Glen Canyon site out of the question, the initial need for a reservoir was realized in 1936 with the completion of Hoover Dam in Black Canyon, storing in the mammoth reservoir of Lake Mead. It was not able to weather the worst floods or droughts, and was filling with sediment at a rate that would render it useless in a few hundred years. But most importantly, Hoover only controlled the lower portion of the river. The Upper Basin states, whose rivers remained undammed, had no way to ensure they could fulfill their delivery obligation to the Lower Basin states while retaining enough water for their own use. Without storage reservoirs of their own, the Upper Basin states risked a "call" on the Colorado River during drought years: they would be forced to use less water in order to keep the river flowing to Lake Mead and California, the state with the most senior water rights.
Проект по хранению воды в реке Колорадо
Для обеспечения водоснабжения Верхнего бассейна и гарантированной подачи воды в Нижний бассейн, Бюро мелиорации предложило Проект хранения воды реки Колорадо, который включал строительство плотины на реке Колорадо в Глен-Каньоне, нескольких плотин на реках Гуннисон и Сан-Хуан, а также пары плотин на реке Грин, главном верхнем притоке реки Колорадо, в Эхо-парке и Сплит-Маунтин. Закон о проекте хранения воды реки Колорадо 1956 года санкционировал цели, заключающиеся в "регулировании стока реки Колорадо, накоплении воды для полезного потребления, мелиорации засушливых и полузасушливых земель, обеспечении защиты от наводнений и выработке гидроэлектроэнергии". В 1963 году делегация Конгресса от штата Аризона предложила эти плотины в рамках Проекта Центральной Аризоны для достижения этих целей. Штат Калифорния выступил против проекта, поскольку он лишил бы его "избыточной" воды в реке Колорадо (фактически, неиспользованных ресурсов Верхнего бассейна), к потреблению которой штат привык. Бюро мелиорации осознало более серьезную проблему. Реализация Проекта хранения и развитие водоснабжения Верхнего бассейна привели бы к структурному дефициту воды во всей системе реки Колорадо, поскольку средний сток реки Колорадо меньше объемов, установленных Комплексным соглашением 1922 года. Для компенсации этого дефицита 21 января 1964 года USBR объединило эти предложения с "Планом водоснабжения Тихоокеанского Юго-Запада", в рамках которого доходы от продажи электроэнергии с плотин Глен, Марбл и Бридж (часто называемых "плотинами-кассами") должны были пойти на финансирование переброски воды из более влажного Тихоокеанского Северо-Запада в бассейн реки Колорадо.
Опасения по поводу окружающей среды
Плотина Эхо-парка должна была быть расположена внутри Национального памятника динозавров, находящегося под федеральной охраной, и затопить 177 км живописных каньонов – решение, вызвавшее тревогу у защитников окружающей среды. Экологическая организация Sierra Club, возглавляемая Дэвидом Брауэром, была самым активным противником строительства плотины Эхо-Парк и вела упорную борьбу с Бюро мелиорации, утверждая, что "строительство плотины не только уничтожит уникальную дикую местность, но и создаст опасный прецедент для эксплуатации ресурсов в национальных парках и памятниках Америки". Бюро мелиорации отдавало предпочтение площадке Эхо-Парк по сравнению с Глен-Каньоном, поскольку его узкие каньоны и большая высота (более 1524 м, по сравнению с 1128 м в Глен-Каньоне) привели бы к меньшему испарению. В Бюро утверждали, что строительство плотины Эхо-Парк и "невысокой" плотины Глен-Каньон позволит сэкономить воды в год по сравнению с "высокой" плотиной Глен-Каньон (которая в итоге и была построена). Изучая цифры, Брауэр обнаружил, что разница не превышает . Хотя неясно, была ли эта нестыковка вызвана вычислительной ошибкой или намеренной манипуляцией, Брауэр заявил: "Было бы большой ошибкой [полагаться на цифры Бюро], когда они не умеют складывать, вычитать, умножать и делить". Эхо-Парк рассматривался как победа американского экологического движения, но она была достигнута ценой строительства дамбы выше по течению в Флеминг-Гордж и увеличения размеров планируемой дамбы в Глен-Каньоне для компенсации объёма, который должен был обеспечить Эхо-Парк. Распространено заблуждение, что экологи получили выбор между строительством плотины в Эхо-Парке и Глен-Каньоне, но Бюро мелиорации "всегда планировало строительство плотины в Глен-Каньоне, независимо от исхода дебатов вокруг Эхо-Парка". Флойд Домини, комиссар Бюро мелиорации, сыграл ключевую роль в продвижении проекта через Конгресс и убеждении политиков занять про-дамбовскую позицию и успокоить растущую общественную обеспокоенность. Домини понимал, что Бюро мелиорации обладает значительным политическим влиянием в западных штатах благодаря экономическому вкладу своих водных проектов. Рейзнер писал, что "Домини добивался расположения Конгресса, словно ухаживал за редкими орхидеями. Если какой-то сенатор доставлял ему неприятности, финансирование его проекта могло очень быстро исчезнуть". Обеспечив необходимую политическую поддержку, проект по хранению воды реки Колорадо был утвержден в апреле 1956 года, а строительство плотины Глен-Каньон началось в октябре того же года. Дэвид Брауэр вскоре после принятия решения о строительстве плотины посетил Глен-Каньон и "понял, оказавшись там, что это не место для водохранилища". Река Колорадо спокойно протекала по дну каньона, резко контрастируя с бурными порогами выше по течению в Каньоне Катаракта и ниже по течению в Гранд-Каньоне. После своей новаторской экспедиции 1869 года Джон Уэсли Пауэлл назвал Глен-Каньон в соответствии с его характеристиками: "Таким образом, у нас есть причудливое сочетание удивительных особенностей – высеченные стены, царственные арки, ущелья, боковые каньоны, холмы и монументы. Какую из этих особенностей мы выберем для названия? Мы решили назвать его Глен-Каньон". Помимо разнообразных скальных образований, Глен-Каньон поддерживал богатую прибрежную зону обитания на многочисленных низких речных террасах, образованных рекой Колорадо, с 316 видами птиц, 79 видами растений и 34 видами млекопитающих. В 1963 году, когда строительство плотины было в разгаре, Sierra Club опубликовала книгу о Глен-Каньоне "Место, которое никто не знал", с фотографиями Элиота Портера, выражая сожаление по поводу потери каньона до того, как большинство американцев получили возможность его посетить или даже узнать о его существовании. Хотя до книги Портера Глен-Каньон был малоизвестен большинству американцев, его посещали немногие туристы и любители сплавов (например, экспедиция Пауэлла), и некоторых из них Брауэр брал интервью. Как сказал Брауэру писатель Уоллес Штегнер, побывавший в каньоне в 1947 году: "Эхо и рядом не стоит с Гленом". Воодушевленные успехом в Эхо-Парке и отчаянно желая предотвратить ту же участь, которая постигла Глен, Гранд-Каньон, Брауэр и Sierra Club обратили внимание на предложенные плотины Бридж и Марбл. Sierra Club запустила масштабную рекламную кампанию, чтобы повлиять на общественное мнение против этого плана; в ответ на аргумент Бюро мелиорации о том, что новые водохранилища откроют Гранд-Каньон для отдыхающих на лодках, как это было с озером Пауэлл, на целой странице в New York Times появился лозунг: "Должны ли мы также затопить Сикстинскую капеллу, чтобы туристы могли приблизиться к потолку?". Столкнувшись с общественным протестом, Бюро отказалось от строительства плотин в Гранд-Каньоне, фактически положив конец большинству проектов Плана развития водных ресурсов Тихого Юго-Запада в 1968 году. Угольная электростанция Навахо была построена недалеко от Пейджа, чтобы компенсировать потерю электроэнергии, вызванную отменой проекта плотины. Sierra Club лишилась статуса организации, освобожденной от уплаты налогов IRS, через день после публикации рекламы из-за своей деструктивной политической деятельности.
Подготовка площадки
Еще в 1947 году Бюро мелиорации приступило к исследованию двух потенциальных участков, оба из которых располагались в узком нижнем течении Глен-Каньона, сразу выше по течению от Ли’с-Ферри. Изначально Бюро мелиорации (USBR) отдавало предпочтение участку, расположенному в 6 км (4 мили) выше по течению, но окончательное решение было принято строить плотину в 27 км (16,5 мили) выше по течению из-за более прочной скальной основы и более удобного доступа к гравийным отложениям в ручье Вахуип. Поскольку место строительства плотины находилось в отдаленной, пересеченной местности на плато Колорадо – более чем в 48 км (30 миль) от ближайшей асфальтированной дороги, US Route 89 – потребовалось строительство новой дороги, ответвляющейся от US 89 к северу от Флагстаффа, штат Аризона, и проходящей через место строительства плотины до конечной точки в Канабе, штат Юта. Благодаря изолированному расположению, приобретение земли под плотину и водохранилище не представляло особой сложности, однако возникло несколько споров с фермерами и шахтерами в этом районе (включая представителей народа Навахо). На ранних этапах строительства единственным способом пересечь Глен-Каньон был подвесной пешеходный мост, сделанный из металлической сетки и решеток. Транспортным средствам приходилось преодолевать 362 км (225 миль), чтобы добраться с одного берега каньона на другой. После завершения строительства стальная арочная конструкция Глен-Каньон Бридж сама по себе стала инженерным чудом: длиной 387 м (1271 фут) и возвышаясь на 213 м (700 футов) над рекой, это был самый высокий мост подобного типа в Соединенных Штатах и один из самых высоких в мире. Вскоре мост стал главной туристической достопримечательностью. В мартовском выпуске журнала LIFE за 1959 год сообщалось, что «автомобилисты проезжали километры в стороне, чтобы испытать головокружительную высоту». Рабочие начали прибывать на место строительства плотины в середине-конце 1950-х годов; строительный лагерь начинался как неупорядоченный трейлерный парк, который рос вместе с рабочей силой. Во время строительства Глен-Каньон Бридж, Бюро мелиорации также начало планировать поселок для рабочих. Так появился город Пейдж, штат Аризона, названный в честь бывшего комиссара по мелиорации Джона С. Пейджа. К 1959 году в Пейдже было множество временных зданий, электричество и небольшая школа для детей рабочих. По мере роста города он приобретал дополнительные удобства, включая многочисленные магазины, больницу и даже ювелирный магазин. Главным инженером проекта был Лем Ф. Уайли, который работал на плотине Гувера и ранее спроектировал шесть других плотин Бюро мелиорации. До и во время строительства Национальная служба парков выделила три гранта для документирования и извлечения артефактов исторических культур вдоль реки. Эти гранты были предоставлены историку из Университета Юты К. Грегори Крамптону и антропологу Джесси Дженнингсу, а также Музею Северной Аризоны. Крамптон впоследствии опубликовал несколько книг и статей о своих находках. Музей Северной Аризоны финансировал экспедицию Уильяма Миллера и Гельмута Абта, согласованную с народом Навахо, для изучения исторических артефактов. Они обнаружили петроглиф в верхней части каньона, изображающий появление туманности Краб в 1054 году.
Речная отклонение
В 1956 году начались работы над двумя отводящими туннелями, которые должны были отводить реку Колорадо вокруг строительной площадки плотины во время строительства. Каждый из туннелей имел диаметр 41 фут (12 м) и общую пропускную способность; правый туннель был длиной 2740 футов (835 м), а левый – 2900 футов (884 м). Правый туннель предназначался для отвода нормального течения Колорадо вокруг строительной площадки, в то время как левый туннель, расположенный на 33 фута (10 м) выше уровня воды, должен был использоваться только во время паводков. Впоследствии нижние участки туннелей были использованы для формирования нижних частей водосбросов плотины. Из отводящих туннелей предстояло выкопать около материала. 15 октября 1956 года президент Дуайт Д. Эйзенхауэр нажал кнопку на своем столе в Вашингтоне, округ Колумбия, отправив телеграфный сигнал, который вызвал первый взрыв динамита у портала правого отводящего туннеля. Проходка туннелей через пористый песчаник навахо, прилегающий к строительной площадке плотины, представляла серьезные проблемы для бригад компании Mountain States Construction Company, выигравшей контракт на строительство отводящих туннелей в 1956 году. Транспортировка рабочих и оборудования на дно каньона была чрезвычайно сложной. Первоначально транспортировка осуществлялась на баржах из ручья Вахвеап, но быстрое течение реки Колорадо было опасным. После того, как баржа перевернулась, сбросив в реку тонны оборудования, была установлена гораздо более безопасная канатная дорога. Во время разработки породы часто расслаивалась и обрушивалась в туннели, поэтому для ее укрепления приходилось вводить металлические анкеры. Самый крупный обвал произошел 5 августа 1958 года, когда обрушилось на верхний портал левого отводящего туннеля.
Наполнение озера Пауэлл
Инженеры знали, что озеро Пауэлл будет трудно заполнить, поскольку его вместимость эквивалентна почти двум годам среднего годового стока реки Колорадо. Первоначальный план предусматривал заполнение озера Пауэлл до отметки 3490 футов (1064 м) над уровнем моря – минимального уровня, необходимого для выработки гидроэлектроэнергии к концу 1964 года, после чего вода должна была выпускаться в озеро Мид, а излишки оставаться в озере Пауэлл. Весенний сток 1963 года был самым низким за последние десять лет. К началу 1964 года озеро Пауэлл едва достигло половины целевого уровня, а уровень воды в озере Мид значительно снизился. В марте министр внутренних дел Стюарт Удалл приказал прекратить наполнение и увеличить сброс воды в озеро Мид, что вызвало недовольство штатов Верхнего бассейна. В мае Удалл вновь изменил свое решение, уменьшив сброс, в надежде, что весеннего стока будет достаточно, чтобы поднять уровень озера Пауэлл до минимального для выработки электроэнергии к осени, когда можно будет начать сброс воды для предотвращения падения уровня озера Мид ниже его минимального уровня. Эта надежда оправдалась, и 16 августа 1964 года уровень озера Пауэлл едва превысил отметку в 1064 метра. Потребовалось более 17 лет, чтобы озеро Пауэлл наконец достигло своего полного уровня в 3700 футов (1128 м) над уровнем моря, что произошло 22 июня 1980 года. Одной из основных причин этого медленного подъема, помимо необходимости выполнения обязательств перед Нижним бассейном, была утечка огромного количества воды в пористый водоносный горизонт песчаника Навахо. В период с 1963 по 1969 год в берега водохранилища ежегодно просачивалось до . Бюро мелиорации прогнозировало, что после заполнения озера Пауэлл общий объем воды в береговых отложениях стабилизируется примерно на уровне , а затем будет колебаться в зависимости от уровня воды в водохранилище. Фактические потери составили , что вдвое превышает первоначальный прогноз, однако данные о речном стоке свидетельствуют о том, что дальнейшая утечка после 1980 года была незначительной.
Наводнения 1983 года
В течение зимы Эль-Ниньо 1982–1983 годов Бюро мелиорации прогнозировало средний сток для бассейна реки Колорадо на основе измерений снежного покрова в Скалистых горах. Снегопады в апреле и мае были исключительно обильными; это, в сочетании с внезапным повышением температуры и необычными дождями в июне, привело к масштабным наводнениям по всей западной части Соединенных Штатов. Поскольку озеро Пауэлл было почти полно, у Бюро мелиорации не было достаточно времени, чтобы снизить уровень водохранилища, чтобы вместить дополнительный сток. К середине июня вода поступала в озеро Пауэлл со скоростью более . Даже при работе электростанции и речных водосбросов на полную мощность, уровень озера Пауэлл продолжал расти, пока не пришлось открыть водосбросы. За исключением кратковременного испытания в 1980 году, это был единственный случай, когда водосбросы использовались. В начале июня операторы плотины открыли ворота левого водосброса, выпустив , что составляло менее одной десятой от его пропускной способности, по туннелю в реку ниже. Через несколько дней вся плотина внезапно начала сильно вибрировать. Водосброс был закрыт для осмотра, и рабочие обнаружили, что поток воды вызывает кавитацию – взрывной коллапс вакуумных пузырей в быстро движущейся воде, – которая повреждала бетонную облицовку и разрушала туннели водосбросов из верхних концов отводящих туннелей, соединяющихся с дном водохранилища. Кавитация быстро разрушала их, и возник опасение, что произойдет соединение с дном озера Пауэлл, что поставит под угрозу фундамент плотины и приведет к ее разрушению. Даже эта дополнительная пропускная способность была исчерпана; сбросы через левый водосброс достигли , а правый водосброс был открыт до . На станции Ли-Ферри пик расхода реки Колорадо составил , что было и остается самым высоким зарегистрированным там уровнем воды с момента строительства плотины. 14 июля уровень воды в озере Пауэлл достиг отметки 3708,34 фута (1130 м), что с тех пор не было превышено. Как только стало казаться неизбежным разрушение плотины, приток воды уменьшился, и плотина была спасена. При осмотре было установлено, что кавитация нанесла серьезные повреждения обоим водосбросам, унеся тысячи тонн бетона, стальной арматуры и огромные глыбы камня. Ремонт водосбросов начался как можно скорее и продолжался до 1984 года. В нижней части каждого водосброса были установлены воздушные шахты для разрушения и поглощения ударной волны от пузырей, образующихся при кавитации. В 1984 году бассейн реки Колорадо произвел еще больше стока, чем в 1983 году, достигнув пика в начале июня. На этот раз Бюро мелиорации снизило уровень водохранилища настолько, чтобы оно поглотило большую часть раннего половодья. Тем не менее, уровень воды в озере Пауэлл быстро приблизился к верху шлюзов, и строительные работы были сосредоточены на левом водосбросе, чтобы ввести его в эксплуатацию вовремя. 12 августа ворота левого водосброса были открыты, выпуская воду со скоростью . Водосброс не был поврежден, что подтвердило эффективность перепроектирования и позволило предположить, что плотина Глен-Каньон также сможет выдержать будущие наводнения, сопоставимые с наводнением 1983 года.
Продолжающиеся дебаты
Спустя много лет после строительства Глен-Каньонской плотины и по сей день продолжаются споры между сторонниками ее демонтажа и теми, кто считает, что ее следует оставить на месте. Одним из первых вопросов, вызвавших дебаты в отношении плотины, было ее влияние на Национальный памятник Рейнбоу-Бридж, чья 88-метровая естественная арка является самой высокой в Северной Америке и священным местом для народа навахо. Экологические организации требовали от Бюро мелиорации поддерживать уровень воды в озере Пауэлл на отметке 3600 футов (1097 м) или ниже, чтобы предотвратить его распространение на территорию памятника. Бюро мелиорации предложило построить оградительную дамбу и насосную станцию для предотвращения попадания воды на территорию памятника. Учитывая потенциальный ущерб, который может быть нанесен удаленной природной среде, "лечение оказалось бы хуже болезни". Это предложение стало предметом ожесточенных споров и судебных разбирательств в течение многих лет, пока в 1973 году оно не было окончательно отклонено. Глен-Каньонская плотина стала темой влиятельной литературы, включая роман Эдварда Эбби "Банда с гаечным ключом" (1975), в котором рассказывается о вымышленной группе экологов, борющихся с промышленными застройщиками на юго-западе Америки, а главной целью которых является Глен-Каньонская плотина. После публикации роман приобрел культовый статус и закрепил за Глен-Каньонской плотиной репутацию символа экологической катастрофы, вызванной строительством плотин. Книга Эбби обсуждается в работе Джимми Киллингсворта и Жаклин Палмер "Экореторика: риторика и экологическая политика в Америке" (1992), где авторы утверждают, что Глен-Каньонская плотина стала "главным символом всего, что препятствует свободе во имя цивилизованного прогресса". 21 марта 1981 года радикальная экологическая группа Earth First! провела акцию протеста против плотины, развернув 91-метровый конусообразный черный пластиковый лист на фасаде плотины, создав иллюзию гигантской трещины в конструкции – прямое воспроизведение сцены из книги Эбби. Власти не смогли установить личности ответственных за это. В своей всеобъемлющей истории развития водных ресурсов на западе, "Кадиллакская пустыня" (1986), Марк Рейзнер подверг критике политические силы, которые привели к строительству Глен-Каньонской плотины и сотен других плотин в 1960-х и 1970-х годах. Многие из этих проектов имели сомнительное экономическое обоснование и скрытые экологические издержки, но правительственные учреждения, которые их строили, а именно Бюро мелиорации и Инженерный корпус армии США, были больше заинтересованы в сохранении своего размера и влияния. Рейзнер пишет, что "на Западе говорят, что вода течет вверх по склону к деньгам". В интервью 2011 года Флойд Домини, комиссар Бюро мелиорации, руководивший проектом хранения воды реки Колорадо, подтвердил позицию USBR относительно преимуществ проекта плотины. Несмотря на потери воды из-за испарения и утечек, озеро Пауэлл продолжает выполнять важную функцию, накапливая сток в дождливые годы в качестве "страховки" от засухи. Во время засухи на реке Колорадо в 2000–2004 годах, когда в бассейне реки наблюдался самый низкий за пять лет сток, озеро Мид, вероятно, высохло бы, а Нижний бассейн столкнулся бы с серьезными сокращениями, если бы не сброс воды из озера Пауэлл. В настоящее время озера Пауэлл и Мид эксплуатируются в соответствии с политикой "выравнивания", которая регулирует сброс воды с Глен-Каньонской плотины. Для поддержания выработки гидроэлектроэнергии на Глен-Каньонской и Гуверовской плотинах уровень воды в озерах необходимо поддерживать примерно на одном уровне. Распределение воды приводит к значительному увеличению испарения. С 2000 года уровень воды в озере Мид неуклонно снижается, приближаясь к критической отметке, при которой в штатах Нижнего бассейна будет объявлен дефицит. В последние годы набирает популярность план "Сначала наполните Мид", который предусматривает осушение озера Пауэлл для пополнения озера Мид. Глен-Каньонская плотина останется на месте (поскольку полное демонтаж конструкции будет непомерно дорогим), но будет накапливать воду только в дождливые сезоны, когда сток превышает емкость озера Мид. Большая часть оппозиции этому плану носит политический характер: озеро Пауэлл юридически считается водными ресурсами Верхнего бассейна, а озеро Мид принадлежит Нижнему бассейну. Друзья озера Пауэлл назвали это попыткой украсть воду из Верхнего бассейна, чтобы избежать дефицита в Нижнем бассейне. Верхний бассейн с 2000 года выполнил 107% своих обязательств по сбросу воды из озера Пауэлл; следовательно, снижение уровня воды в озере Мид является результатом чрезмерного использования и потерь воды в штатах Нижнего бассейна – "структурного дефицита". Существуют также аргументы в пользу хранения воды в озере Пауэлл: озеро Мид, с его значительно меньшей высотой над уровнем моря и более жарким климатом, имеет значительно более высокую скорость испарения, чем озеро Пауэлл. Кроме того, исследование, проведенное в 1983 году Ларри Дж. Полсоном из Университета Невады, показало, что сброс холодной воды с Глен-Каньонской плотины привел к значительному снижению температуры воды и, следовательно, испарения из озера Мид.
Плотина и водосбросы
Общий дизайн плотины Глен-Каньона был основан на конструкции плотины Гувера – массивной бетонной арочно-гравитационной структуре, закрепленной в прочном скальном основании, – но с несколькими существенными изменениями. Инженеры стремились к тому, чтобы плотина в основном полагалась на свою арочную форму для передачи огромного давления воды в стены каньона, а не на собственный вес конструкции для удержания водохранилища, как это было сделано на плотине Гувера. Скальное основание в Глен-Каньоне состоит из пористого песчаника, склонного к отслаиванию, в отличие от более прочного гранита в районе плотины Гувера, что потребовало более консервативного подхода к проекту Глен-Каньона, а именно значительного увеличения толщины опор, тем самым увеличивая площадь поверхности, через которую вес плотины и водохранилища передается на скалу и снижая давление на легко разрушаемые скалы. Два водосбросных туннеля прорыты в стенах каньона по обе стороны от плотины. Двойные радиальные затворы, каждый шириной 40 футов (12 м) и высотой 52,5 фута (16 м), регулируют поток воды в водосбросы. Вместе водосбросы способны пропускать до .
Хранение и распределение воды
Когда плотина Глен-Каньон была впервые построена, емкость водохранилища оценивалась в , но часть этой емкости была потеряна из-за осадконакопления. Основное назначение плотины Глен-Каньон – обеспечивать достаточный сток из бассейна Верхнего Колорадо в нижний бассейн, особенно в засушливые годы. Колорадский договор 1922 года требует ежегодной поставки в штаты Нижнего бассейна – Аризону, Калифорнию и Неваду; договор с Мексикой 1944 года обязывает США обеспечивать как минимум для использования в мексиканских штатах Нижняя Калифорния и Сонора. Плотина Глен-Каньон должна обеспечивать как минимум этого объема воды, а остальная часть поступает из других притоков реки Колорадо. Необходимый сброс воды с Глен-Каньон рассчитывается в среднем за 10-летний период, поэтому объемы сброса в отдельные годы могут быть больше или меньше в зависимости от количества стока. В более влажные годы Бюро мелиорации может принять решение об увеличении сброса воды с плотины Глен-Каньон, если уровень озера Пауэлл превышает так называемый "уровень выравнивания" – отметку, определяемую разницей в запасах воды между озерами Пауэлл и Мид. Большая часть притока в озеро Пауэлл образуется в результате летнего таяния снега в Скалистых горах штатов Колорадо, Юта и Вайоминг. Сброс воды осуществляется в течение водного года с 1 октября по 30 сентября, поскольку накопление снежного покрова начинается в конце осени. 1 апреля каждого года Бюро мелиорации публикует официальный прогноз стока за апрель-июль (сезон таяния снега) и соответствующим образом корректирует сброс воды с плотины Глен-Каньон для поддержания безопасного уровня озера Пауэлл. Точный прогноз имеет решающее значение для предотвращения неконтролируемого перелива, который привел бы к потере воды, которую можно было бы использовать для выработки электроэнергии. Хотя снежный покров обычно достигает пика и начинает таять в апреле, ситуация может неожиданно и резко измениться – либо из-за жаркой и сухой весны, которая приводит к испарению снега до его таяния, либо из-за чрезвычайно влажной весны, как это произошло в мае 1983 года. После почти произошедшей катастрофы в 1983 году Бюро мелиорации поддерживает минимальный объем в качестве резерва для защиты от неожиданно большого стока в начале каждого года.
Суша XXI века
Потоки реки Колорадо были ниже среднего с 2000 года из-за юго-западной североамериканской мегазасухи, что привело к снижению уровня воды в озере. Зимой 2005 года (до весеннего половодья) озеро достигло самой низкой отметки с момента заполнения – 3555,10 футов (1084 м) над уровнем моря, что примерно на 150 футов (46 м) ниже максимального уровня. После 2005 года уровень воды медленно восстанавливался, однако с тех пор озеро так и не заполнилось полностью. Летом 2011 года наблюдался третий по величине июньский и второй по величине июльский сток после закрытия плотины Глен-Каньон, а уровень воды достиг пика почти в 3661 футов (1116 м), что составляет 77% от полной емкости, 30 июля. К 22 апреля 2022 года уровень озера Пауэлл составил 3522,24 футов (1074 м) – всего 22,88% от емкости. Это самая низкая отметка уровня воды в озере Пауэлл с момента его заполнения в 1963 году. Научные исследования показывают, что хранение воды в озере Мид вместо озера Пауэлл позволило бы экономить 300 000 акров воды или больше в год, что привело к требованиям экологов осушить озеро Пауэлл и восстановить Глен-Каньон в его естественном, свободно текущем состоянии.
Экологические вопросы
Из-за огромного экологического воздействия на реку Колорадо, Глен-Каньонская плотина на протяжении десятилетий подвергалась критике со стороны экологических движений. Расположенное в высокогорной пустынной местности среди пористой геологии, озеро Пауэлл вызывает огромные потери воды из-за испарения и просачивания. Институт Глен-Каньона оценивает, что в среднем за год из водохранилища теряется [укажите количество] воды. Это составляет 6 процентов стока реки Колорадо – все более ценный объем воды в засушливом регионе как для людей, так и для животных и растений, обитающих вдоль реки. Из-за плотины осадочные отложения, приносимые рекой Колорадо и ее притоками, медленно заполняют каньон, и, по прогнозам, полезный срок службы водохранилища составляет от 300 до 700 лет. Река Колорадо, протекающая через Большой Каньон, лишилась источника осадка, необходимого для формирования песчаных отмелей и островов, и эти естественные речные образования в каньоне серьезно пострадали от эрозии. Наводнения, которые раньше ежегодно промывали реку, теперь сдерживаются плотиной, за исключением исключительных случаев, таких как 1983–84 годы; отсутствие наводнений привело к зарастанию растительностью, что не только значительно изменило окружающую среду прибрежной зоны, но и создало проблемы для туризма, поскольку туристы и любители водных прогулок часто не могут найти подходящие места для лагеря из-за буйной растительности. Контроль над наводнениями также привел к тому, что река не может уносить оползни, которые часто происходят вдоль каньонов, что привело к образованию постепенно усложняющихся порогов, представляющих опасность как для рыбы, так и для лодочников. До строительства плотины река Колорадо обычно достигала расхода более [укажите количество] весной; в настоящее время этот показатель ограничен менее [укажите количество] в большинстве лет, за редкими исключениями. До постройки плотины температура воды в реке Колорадо колебалась от более чем [укажите количество] градусов в летний зной до чуть выше нуля зимой. Сегодня вода, выпускаемая из Глен-Каньонской плотины, имеет постоянную температуру в течение всего года благодаря эффекту тепловой массы в озере Пауэлл. Вода, обычно выпускаемая из сотен футов ниже поверхности озера через водосбросы, изолирована от колебаний температуры толстым слоем воды над ней. Николай Рамси из фонда "Гранд-Каньон" описывает более чистую и холодную реку как "зону гибели местных рыб", таких как эндемичные колорадские пикеминноу и горбатый чаб, которые приспособлены к выживанию в теплой, илистой воде. Температура воды в реке в 1983 году была значительно выше нормы из-за того, что большая часть воды поступала из перелива более теплых поверхностных вод через водосбросы Глен-Каньонской плотины, а не из более холодных нижних слоев, питающих водосбросы. Поскольку Глен-Каньонская плотина позволила увеличить использование воды из системы реки Колорадо, в обычный год недостаточно воды дотекает до дельты, и исчезло около [укажите количество] экологически продуктивных водно-болотных угодий. В 2014 году в дельту был намеренно выпущен "импульсный поток" для восстановления части этих водно-болотных угодий; целесообразность таких потоков вызывает споры, учитывая и без того высокий спрос на воду реки Колорадо.
Восстановительные работы
26 марта 1996 года водосбросные сооружения и две из обводных труб Глен-Каньонской плотины были открыты на полную мощность, вызвав половодье на реке Колорадо. Это был первый из серии “экспериментов с высоким расходом” в рамках Программы адаптивного управления Глен-Каньоном – контролируемая попытка содействовать восстановлению повреженной прибрежной экосистемы, имитируя весенние паводки, которые ранее проходили через каньоны. Поток, казалось, очистил множество очагов разрастания растительности, унес опасные для лодочников оползни и перераспределил песчаные и галечные отмели вдоль реки, и первоначально был признан экологически успешным. Однако в последующие месяцы выяснилось, что первоначальные результаты были обманчивы. Сотрудники, работавшие в Гранд-Каньоне после эксперимента 1996 года, обнаружили, что нежелательная растительность не была унесена течением, как предполагалось ранее, – она была лишь погребена под отложениями и в основном восстановилась в течение шести месяцев. Площадь песчаных отмелей увеличилась, но большая часть материала была размыта с подводной части отмелей и отложена сверху, что делало их нестабильными, а не вымытыми из русла реки, как ожидалось. Последующие сбросы в 2004, 2008, 2012 и 2014 годах были синхронизированы с летними муссонными штормами для перераспределения осадочных пород, принесенных в Гранд-Каньон реками Пария и Литл-Колорадо. Эксперименты с высоким расходом не меняют общего объема годового стока воды из озера Пауэлл, но, как следствие, выпуск электроэнергии в течение остальной части года должен быть сокращен. Некоторые организации, такие как Living Rivers, по-прежнему считают, что плотина оказывает слишком сильное и негативное воздействие на экологию реки, чтобы усилия по восстановлению были оправданы. Несмотря на свою удаленность, Национальная зона отдыха Глен-Каньон, окружающая водохранилище, ежегодно принимает более трех миллионов посетителей. Здесь можно заняться катанием на лодках, рыбалкой, водными лыжами, гидроциклами, плаванием и пешими прогулками. Оборудованные кемпинги есть у каждой пристани, но многие посетители предпочитают арендовать плавучий дом или привезти собственное оборудование для кемпинга, найти уединенное место в каньонах и разбить свой лагерь (ограничений на места стоянок нет). Поскольку большая часть озера окружена крутыми песчаниковыми стенами, доступ ограничен развитыми пристанями. Оживленные пристани Wahweap и Antelope Point расположены в Аризоне, недалеко от города Пейдж. Две другие пристани – Halls Crossing и Bullfrog – расположены выше по течению в штате Юта. Пристань Hite, расположенная в верхней части водохранилища возле моста Hite Crossing Bridge, в настоящее время не используется, поскольку уровень воды обычно слишком низок для спуска лодок. До других объектов на Dangling Rope и Rainbow Bridge можно добраться только на лодке. Помимо мостов на обоих концах озера, единственный способ для транспортных средств пересечь озеро Пауэлл – это автомобильный и пассажирский паром между Halls Crossing и Bullfrog. Более 500 000 человек ежегодно посещают Центр для посетителей Карла Хейдена у Глен-Каньонской плотины. Бюро мелиорации организует экскурсии по плотине; после терактов 11 сентября были введены строгие меры безопасности. К основанию плотины можно добраться на лодке от Lee’s Ferry. Благодаря холодной и чистой воде, выпускаемой из озера Пауэлл, участок реки Колорадо между Глен-Каньонской плотиной и Lee’s Ferry стал отличным местом для ловли радужной форели. Форель не является коренным видом для системы реки Колорадо; она была заселена в реку ниже Глен-Каньонской плотины после ее строительства. Другие неместные виды рыб, такие как малый полосатый окунь, полосатый окунь, крупный рот и черный окунь, были выпущены в озеро Пауэлл для обеспечения спортивной рыбалки. Как и во многих озерах и водохранилищах США, в озере Пауэлл существует активная проблема с зебрами и кваггами – инвазивными двустворчатыми моллюсками, происходящими из Восточной Европы. Моллюски чаще всего переносятся из озера в озеро, прикрепляясь к корпусам и внутри отсеков лодок. Пользователи озера обязаны по закону очищать, осушать и сушить свои суда как до, так и после поездки на озеро Пауэлл. Заражение моллюсками засоряет водозаборные сооружения гидроэлектростанции у Глен-Каньонской плотины, а также пропеллеры и выхлопные трубы лодок, что требует дорогостоящей дезактивации. Их влияние на экологию озера, по-видимому, невелико или даже полезно, поскольку они служат источником пищи для рыб.