Zapora O'Shaughnessy (Kalifornia)

O'Shaughnessy Dam
O'Shaughnessy Dam
	Lokalizacja tamy O'Shaughnessy w Kalifornii
Lokalizacja	Hrabstwo Tuolumne, Kalifornia , Stany Zjednoczone
Współrzędne	Współrzędne :
Zamiar	; Zaopatrzenie w wodę Energia wodna
Status	Operacyjny
Rozpoczęła się budowa	1 sierpnia 1919 r
Data otwarcia	7 lipca 1923 r
Właściciel(e)	PUC w San Francisco
Zapory i przelewy
Rodzaj zapory	Grawitacja łuku betonowego
Konfiskaty	Rzeka Tuolumne
Wysokość	430 stóp (130 m)
Długość	900 stóp (270 m)
Wzniesienie na grzbiecie	3812 stóp (1162 m)
Szerokość (podstawa)	308 stóp (94 m)
Zbiornik
Tworzy	Zbiornik Hetch Hetchy
Całkowita pojemność	360 400 akrów (444 500 000 m 3 )
Obszar zlewni	459 mil kwadratowych (1190 km2 )
Powierzchnia	1972 akrów (798 ha)
Elektrownia
Turbiny	; 3 turbiny Peltona w Kirkwood Powerhouse 2 turbiny Peltona w Moccasin Powerhouse
Zainstalowana pojemność	234 MW
Generacja roczna	976 GWh

O'Shaughnessy Dam to betonowa zapora łukowo-grawitacyjna o wysokości 430 stóp (131 m) w hrabstwie Tuolumne w Kalifornii w Stanach Zjednoczonych. Zatrzymuje rzekę Tuolumne , tworząc zbiornik Hetch Hetchy Reservoir na dolnym końcu doliny Hetch Hetchy Valley w Parku Narodowym Yosemite , około 160 mil (260 km) na wschód od San Francisco . Zapora i zbiornik są źródłem Hetch Hetchy Aqueduct, który dostarcza wodę dla ponad dwóch milionów ludzi w San Francisco i innych gminach West Bay Area . Tama nosi imię inżyniera Michaela O'Shaughnessy'ego , który nadzorował jej budowę.

Chociaż San Francisco poszukiwało wody w rzece Tuolumne już w latach 90 . Dolina Hetch Hetchy – porównywana wówczas do Doliny Yosemite ze względu na jej malownicze piękno – została wybrana ze względu na jakość wody i potencjał hydroenergetyczny , ale lokalizacja w obrębie parku narodowego wzbudziła kontrowersje. Aby obejść federalną ochronę rzeki Tuolumne, wymagany był akt Kongresu, z takim uzasadnieniem tereny publiczne powinny być zagospodarowane dla dobra publicznego .

Budowę zapory rozpoczęto w 1919 r., a zakończono w 1923 r., a pierwszą wodę dostarczono w 1934 r. po licznych opóźnieniach. W latach 1935-1938 zapora została podniesiona, aby zwiększyć jej zdolność do zaopatrzenia w wodę i wytwarzania energii. Zapora, akwedukt i przynależne systemy hydroelektryczne są wspólnie określane jako projekt Hetch Hetchy . Pochodząca z dzikiego i dziewiczego obszaru Sierra Nevada woda dostarczana przez firmę Hetch Hetchy jest jedną z najczystszych wód miejskich w Stanach Zjednoczonych i wymaga jedynie wstępnej filtracji i dezynfekcji.

Hetch Hetchy reprezentował pierwszą wielką kontrowersję środowiskową w Stanach Zjednoczonych, a debata na temat tamy i zbiornika trwa do dziś. Grupy konserwatorskie, takie jak Sierra Club, lobbują za odbudową doliny, podczas gdy inne twierdzą, że pozostawienie tamy na miejscu byłoby lepszą decyzją ekonomiczną i środowiskową.

Tło

Pod koniec XIX wieku miasto San Francisco szybko przerastało swoje ograniczone zasoby wody, które były uzależnione od okresowych lokalnych źródeł i strumieni. Miasto wyglądało na wschód, na Sierra Nevada , gdzie topniejący śnieg zasilał górne wody wielu największych rzek Kalifornii. W 1890 r. Burmistrz San Francisco James D. Phelan zaproponował budowę tamy i akweduktu na rzece Tuolumne, jednej z największych południowych rzek Sierra, jako sposób na zwiększenie i ustabilizowanie zaopatrzenia miasta w wodę. W 1900 roku United States Geological Survey (USGS) również opisał rzekę Tuolumne jako „najlepsze źródło zrównoważonej wody dla San Francisco”. Chociaż Phelanowi udało się zabezpieczyć prawa wodne do rzeki Tuolumne w 1901 r., jego apele do rządu federalnego o rozwój doliny Hetch Hetchy Valley zakończyły się niepowodzeniem. Ale kiedy trzęsienie ziemi w San Francisco w 1906 roku i późniejszy pożar zniszczyły miasto, niebezpieczne niedoskonałości miejskiego systemu zaopatrzenia w wodę zostały ujawnione w całym kraju.

Miejsce tamy O'Shaughnessy przed rozpoczęciem budowy, ok. 1914

Spośród czternastu potencjalnych źródeł wody branych pod uwagę przez miasto – które obejmowały jezioro Tahoe , rzekę Eel oraz dopływy rzek Sacramento i San Joaquin – Hetch Hetchy uznano za lepsze ze względu na doskonałe miejsce tamy, obfitość wody wolnej od osadów, niższe koszty i potencjał hydroelektryczny . W tamtym czasie Hetch Hetchy było odizolowanym, rzadko odwiedzanym regionem subalpejskim dolinie, odwiedzanej z przerwami przez poszukiwaczy złota i pasterzy. Jednak od 1890 roku Hetch Hetchy Valley i okoliczne ziemie były częścią Parku Narodowego Yosemite, a tym samym były niedostępne dla rozwoju użyteczności, nie mówiąc już o wielkiej skali proponowanej przez miasto. Chociaż dolina nie była dobrze znana ogółowi społeczeństwa, organizacje takie jak Sierra Club ceniły ją za jej spektakularne piękno, często porównywane z samą Doliną Yosemite. Prowadzony przez przyrodnika i alpinisty Johna Muira , Sierra Club stanowczo sprzeciwił się miastu San Francisco, gdy zwróciło się do rządu federalnego o pozwolenie na budowę tamy w dolinie.

W 1908 r. Sekretarz Spraw Wewnętrznych James R. Garfield odpowiedział na apel San Francisco, przyznając miastu prawa do zabudowy w Hetch Hetchy, stwierdzając, że „Hetch Hetchy nie był wyjątkowy, jezioro byłoby jeszcze piękniejsze niż dno łąki i elektrownia wodna wygenerowane mogą ostatecznie pokryć koszty budowy”. Jednym z najsilniejszych zwolenników projektu Hetch Hetchy był Gifford Pinchot , główny leśniczy Służby Leśnej Stanów Zjednoczonych , który forsował politykę „ochrony przez użytkowanie”, promując zrównoważony rozwój zasobów naturalnych w USA 19 grudnia 1913 roku prezydent Woodrow Wilson podpisał ustawę Raker Act , która zezwalała na rozwój projektu Hetch Hetchy w San Francisco na warunkach, zgodnie z którymi woda i energia pochodząca z projektu mogą być wykorzystywane wyłącznie do celów użyteczności publicznej, a nie prywatny zysk. Ustawa, choć bardzo kontrowersyjna, przeszła przez Senat 43 głosami za i 25 przeciw. Konsensus był taki, że skoro Hetch Hetchy leżało na terenie publicznym, rozsądne było zagospodarowanie jego zasobów naturalnych dla dobra publicznego.

Muir, Sierra Club i inne grupy były oburzone zezwoleniem rządu federalnego na rozwój w Hetch Hetchy. Jednak 24 grudnia 1914 r., Gdy budowa tamy ledwo się rozwijała, Muir zmarł, pozostawiając swój Sierra Club, aby stoczyć przedłużającą się bitwę z projektem Hetch Hetchy przez następne dziesięć lat. „Dam Hetch Hetchy!” Muir powiedział: „Również zapory dla zbiorników wodnych w katedrach i kościołach ludowych, ponieważ serce człowieka nie konsekrowało żadnej świętszej świątyni!” Sierra Club argumentował, że San Francisco nie musiało niszczyć doliny w celu zaopatrzenia w wodę, wskazując na dostępność innych miejsc w rozsądnej odległości - w tym Rzeka Mokelumne , którą Korpus Inżynierów Armii Stanów Zjednoczonych zgłosił w 1913 r. Jako „lepsze i tańsze źródło niż Hetch Hetchy”. (Mokelumne zostało później spiętrzone, w podobny sposób jak projekt Hetch Hetchy, aby dostarczać wodę do East Bay ). rzeki i doliny, które lepiej by im służyły… jakby zostały stworzone do ich celów”.

Budowa

Prace budowlane na zaporze w sierpniu 1922 r

Prace nad projektem Hetch Hetchy rozpoczęły się na początku 1914 roku, wkrótce po uchwaleniu ustawy Raker Act. Miasto zatrudniło Johna R. Freemana , który wcześniej pracował przy systemach zaopatrzenia w wodę w Bostonie i Nowym Jorku , do zaplanowania złożonego systemu zapory i akweduktu . Inżynier budownictwa lądowego Michael O'Shaughnessy nadzorowałby budowę i szczegóły projektowe projektu Hetch Hetchy. Tama w Hetch Hetchy Valley została później nazwana na jego cześć. Zanim budowa tamy O'Shaughnessy mogła się rozpocząć, miasto ukończyło tamę o wysokości 70 stóp (21 m) na Lake Eleanor w celu dostarczenia wody do elektrowni Early Intake Powerhouse, która była niezbędna do dostarczenia energii elektrycznej na plac budowy większej tamy.

Początkowa budowa tamy kosztowała 6 121 000 USD (97,4 mln USD w 2021 r.) I została w dużej mierze sfinansowana z obligacji przychodowych wyemitowanych przez miasto San Francisco. Aby transportować pracowników i materiały, miasto zatrudniło Fredericka Rolandiego, inżyniera z San Francisco, który miał wcześniejsze doświadczenie w projektowaniu kolei, do nadzorowania budowy Hetch Hetchy Railroad . Linia kolejowa byłaby standardową o długości 68 mil (109 km) , biegnącą wzdłuż wąskiego kanionu rzeki Tuolumne do odległego miejsca tamy. Zbudowana w latach 1915-1918 przez około 900 pracowników, kolej umożliwiała transport dostaw bezpośrednio z San Francisco wzdłuż Southern Pacific i Sierra , które łączyły się z linią Hetch Hetchy. Kolej używała głównie lokomotyw Shay z przekładnią , aby pokonywać niebezpieczne kręte zakręty i strome 4-procentowe wzniesienia.

Rzeczywisty przełom na zaporze O'Shaughnessy miał miejsce 1 sierpnia 1919 r., Kiedy firma Utah Construction Company z San Francisco rozpoczęła przygotowania terenu tamy do budowy. Robotnicy rozpoczęli karczowanie drzew w Hetch Hetchy Valley, aby przygotować ją do przyjęcia wód przyszłego zbiornika. Tunel o średnicy 20 stóp (6,1 m), później rozszerzony do 23 na 25 stóp (7,0 m × 7,6 m), został wykopany wokół południowej strony miejsca tamy O'Shaughnessy, a drewniana grodza szopki skierowała kierunek wody rzeki Tuolumne do tunelu podczas budowy. Koryto rzeki w miejscu przyszłej tamy zostało wykopane na ponad 100 stóp (30 m) przed uderzeniem w granitowe podłoże skalne. A ściana oporowa została wylana po stronie odpływowej, aby zapobiec przedostawaniu się wody do otworu fundamentowego, a granit został oczyszczony i sztucznie zszorstkowany, aby przygotować go do przyjęcia betonu.

Zapora pierwotnie ukończona w maju 1923 r

Beton na zaporę został przetworzony w zakładzie znajdującym się tuż przed placem budowy, przy użyciu piasku i skał wydobywanych z obfitych osadów aluwialnych w dolinie Hetch Hetchy. Zostało to zmieszane z cementem dostarczonym koleją Hetch Hetchy Railroad i lokalnymi głazami o średnicy od 1 stopy (0,30 m) do kilku jardów (metrów), aby wyprodukować cyklopowy materiał konstrukcyjny dla tamy. Od września 1921 r. Beton był podnoszony na 375-stopową (114 m) wieżę po południowej stronie wąwozu, z której mógł spływać grawitacyjnie ruchomymi zsypami na plac budowy. W sumie 398 516 jardów sześciennych (304 687 m ³ ) wylano beton, aby utworzyć tamę stojącą 226 stóp (69 m) nad korytem rzeki i 344 stóp (105 m) nad fundamentami. Ostatni beton położono w lutym 1922 r., a tamę ukończono w maju 1923 r. W tamtym czasie była to druga najwyższa tama w Stanach Zjednoczonych, po zaporze Arrowrock w Idaho . 24 maja 1923 r. po raz pierwszy zbiornik napełnił się. Nad projektem pracowała największa siła robocza licząca pięćset osób, w wyniku której zginęło 67 mężczyzn i jedna kobieta.

Pierwsza elektrownia wodna została dostarczona w 1925 r. Wraz z ukończeniem budowy Moccasin Powerhouse, zasilanej wodą Hetch Hetchy przez kanion i tunele górskie. Jednak pierwsze dostawy wody dotarły do San Francisco dopiero w 1934 r., Jedenaście lat po ukończeniu tamy O'Shaughnessy i dwadzieścia lat po rozpoczęciu projektu Hetch Hetchy. Tama O'Shaughnessy została zaprojektowana z odpowiednimi fundamentami i unikalną schodkową ścianą, aby umożliwić przyszłe zwiększenie wysokości tamy. Zrobiono to w oczekiwaniu na szybki wzrost zapotrzebowania na wodę i energię wodną. Rzeczywiście, między 1935 a 1938 rokiem tama została podniesiona o 85 stóp (26 m); zbudowano nowy przelew i kanały wylotowe, aby pomieścić zwiększoną wysokość i pojemność magazynową, co pomogło zwiększyć letnią produkcję w elektrowniach położonych poniżej.

Zapora i zbiornik dzisiaj

Zobacz, patrząc w dół tamy O'Shaughnessy w Hetch Hetchy w Kalifornii

Na szczycie tamy O'Shaughnessy w zbiorniku Hetch Hetchy w Kalifornii

Ukończona do ostatecznych wymiarów w 1938 roku, O'Shaughnessy Dam stoi teraz 312 stóp (95 m) nad korytem rzeki i 430 stóp (130 m) nad podłożem skalnym. Grzbiet rozciąga się na 900 stóp (270 m), a jezdnia o szerokości 17 stóp (5,2 m) przecina szczyt; grubość ściany zapory osiąga maksymalnie 308 stóp (94 m) u podstawy. W sumie konstrukcja zawiera 662 605 m3 (506 598 m ³ ) betonu i 700 000 funtów (320 000 kg) stali. Oprócz normalnej wody przepływającej przez tunel Canyon do akweduktu Hetch Hetchy, woda jest uwalniana ze zbiornika przez jedenaście bram strumieniowych na przodzie zapory i nie wyłożony przelew boczny kontrolowany przez trzy stalowe bramy bębnowe o szerokości 65 stóp (20 m). Przy opuszczonych zasuwach przelew ma przepustowość 48 600 stóp sześciennych na sekundę (1380 m ³ /s).

Za zaporą Hetch Hetchy Reservoir rozciąga się na 8 mil (13 km) wzdłuż rzeki Tuolumne, zanurzając dolinę Hetch Hetchy i najniższą część Wielkiego Kanionu Tuolumne . Przy maksymalnej pojemności zbiornik mieści 360 400 akrów stóp (444 500 000 m ³ ), zajmując powierzchnię 1972 akrów (798 ha). Zapora i zbiornik otrzymują wodę z górnych 459 mil kwadratowych (1190 km2 ⁾ zlewni rzeki Tuolumne i są zaopatrywane w wodę przez Falls Creek , Tiltill Creek i Rancheria Creek oprócz głównego pnia Tuolumne. Do Hetch Hetchy można dojechać drogą Evergreen / Hetch Hetchy Road, która biegnie 14 mil (23 km) od Big Oak Flat wzdłuż rzeki Tuolumne i kończy się na grzbiecie tamy. Droga jest otwarta sezonowo, ponieważ w miesiącach zimowych nie jest odśnieżana.

Przelew przy zaporze O'Shaughnessy

Firma Hetch Hetchy napędza turbiny wodne w elektrowniach Kirkwood i Moccasin położonych w dole rzeki Tuolumne. Kirkwood Powerhouse został uruchomiony w 1967 roku z dwoma Peltona , a trzeci został dodany w 1987 roku, zwiększając całkowitą moc wytwórczą do 124 megawatów (MW). Kirkwood jest obsługiwane z wysokością hydrauliczną 1450 stóp (440 m) przez tunel Canyon i produkuje średnio 549 milionów kilowatogodzin (KWh) rocznie. Nowa elektrownia została zbudowana w celu zastąpienia starej Moccasin Powerhouse w 1969 roku. Nowa Moccasin Powerhouse, położona w pobliżu Jezioro Don Pedro położone niżej nad rzeką Tuolumne ma moc 110 MW z dwóch turbin Peltona. Moccasin generuje 427 milionów KWh rocznie i jest zasilany wodą Hetch Hetchy przez tunel górski, który zapewnia maksymalną wysokość podnoszenia 1300 stóp (400 m).

Woda odprowadzana z tamy O'Shaughnessy wpływa do akweduktu Hetch Hetchy, który dostarcza 85 procent wody miejskiej dla 2,4 miliona ludzi w rejonie Zatoki San Francisco. Uzysk twardej wody wynosi 265 000 akrów stóp (0,327 km ³ ) rocznie, czyli 237 milionów galonów (895 000 m ³ ) dziennie. Ze względu na wyjątkową geologię zlewni Hetch Hetchy, na którą składają się płytkie gleby pod twardym granitowym podłożem skalnym, woda wpływająca do zbiornika jest wyjątkowo czysta i bardzo wysokiej jakości. Ta jakość jest dodatkowo utrzymywana przez rygorystyczną ochronę działu wodnego; pływanie łódką i pływanie jest zabronione w Hetch Hetchy Reservoir (chociaż połowy są dozwolone na zbiorniku iw rzekach, które go zasilają). W rezultacie woda z kranu w San Francisco jest jedną z najczystszych w Stanach Zjednoczonych, nawet bez potrzeby filtrowania, i podobno jest lepszej jakości niż większość wody butelkowanej.

Statystyki strukturalne tamy O'Shaughnessy

Informacje statystyczne dotyczące pierwszej części budowy tamy O'Shaughnessy są dostępne na miejscu samej tamy O'Shaughnessy.

Przed ratą podwyższenia (sprzed 1938 r.) pomiary statystyczne były następujące:

Elewacja fundamentu	3386 stóp
Wysokość zaworów dolnych	3508 stóp
Początkowa elewacja grzebienia	3726 stóp
Pojemność przechowywania	66 000 000 000 galonów
Obszar drenażowy	294 000 akrów
Obszar zbiornika	1590 akrów

Po podwyższeniu wysokości o 86 stóp, które zostało wprowadzone w 1938 r., Strukturalne informacje statystyczne zmieniły się na:

Wysokość nad korytem strumienia	312 stóp
Wysokość nad fundamentem	425 stóp
Elewacja grzebienia	3812 stóp
Długość grzebienia	800 stóp
Pojemność przechowywania	117 300 000 000 galonów
Obszar zlewni	458 mil kwadratowych
Obszar zbiornika	1872 akrów

Proponowane usunięcie zapory

Hetch Hetchy Valley przed spiętrzeniem, ok. 1908

Zapora O'Shaughnessy była kontrowersyjna od czasu jej pierwotnej budowy, zarówno ze względu na wpływ na środowisko, jak i roszczenia dotyczące łamania ustawy Raker Act przez miasto San Francisco . Chociaż ustawa Raker Act wyraźnie stanowiła, że energia i woda z projektu Hetch Hetchy mogą być wykorzystywane wyłącznie do celów publicznych, San Francisco sprzedawało energię Hetch Hetchy firmie Pacific Gas & Electric (PG&E) od 1925 r. Zwolennicy usunięcia tamy stwierdzili, że wykorzystanie San Francisco Parku Narodowego Yosemite za wodę i energię jest niesprawiedliwe ze względu na szkody dla turystyki i lokalnego środowiska spowodowane przez zaporę i zbiornik. Dzięki osuszeniu zbiornika, usunięciu zapory i przywróceniu doliny do pierwotnego stanu, odwiedzający park będą mogli ponownie cieszyć się naturalnym pięknem Hetch Hetchy – niegdyś porównywanym z pięknem Dolina Yosemite . Istnieją inne rzeki i zbiorniki dostępne dla San Francisco w celu zastąpienia zaopatrzenia w wodę, takie jak obecnie niewykorzystana część miasta w wodzie w jeziorze Don Pedro , największym zbiorniku na rzece Tuolumne.

W 2004 r. opracowano raport wykonalności, w którym określono alternatywy dla tamy O'Shaughnessy. Raport zawiera analizę na poziomie planowania w celu zastąpienia korzyści związanych z wodą i energią wodną, które zapewniają Hetch Hetchy Reservoir i O'Shaughnessy Dam. W raporcie starano się zapewnić, aby wszystkie rozwiązania były technicznie wykonalne i niedrogie oraz aby zapewniały niezawodne dostawy wody zarówno do San Francisco, jak i do wszystkich dotkniętych społeczności kalifornijskich. Raport został zweryfikowany przez ekspertów akademickich, a informacje do raportu zostały dostarczone przez San Francisco Public Utilities Commission, Bay Area Water Supply and Conservation Agency oraz Turlock i Modesto Irrigation Districts, aby zapewnić dokładny raport.

W 2006 roku naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis opublikowali artykuł w recenzowanym czasopiśmie dotyczącym konsekwencji usunięcia tamy O'Shaughnessy. Badanie modelowało dostępność wody w oparciu o zwiększone zapotrzebowanie na wodę i skutki cieplejszych/suchszych warunków hydrologicznych do roku 2100. Badanie wykazało, że usunięcie tamy w połączeniu z innymi zmianami infrastruktury wodnej miało niewielki wpływ na system dostarczania wody Hetch Hetchy i dostarczanie woda do San Francisco. W badaniu zidentyfikowano filtrację wody jako jeden z głównych czynników kosztowych w usuwaniu tamy.

Przeciwnicy usuwania zapór twierdzą, że szacowany koszt rozbiórki na 3–10 miliardów dolarów to kiepska inwestycja, zwłaszcza jeśli chodzi o wynikającą z tego utratę odnawialnej energii wodnej, którą należałoby zastąpić wytwarzaniem zanieczyszczających środowisko paliw kopalnych. Chociaż dostępnych jest kilka opcji zastąpienia wody w San Francisco, żadna z nich nie ma czystości dostarczanej obecnie przez firmę Hetch Hetchy. Nie ma również gwarancji, że dolina może zostać pomyślnie odrestaurowana, ponieważ pierwotne dno doliny było w rzeczywistości produktem tysięcy lat intensywnego, kontrolowanego wypalania i zarządzania przez tubylców Paiute i Miwok ludów, które kiedyś zamieszkiwały te tereny. Bez tej ingerencji w miejscu słynnych dolinnych łąk wyrósłby las. Wreszcie zwiększona presja nowej turystyki może spowodować własne szkody w środowisku, jak wykazano w zatłoczonej Dolinie Yosemite.

Pomimo gorąco kwestionowanego statusu O'Shaughnessy Dam w dziedzinie ochrony środowiska i okazjonalnych pieniędzy federalnych przeznaczanych na badanie alternatyw dla Hetch Hetchy - takich jak 7 milionów dolarów przekazanych przez prezydenta George'a W. Busha w 2007 roku z budżetu National Park Service - lokalne wsparcie do jego usunięcia jest stosunkowo niska. W 2012 roku wyborcy z San Francisco odrzucili Propozycję F , który nakazałby miastu zbadanie usunięcia tamy O'Shaughnessy i sporządzenie planu zastąpienia wody Hetch Hetchy, głosami 77 procent przeciw. Propozycja F przeznaczyłaby 8 milionów dolarów na stworzenie studium wykonalności do 2016 roku; nowe systemy dostarczania i filtrowania wody musiałyby zostać wprowadzone do 2025 r., a zbiornik Hetch Hetchy Reservoir musiałby zostać osuszony do 2035 r.