Фолсомская плотина - Folsom Dam

О поселении, ранее называвшемся плотиной Фолсом, см. Приземление Моргана, Калифорния.
Фолсомская плотина
Folsom Dam Release.jpg
Выпуск плотины Фолсом
РасположениеФолсом, Калифорния
Координаты38 ° 42′28 ″ с.ш. 121 ° 09′23 ″ з.д. / 38,7077 ° с.ш.121,1565 ° з.д. / 38.7077; -121.1565Координаты: 38 ° 42′28 ″ с.ш. 121 ° 09′23 ″ з.д. / 38,7077 ° с.ш.121,1565 ° з.д. / 38.7077; -121.1565
Строительство началось1948[1]
Дата открытия1956[1]
Стоимость строительстваАМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 81,5 миллиона
Оператор (ы)Бюро мелиорации США
Плотина и водосбросы
КонфискованыАмериканская река
Высота340 футов (100 м)[2]
Длина1,400 футов (430 м)[2]
Резервуар
СоздаетFolsom Lake
Общая вместимость977000 акров · футов (1,205 км3)[3]
Неактивная емкость83000 акров футов (0,102 км3)[4]
Площадь водосбора1875 квадратных миль (4860 км2)[5]
Площадь поверхности11930 акров (4830 га)[3]
Электростанция
Дата комиссии1955[6]
Гидравлическая головка300 футов (91 м) (номинальная)[6]
Турбины3x Фрэнсис
Установленная мощность198.7 МВт[6]
Годовая генерация528,427,000 КВтч (2001–2012)[7]

Фолсомская плотина это конкретный гравитационная плотина на Американская река из Северный Калифорния в Соединенные Штаты, примерно в 25 милях (40 км) к северо-востоку от Сакраменто. Плотина имеет высоту 340 футов (100 м) и длину 1400 футов (430 м), а по бокам ее окружают земляные дамбы. Он был завершен в 1955 году и официально открылся в следующем году.

Расположен на стыке север и южных разветвлений Американской реки, плотина была построена Инженерный корпус армии США, и был передан Бюро мелиорации США по его завершении. Плотина и ее водохранилище, Folsom Lake, являются частью Проект Центральной долины, многоцелевой проект по борьбе с наводнениями, гидроэлектроэнергия, ирригация и городское водоснабжение. Чтобы увеличить защиту от наводнений в Сакраменто до 200 лет защиты от наводнений (что означает, что территория защищена от наводнения, вероятность возникновения которого в любой конкретный год составляет 0,5%), Инженерный корпус армии США недавно построил вспомогательный водосброс.[8] который был завершен в октябре 2017 года и позволяет операторам плотины Фолсом увеличивать отток воды, чтобы уровень озера не достиг или не превышал высоту основных ворот плотины.[9]

Еще одна плотина проекта Центральной долины, Нимбус Дамба, расположен ниже по реке.

Характеристики

Плотина Фолсом расположена к северу от города Фолсом и состоит из бетонной гравитационной плотины с пустотелым сердечником высотой 340 футов (100 м) и длиной 1400 футов (430 м), содержащей 1170 000 кубических ярдов (890 000 м).3) материала.[2] Плотина обрамлена двумя земляными дамбами, а водохранилище удерживается на месте девятью седловыми дамбами с западной и юго-восточной сторон.[10] Общая длина перемычек крыла составляет 8 800 футов (2700 м),[11][12] длина седловых дамб составляет 16 530 футов (5 040 м) вместе взятых.[n 1] Плотина и прилегающие к ней дамбы имеют общую длину 26 730 футов (8150 м), что составляет более 5 миль (8,0 км). Паводковые воды сбрасываются водосбросом, расположенным на плотине основного канала, контролируемым восемью радиальными затворами с пропускной способностью 567000 куб футов / с (16100 м3/ s), а также набор розетка работает с производительностью 115000 куб футов / с (3300 м3/ с).[5]

Заполненная вода за плотиной образует Folsom Lake, с нормальным максимальным бассейном 977000 акров футов (1,205 км3)[1] и дополнительной мощностью 110 000 акров-футов (0,14 км3) общей мощностью 1 087 000 акров футов (1,341 км3).[3] Первоначальная мощность составляла 1 010 000 акров футов (1,25 км3), но он был несколько уменьшен за счет осаждение. На максимальной высоте 480 футов (150 м) водохранилище покрывает 11930 акров (4830 га),[3] с 75 миль (121 км) береговой линии.[22] Плотина и водохранилище контролируют сток с площади 1875 квадратных миль (4860 км).2), или 87,6% от 2140 квадратных миль (5500 км2) Водораздел американской реки.[5][23] Среднее количество стока, поступающего в водохранилище, составляет 2 700 000 акров футов (3,3 км.3), вынуждая высвободить 1700000 акров футов (2,1 км3) для борьбы с наводнениями.[24]

Электростанция Фолсом расположена на северном берегу реки, у основания плотины. В нем три Турбины Фрэнсиса общей вместимостью 198,72 мегаватты (МВт), повышенная по сравнению с первоначальной мощностью 162 МВт в 1972 году.[6] Производство электроэнергии электростанцией является промежуточным, между пик и базовая нагрузка. Обычно он работает в течение дня, когда спрос и цена на электроэнергию самые высокие. Завод производит в среднем 691 358 000 единиц продукции. киловатт-часы каждый год.[1]

История

Строительство вспомогательного водосброса на плотине Фолсом

Плотина Фолсом была предложена еще в 1930-х годах в соответствии с Планом водоснабжения штата Калифорния в ответ на хроническое наводнение в низменном Сакраменто. Риск наводнения для столицы штата увеличивался с 1850-х годов на гидравлическая добыча мусора и строительства дамб для защиты ферм и городов, что уменьшило пропускную способность русел рек Сакраменто и Американ.[25] Существующая плотина была первоначально утверждена Конгресс в 1944 году как 355000 акров · футов (0,438 км3) блок управления наводнениями, и в 1949 году он был повторно авторизован как 1 000 000 акров футов (1,2 км3) универсальный объект.[26][27]

Нынешняя плотина Фолсом заменила более раннюю, меньшую плотину, которую построил в 1893 году Горацио Гейтс Ливермор. Более ранняя плотина питала Folsom Powerhouse, производящей электроэнергию, которая передавалась в Сакраменто по распределительной линии длиной 22 мили (35 км), самой длинной в то время системой распределения электроэнергии в мире.[28] Остатки более ранней плотины можно увидеть ниже по течению от перехода через озеро Фолсом.

Строительство плотины началось в 1951 году с предварительных земляных работ для электростанции Фолсом. Основной контракт был присужден компании Savin Construction Corp. из Ист-Хартфорда, Коннектикут, и Меррит-Чепмен и Скотт Нью-Йорка за 29,5 млн долларов под надзором Инженерный корпус армии США. 29 октября 1952 года была произведена заливка первого бетона в фундамент. Наводнение смыло временное коффердам трижды в 1953 г., задерживая работы и нанося ущерб Нимбус Дамба который в то время тоже строился. Накопление воды в озере Фолсом началось в феврале 1955 года, а последний бетон в главной дамбе был заложен 17 мая 1955 года. Первая гидроэлектростанция была произведена в сентябре того же года. Чтобы приобрести необходимую землю для будущего дна озера Фолсом, правительству пришлось переселить семьи на 142 объектах, включая поселения Остров мормонов и Лососевый водопад.[25]

Еще до того, как плотина была завершена, она продемонстрировала свою эффективность в качестве средства защиты от наводнений во время рекордных штормов в декабре 1955 года, которые полностью заполнили озеро Фолсом за считанные недели и предотвратили имущественный ущерб на сумму 20 миллионов долларов. Официальное освящение плотины состоялось 5 мая 1956 года, а 14 мая эксплуатация была передана Бюро мелиорации.[25][29]

Неисправность шлюза водосброса

Авария водосброса в 1995 г.

Утром 17 июля 1995 года была остановлена ​​электростанция на плотине Фолсом и открыт водосброс № 3 для поддержания стока в Американ-Ривер. Когда ворота приводились в действие, диагональная скоба между самой нижней и второй нижней стойками вышла из строя. Авария привела к неконтролируемому сбросу почти 40 процентов воды озера Фолсом и наводнению мощностью 40 000 кубических футов в секунду (1100 м3/ с) движется по американской реке. Пресноводные достижения Залив Сан-Франциско был нетипичным для летнего сезона и сбивал с толку тихоокеанский лосось и полосатый окунь, чьи инстинкты подсказывали им, что уже начались осенние дожди; они начали свои ежегодные осенние миграции на несколько месяцев раньше срока.[30]

Гидравлическая нагрузка на этот тип водосброс ворота (Тейнтер ворота ) передается от цилиндрической обшивки, которая находится в контакте с резервуаром, через ряд стоек к конвергенции в ступице цапфы. Втулка собирает нагрузку со стоек и передает ее через интерфейс на цапфу, которая неподвижна и соединена с плотиной. Когда затвор приводится в действие, ступица вращается вокруг пальца. Стойки в основном представляют собой элементы сжатия, но трение на стыке стержня и ступицы вызывает напряжение изгиба во время работы затвора. Как правило, и в этом случае стойки ориентированы так, что напряжение трения цапфы прикладывается к слабой оси стоек (см. Модуль сечения ). Чтобы лучше справляться с этими нагрузками, стойки соединены диагональными распорками, которые воспринимают напряжение как осевые нагрузки. На плотине Фолсом усиление коррозии на стыке стержня и ступицы привело к увеличению коэффициента трения и, следовательно, напряжения изгиба в стойке и осевого усилия в скобе. Пропускная способность фиксирующего соединения была превышена, и она вышла из строя. Это привело к перераспределению нагрузки, и отказ стал прогрессировать, что в конечном итоге привело к изгибу стоек.

После годичного расследования Бюро мелиорации объяснило отказ конструктивным недостатком: инженерный корпус, спроектировавший плотину, не учел трение цапфы (на стыке штифта и ступицы) при анализе ворот. Хотя это правда, это был один из пяти идентичных служебных ворот, которые работали в одних и тех же условиях почти 40 лет без каких-либо проблем. Это говорит о том, что сбой возник в результате состояния, которое со временем изменилось; в частности, наблюдалось постепенное увеличение коэффициента трения на стыке стержня и ступицы. Хотя можно было бы ожидать, что частота обслуживания будет увеличиваться с возрастом ворот, Reclamation снизила частоту регулярного обслуживания и смазки с течением времени из-за бюджетных ограничений. Вдобавок смазка, используемая Reclamation, не соответствовала первоначальным проектным спецификациям Корпуса; это была новая, экологически чистая смазка, которая не была достаточно водонепроницаемой, что позволяло воде попадать в контактную поверхность штифта и ступицы и вызывать коррозию, которая приводила к увеличению трения.[31]

Эта авария не привела к гибели людей и оказала значительное положительное влияние на плотинную промышленность. Особое внимание было уделено техническому обслуживанию и мониторингу радиальных ворот, многие из которых были модернизированы для усиления распорок и распорок и обеспечения достаточной смазки.

Безопасность

Безопасность

Новый мост через озеро Фолсом, построенный в обход плотины, открылся в марте 2009 года.
Плотина и озеро Фолсом, март 2004 г.
Электростанция плотины Фолсом

После 2001 г. террористические атаки Бюро мелиорации проанализировало потенциальные цели на предмет уязвимости и меры, которые можно было бы предпринять для устранения или уменьшения возможных угроз. Поскольку 500 000 жителей находятся в непосредственной близости от плотины Фолсом, возможность нападения на плотину была достаточно серьезной проблемой для должностных лиц Бюро, чтобы закрыть дорогу на плотину Фолсом. Дорога через плотину была главной артерией города Фолсом. С его закрытием в час пик движение стало сильно загруженным. Воздействие было настолько велико, что жители и городские власти обратились к федеральному правительству с просьбой пересмотреть решение о закрытии дороги, что изначально рассматривалось правительством. Постоянные опасения по поводу безопасности не позволили им снова открыть дорогу, и 28 марта 2009 года был построен и открыт новый мост, названный Folsom Lake Crossing.[32]

Риск наводнения

В течение сильный шторм в декабре 1964 года приток в озеро Фолсом достиг рекордной отметки в 280000 куб. футов (7900 м3) в секунду, при сбросе в реку 115000 куб футов (3300 м3) в секунду.[33]

В феврале 1986 года почти 500 000 человек столкнулись с возможностью наводнения, когда инженеры на плотине Фолсом были вынуждены открыть ворота водосброса после проливных дождей.[30] Наводнение усугубилось отказом Auburn Dam перемычка вверх по течению, которая высвободила дополнительные 100 000 акров футов (120 000 000 м3) в американскую реку. Пиковый поток 250 000 кубических футов в секунду (7 100 м3/ с) вошли в озеро Фолсом, вынудив операторов плотины Фолсом открыть все затворы водосброса, выпуская 130 000 кубических футов в секунду (3700 м3/ с) в американскую реку. Это было 15000 кубических футов в секунду (420 м3/ с) выше безопасной пропускной способности дамб ниже по течению. Хотя плотина и система дамбы Сакраменто сохранились без серьезных повреждений, необходимое пространство для борьбы с зимними наводнениями было увеличено на 50%, с 400 000 до 600 000 акров футов, для защиты от будущих наводнений. Кроме того, около 33000 акров футов (41000000 м3) наносов, унесенных с гор, оседало в озере Фолсом, значительно снижая его емкость. Следствием этого стало снижение способности хранить зимние осадки для использования летом. Только в 1986 году плотина Фолсом могла предотвратить ущерб на сумму 4,7 миллиарда долларов.[34]

Новогодний шторм 1997 года был самым сильным в новейшей истории, его общий приток составил 1 миллион акров футов (равный всей мощности озера Фолсом) за 5-дневный период. Однако на этот раз Бюро мелиорации смогло ограничить выбросы до менее 110000 кубических футов в секунду (3100 м3/ с).[35] Шторм 1997 года был классическим примером явления «снегопад», во время которого теплый тропический шторм растопил существующий снежный покров на более низких и средних высотах, фактически удвоив объем стока. Перед новогодним штормом декабрь 1996 года также была одной из самых влажных из когда-либо зарегистрированных, когда земля пропитывалась и выпадало значительное количество снега.[36][37]

Программа безопасности плотин Бюро мелиорации определила, что риск наводнения в районе Сакраменто делает его одним из наиболее подверженных риску сообществ в Соединенных Штатах.[38]

В настоящее время реализуются два проекта по усилению защиты от наводнений. Первый поднимет окружающие дамбы на 7 футов (2,1 м), чтобы повысить защиту от наводнений. Второй, новый водосброс, предназначен для сбора стоков от сильных штормов и паводков, которые могут нанести ущерб региону. Новый водосброс построен с затворами на 50 футов (15 м) ниже существующего водосброса, что позволяет более эффективно эвакуировать хранилище водохранилища до событий затопления.[39][40]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d "Общая информация о плотине Фолсом". Проект юнитов Folsom and Sly Park. Бюро мелиорации США. 2009-06-04. Получено 2012-08-25.
  2. ^ а б c "Размеры плотины Фолсом". Проект юнитов Folsom and Sly Park. Бюро мелиорации США. 2009-06-04. Получено 2012-08-25.
  3. ^ а б c d Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дам». Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 5 марта 2016 г.. Получено 27 августа 2012.
  4. ^ Ritzema, Randall S .; Newlin, Brad D .; Ван Лиенден, Брайан Дж. (Октябрь 2001 г.). «Приложение H: Инфраструктура» (PDF). CALVIN Project. Калифорнийский университет в Дэвисе. Получено 2014-01-25.
  5. ^ а б c "Гидравлика и гидрология плотины Фолсом". Проект юнитов Folsom and Sly Park. Бюро мелиорации США. 2009-06-04. Получено 2012-08-25.
  6. ^ а б c d «Силовая установка Фолсом». Проект юнитов Folsom and Sly Park. Бюро мелиорации США. 2009-05-13. Архивировано из оригинал на 2012-09-25. Получено 2012-08-25.
  7. ^ "Калифорнийская гидроэнергетическая статистика и данные". Калифорнийская энергетическая комиссия. Получено 2018-04-26.
  8. ^ «Округ Сакраменто> Миссии> Строительные работы> Вспомогательный водосброс на плотине Фолсом». www.spk.usace.army.mil. Получено 2016-02-29.
  9. ^ Арагон, Грег. «Армейский корпус завершил проект вспомогательного водосброса на плотине Фолсом стоимостью 900 миллионов долларов». Получено 1 сентября 2018.
  10. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). "Результат запроса каталога плотин NPDP: Фолсом". Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 10 мая 2015 г.. Получено 27 августа 2012.
  11. ^ Департамент гражданского и экологического строительства, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). "Левое крыло Фолсома". Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 5 марта 2016 г.. Получено 27 августа 2012.
  12. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). "Фолсом правое крыло". Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 5 марта 2016 г.. Получено 27 августа 2012.
  13. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Вспомогательная плотина острова Мормон». Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 6 марта 2016 г.. Получено 27 августа 2012.
  14. ^ Департамент гражданского и экологического строительства, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дайка 1». Стэндфордский Университет. Получено 27 августа 2012.[постоянная мертвая ссылка ]
  15. ^ Департамент гражданского и экологического строительства, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дайка 2». Стэндфордский Университет. Получено 27 августа 2012.[постоянная мертвая ссылка ]
  16. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дайка 3». Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 5 марта 2016 г.. Получено 27 августа 2012.
  17. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дайка 4». Стэндфордский Университет. Получено 27 августа 2012.[постоянная мертвая ссылка ]
  18. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дайка 5». Стэндфордский Университет. Получено 27 августа 2012.[постоянная мертвая ссылка ]
  19. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дайка 6». Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 6 марта 2016 г.. Получено 27 августа 2012.
  20. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дике 7». Стэндфордский Университет. Архивировано из оригинал 5 марта 2016 г.. Получено 27 августа 2012.
  21. ^ Департамент гражданской и экологической инженерии, Национальная программа строительства плотин (27 августа 2012 г.). «Фолсом Дайка 8». Стэндфордский Университет. Получено 27 августа 2012.[постоянная мертвая ссылка ]
  22. ^ «Государственная зона отдыха на озере Фолсом». Государственные парки Калифорнии. Калифорнийский департамент парков и отдыха. 27 августа 2012 г.. Получено 27 августа 2012.
  23. ^ «Граничные описания и названия регионов, субрегионов, единиц учета и единиц каталогизации». Геологическая служба США. Получено 2012-08-25.
  24. ^ "Часто задаваемые вопросы о плотине Фолсом". www.parks.ca.gov. Получено 2016-03-04.
  25. ^ а б c Саймондс, Джо (1994). «Проект Центральной долины: американское речное подразделение, подразделения Фолсом и Слай-Парк и подразделение Оберн-Фолсом Саут». Бюро мелиорации США. Получено 2017-01-06.
  26. ^ жилой дом Отчет 107-651
  27. ^ Закон о развитии американского речного бассейна, Pub.L.  81–356, 63 Стат.  852, введен в действие 14 октября 1949 г.
  28. ^ "Государственный исторический парк Фолсом Пауэрхаус".
  29. ^ "Заветная американская река: электростанция Фолсом". База данных исторических маркеров. Получено 27 августа 2012.
  30. ^ а б "Building Big: Databank - Folsom Dam". Банк данных чудес света. PBS. Получено 27 августа 2012.
  31. ^ http://www.usbr.gov/ssle/damsafety/Risk/BestPractices/16-RadialGatesTrunnionFrictionPP201108.pdf[постоянная мертвая ссылка ]
  32. ^ "Город Фолсом - Нью-Фолсом мост". 7 апреля 2009 г. Архивировано с оригинал 27 июня 2009 г.
  33. ^ Департамент парков и отдыха. «Фолсом Дам». Штат Калифорния. Получено 27 августа 2012.
  34. ^ http://www.cnrfc.noaa.gov/storm_summaries/feb1986storms.php
  35. ^ http://cdec.water.ca.gov/cgi-progs/queryDaily?FOL&d=01-Feb-1997+12:25&span=40days
  36. ^ http://www.cnrfc.noaa.gov/storm_summaries/jan1997storms.php
  37. ^ http://cepsym.org/Sympro1997/roos.pdf
  38. ^ "Маркер улучшения плотины Фолсом". База данных исторических маркеров. Получено 27 августа 2012.
  39. ^ «Экологическое планирование плотины Фолсом CDM». Получено 2009-11-24.
  40. ^ «Модернизация плотины удвоит защиту Сакраменто от наводнений». Служба новостей окружающей среды. 14 января 2008 г.. Получено 27 августа 2012.

Примечания

  1. ^ [13][14][15][16][17][18][19][20][21]

дальнейшее чтение