Гатунская плотина

Плотина Гатун — земляная плотина на реке Чагрес в Панаме , недалеко от города Гатун . Плотина, построенная между 1907 и 1913 годами, является важнейшим элементом Панамского канала ; оно образует искусственное озеро Гатун , по которому корабли проходят 33 километра (21 милю) транзитом через Панамский перешеек . Кроме того, гидроэлектростанция на плотине вырабатывает электроэнергию , которая используется для работы шлюзов и другого оборудования на канале.

Строительство плотины было большим инженерным достижением, затмеваемым только параллельными раскопками Кулебры ; на момент завершения плотина была самой большой земляной плотиной в мире, а озеро Гатун было самым большим искусственным озером в мире.

Описание

Плотина расположена в долине реки Чагрес, примерно в 10 километрах (6,2 мили) от ее устья в Карибском море . Холмы, граничащие с долиной Чагрес, образуют в этом месте пропасть шириной чуть более 2 километров (1,2 мили) с естественным скалистым холмом в центре пропасти. Разрыв заполнен земляной плотиной толщиной 640 метров (2100 футов) у основания, длиной 2300 метров (7500 футов) вдоль верха, толщиной 121 метр (397 футов) на уровне воды и толщиной 30 метров (98 футов). футов) толщиной наверху, что на 9 метров (30 футов) выше нормального уровня озера.

Водосброс плотины построен на центральном холме; он состоит из полукруглой бетонной плотины, которая регулирует поток воды по бетонному каналу, встроенному в задний склон холма. Длина самой водосбросной плотины составляет 225 метров (738 футов); его гребень находится на 16 футов (4,9 м) ниже нормального уровня озера. Водосброс спроектирован таким образом, что вода, переливающаяся через полукруглую плотину, сходится у дна с противоположных направлений и нейтрализует собственную силу, тем самым сводя к минимуму эрозию внизу.

Плотина водосброса увенчана 14 воротами, поддерживаемыми бетонными опорами, каждые 14 метров (46 футов) в ширину и 6 метров (20 футов) в высоту. Эти ворота с электрическим приводом поднимаются или опускаются, чтобы контролировать поток воды; при уровне озера 26,5 метров (87 футов), запланированном максимальном уровне, пропускная способность водосброса составляет 4100 кубических метров (140 000 куб футов) в секунду, что превышает максимальный расход реки Чагрес. В дополнение к этому, водопропускные трубы в шлюзах могут пропускать 1400 кубических метров (49 000 кубических футов) в секунду.

^[1]

Озеро Гатун имеет площадь 425 квадратных километров (164 квадратных миль) на нормальном уровне; он хранит 5,2 кубических километра (4 200 000 акров футов) воды, что примерно столько же, сколько река Чагрес выносит в среднем за год.

Производство электроэнергии

Плотина включает в себя гидроэлектростанцию , расположенную на восточной стороне водосбросного канала. ^[2] ряда турбогенераторов ; Вода из озера используется для привода При первом вводе в эксплуатацию были установлены три генератора, производящие в общей сложности 6 мегаватт (8000 л.с.) электроэнергии. Вырабатываемая энергия используется для работы шлюзового и водосбросного оборудования, а также для освещения шлюзов и деревень на канале. ^[3]

Строительство

Строительство канала было начато французской компанией ( La Compagnie Universelle du Canal Interoceanique ) в 1880–1889 годах. Из-за плохого изучения вариантов и плохой информации о затратах французская компания планировала построить канал на уровне моря, соединяющий два канала. побережья. Первоначально они думали, что смогут сделать это примерно за 120 миллионов долларов. Потратив около одного миллиарда франков (около 300 миллионов долларов), потеряв около 22 000 рабочих и обанкротившись, французские усилия практически прекратились. Канал на уровне моря не потребовал бы строительства плотины, но все равно потребовал бы принятия обширных мер для приспособления к постоянно меняющемуся стоку реки Чагрес. Соединенные Штаты взяли под свой контроль зону канала шириной 10 миль (16 км) и возобновили строительство канала 4 мая 1904 года. Почти два года были потрачены на подготовку инфраструктуры, борьбу с комарами (недавно обнаруженным переносчиком, распространяющим желтую лихорадку и малярию ), Улучшения Панамской железной дороги и планирование до того, как работа наберет полную скорость. После рассмотрения вариантов и затрат в 1906 году было принято решение о строительстве шлюзового канала, которое было одобрено президентом. Теодор Рузвельт .

Еще до того, как было принято решение о шлюзовом канале, майор Джордж Вашингтон Геталс ( Инженерный корпус армии США ), главный инженер строительных работ с 1907 по 1914 год, уже провел расследование под руководством Джона Фрэнка Стивенса (главный инженер, 1905–1905 гг.). 1907 г.) для определения пригодности земли в Гатуне для строительства там большой плотины. Для определения пригодности земли было проведено обширное испытательное бурение, а также были проведены испытания под давлением материала, который будет использоваться в строительстве, для определения его долговечности.

Плотина Гатун служит двум важным целям: она контролирует постоянно меняющуюся реку Чагрес и создает озеро Гатун. Озеро на высоте около 85 футов (26 м) обеспечивает возвышенный путь для кораблей через большую часть Панамского перешейка, в том числе через коварный V-образный пролив Кулебра (разрез Гайяра). Это позволило избежать раскопок буквально миллионов кубических ярдов материала, который был бы необходим для строительства канала на уровне моря. Высота озера регулируется водосбросами, которые контролируют поток воды из плотины, чтобы обеспечить почти постоянную высоту во влажный или засушливый сезон. Озеро также действует как массивный резервуар для работы шлюзов на концах канала как в Тихом , так и в Атлантическом океане , и обеспечивает с помощью гидроэлектрических генераторов около 6 МВт электроэнергии, необходимой для работы шлюзов и плотины. После завершения строительства плотины и заполнения озера Гатун, там, где это было необходимо, были проведены дноуглубительные работы, чтобы обеспечить свободный проход для судов через озеро.

Местоположение Гатуна во многих отношениях было идеальным для строительства плотины; Выше по течению от плотины холмы, окружающие реку Чагрес, очень широко открывались вокруг территории, которая сейчас является озером Гатун. Над узким ущельем холмы приближаются к относительно узкому ущелью с естественным каменным каналом в центре. Это позволяет плотине среднего размера окружать огромный водоем, который обеспечивает проход кораблям через большую часть перешейка и обеспечивает резервуар с водой для работы шлюзов. Центральный холм был идеальной прочной основой для строительства бетонного водосброса и плотины, причем основная часть плотины была земляной. Единственная проблема заключалась в том, что огромный масштаб плотины требовал массивной засыпки камнями и грязью, которую обеспечивали около 100 поездов с пустой породой, укладываемой в две параллельные стены пустой породы на расстоянии примерно 2700 футов (820 м) друг от друга каждый день в течение нескольких лет от Гайяра. Выемка (теперь называемая Выемка Кулебра) и раскопки шлюзов Гатун. ^[4] Между этими стенами пустой породы было создано непроницаемое ядро с помощью метода гидравлического заполнения , в результате которого миллионы кубических ярдов глиняного материала и воды были закачаны в область между стенами породы. Эта засыпка была сделана путем выкапывания мягкой глины, присутствующей в долине внизу, где земснаряды выкапывали глину и воду и загружали ее в насосы, которые доставляли ее в пруд, созданный между внутренней и внешней стенками плотины. Перекачиваемой смеси давали отстояться до тех пор, пока глина не осядет, а лишнюю воду отбирали и перекачивали обратно по течению. Этот высушенный и затвердевший материал создал прочное ядро из «естественного» цемента в ядре плотины.

После того, как плотина была построена на желаемую высоту, вся сторона, расположенная выше по течению, была бронирована, чтобы предотвратить повреждение плотины воздействием волн путем размещения на забое больших валунов, особенно там, где наблюдается сильное волновое воздействие.

Плотина содержит около 17 000 000 кубических метров (600 000 000 кубических футов) материала, имеет ширину около 2700 футов (820 м) у основания, высоту около 105 футов (32 м) и длину 7500 футов (2300 м). Плотина весит около 27 000 000 длинных тонн (30 000 000 коротких тонн). Он покрывает 1,17 квадратных километров (290 акров) земли и содержит достаточно земли и камня, чтобы построить стену. 1 + 1 ⁄ метра в высоту и 29 см в толщину (или четыре фута восемь дюймов в высоту и фут в толщину) вокруг Земли на экваторе.

Уровень воды

После открытия Панамского канала было обнаружено, что уровень воды, задерживаемый плотиной, не оставался достаточно постоянным в засушливый сезон для эксплуатации канала. Плотина Мэдден была построена намного выше реки Чагрес, чтобы обеспечить водохранилище и гидроэлектроэнергию для Панама-Сити , открывшуюся в 1935 году.

См. также

Список электростанций в Панаме

Примечания

^ «517 1/2 - K. Верхние шлюзы, Гатун, завершено строительство восточной стены длиной 208 1/2 фута. 1 апреля 1910 года» . Цифровые коллекции Университета Флориды . Университет Флориды.
^ «Развитие Гатунской гидроэлектростанции для Панамского канала – стр. 55» . Западный мир машиностроения и стали. 1914 год . Проверено 10 декабря 2022 г.
^ «Электричество и судоходство по Панамскому каналу - 12 января 1912 г., стр. 30» . Инженер-электрик. 1912 год . Проверено 10 декабря 2022 г.
^ Келлер, Ульрих. Строительство Панамского канала в исторических фотографиях . Dover Publications, Нью-Йорк; 1983 год; ISBN 978-0-486-24408-2 (большая коллекция информативных фотографий)

Ссылки

История Панамского канала , Айра Э. Беннетт
Панамский канал , с картины полковника Джорджа Гетальса.

9 ° 16' с.ш. 79 ° 56' з.д. / 9,267 ° с.ш. 79,933 ° з.д. / 9,267; -79,933

[1] «517 1/2 - K. Верхние шлюзы, Гатун, завершено строительство восточной стены длиной 208 1/2 фута. 1 апреля 1910 года» . Цифровые коллекции Университета Флориды . Университет Флориды.

[2] «Развитие Гатунской гидроэлектростанции для Панамского канала – стр. 55» . Западный мир машиностроения и стали. 1914 год . Проверено 10 декабря 2022 г.

[3] «Электричество и судоходство по Панамскому каналу - 12 января 1912 г., стр. 30» . Инженер-электрик. 1912 год . Проверено 10 декабря 2022 г.

[4] Келлер, Ульрих. Строительство Панамского канала в исторических фотографиях . Dover Publications, Нью-Йорк; 1983 год; ISBN 978-0-486-24408-2 (большая коллекция информативных фотографий)

[1]

[2]

[3]

[4]