Плотина Салмон-Крик
Плотина Салмон-Крик, Аляска | |
---|---|
![]() Вид с воздуха на плотину Салмон-Крик в Джуно, Аляска | |
Официальное название | Плотина Салмон-Крик |
Расположение | Джуно , Аляска , США |
Координаты | 58 ° 20'30 "N 134 ° 24'05" W / 58,34167 ° N 134,40139 ° W |
Строительство началось | 24 июля 1913 г. |
Дата открытия | 13 августа 1914 г. |
Владелец(и) | Электрическое освещение и питание Аляски (AEL&P) |
Оператор(ы) | АЕЛ&П |
Плотина и водосбросы | |
Тип плотины | постоянного угла Бетонная арочная плотина |
Высота | 175 футов (53 м) |
Длина | 645 футов (197 м) |
Ширина (база) | 6,5 футов (2,0 м) вверху и 47,5 футов (14,5 м) у основания. |
водохранилище | |
Создает | Водохранилище Салмон-Крик |
Общая мощность | 18 000 акров футов (22 000 000 м 3 ) |
Зона водосбора | 7,5 квадратных миль (19 км ) 2 ) |
Площадь поверхности | 192 акра (78 га) |
Электростанция | |
Оператор(ы) | АЕЛ&П |
Дата комиссии | 1914 |
Установленная мощность | 6,7 МВт |
Годовая генерация | 29,5 ГВтч |
Многоцелевое использование |
Плотина Салмон-Крик — бетонная арочная плотина на реке Салмон-Крик, в 3 милях (5 км) к северо-западу от Джуно , Аляска . Построенная в 1914 году, это первая в мире плотина с арками постоянного угла и переменным радиусом. С момента ее постройки по всему миру было построено более 100 таких плотин. [ 1 ] В 2022 году Плотина была признана Национальным историческим памятником гражданского строительства Американским обществом инженеров-строителей . [ 2 ]
Плотина была построена горнодобывающей компанией Аляска-Гастино для удовлетворения потребностей в электроэнергии для горнодобывающих предприятий. [ 3 ] Плотина по-прежнему полностью функциональна для выработки гидроэлектроэнергии , в качестве одного из источников питьевой воды для города Джуно, а также для аквакультуры и рыболовства. После строительства принятие конструкции постоянной арки плотины снизило затраты на 20%, поскольку для строительства плотины потребовалось меньше бетона. Из двух построенных на начальном этапе гидроэлектростанций (одна на верхнем уровне, другая на нижнем) (последняя до сих пор используется после строительства новой электростанции, примыкающей к старой), она производит 10% энергетические потребности города Джуно. На момент постройки плотина и две ее электростанции считались чудесами инженерной мысли. [ 3 ] [ 4 ] Оба эксплуатируются и обслуживаются компанией Alaska Electric Light & Power (AEL&P). [ 5 ]
Топография
[ редактировать ]Плотина была построена в лесистой, живописной и узкой долине ручья Салмон, который берет свое начало от водохранилища Салмон-Крик и течет на юго-запад на протяжении 3 миль (4,8 км) к каналу Гастино . Плотина (обозначенная на картах Геологической службы США как Джуно B-2 ) расположена на конечной остановке трамвайного пути, построенного специально горнодобывающей компанией Alaska Gastineau Mining Co. Трамвайный путь был построен для перевозки материалов для строительства плотины и связанных с ней материалов. электростанции. Электроснабжение предназначалось для шахт, расположенных в 6 милях (9,7 км) к югу в Шип-Крик . Однако компания AEL&P построила дорогу длиной 3 мили (4,8 км) к верхней электростанции у основания плотины Салмон-Крик, которая с тех пор была выведена из эксплуатации. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
Длина ручья составляет 3 мили (4,8 км) в пределах водораздела, который имеет водораздел длиной 1,5 мили (2,4 км) и линию хребта 2,2 мили (3,5 км). Русло реки имеет крупный гравийный и каменный субстрат, а его уклон уменьшается ниже по течению от плотины. Средняя ширина ручья составляет 30 футов (9,1 м), а глубина воды — около 1,5 футов (0,46 м). [ 9 ] Бассейн окружен холмами с крутыми склонами и высотой более 980 футов (300 м) над уровнем моря. Расстояние от плотины до города Джуно составляет 2,9 мили (4,7 км), до гавани Джуно - 3,2 мили (5,1 км), а до базы гидросамолетов в гавани Джуно - 3,4 мили (5,5 км). [ 10 ]
Эволюция конструкции арочной плотины
[ редактировать ]В римский период была известна теория строительства изогнутой плотины (арочной плотины) как средства, позволяющего выдерживать давление воды и удерживать швы каменной кладки. [ 11 ] Однако на фоне каменных арочных плотин, которые доминировали в строительстве плотин в 19 веке, а также с внедрением бетонной технологии для строительства плотин, структурный проект арочных плотин претерпел драматические изменения в своей экономической эволюции, чтобы свести к минимуму использование строительных материалов и материалов. Кроме того, стоимость строительства. По сути, арочная плотина представляет собой сооружение, которое изгибается вверх по течению, и давление воды передается либо непосредственно на склоны долины, либо косвенно через бетонные устои. [ 11 ] [ 5 ] Теоретически идеальная арка постоянного угла в V-образной долине для такой арочной плотины имеет центральный угол кривизны 133°. Эта теория привела к разработке арочной плотины «постоянного угла» (или переменного радиуса), которая также была тоньше по конструкции. Впервые эта теория была применена в Северной Америке для нескольких плотин и, в частности, на Аляске, в 1913 году при строительстве плотины Салмон-Крик, которое было завершено в 1914 году. [ 11 ] [ 5 ] В этом отношении Бартлетт Ли Тейн , горный инженер, который оказал большое влияние на горнодобывающую промышленность – в горнодобывающей компании Аляска-Гастино – сыграл важную роль во внедрении этой конструкции тонкой арочной плотины с помощью своих бывших товарищей по футбольной команде. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Ларс Йоргенсен разработал первый конкретный проект постоянной арочной плотины. [ 16 ] Тем не менее, AEL&P отдает должное своему тогдашнему главному инженеру Гарри Л. Валленбергу за проект плотины Салмон-Крик. Идея строительства такой плотины возникла около 30 лет назад, чтобы сэкономить на использовании строительных материалов для строительства плотины. Однако только в 1913 году эта концепция была преобразована на месте горным инженером-пионером Тейном. [ 11 ] [ 14 ] [ 15 ]
Теория и дизайн
[ редактировать ]При проектировании арочной плотины используются две основные формы. Это арка постоянного радиуса и арка постоянного угла, последняя конструкция более сложная. В конструкции арки постоянного радиуса, которая также известна как арка одного радиуса, плотина имеет цилиндрическую форму с вертикальной лицевой стороной вверх по течению, в то время как лицевая сторона ниже по течению имеет рельефную форму . [ 13 ] Конструкция арки с постоянным углом также имеет арку с переменным радиусом. В этой конструкции центральный угол открытия постоянен, тогда как радиус арки увеличивается от основания к гребню; это увеличение по направлению к гребню пропорционально увеличению ширины каньона ущелья. Далее, согласно теории постоянной арки, действие арки в основании плотины оказывает максимальное давление на основание. В частности, V-образное ущелье считается идеальным вариантом для строительства плотины такого типа. Такая конструкция обеспечивает существенную экономию строительных материалов по сравнению с конструкцией арки постоянного радиуса. Ларс Р. Йоргенсон, разработавший эту концепцию, доказал, что наиболее экономичная конструкция плотины была получена с оптимальным углом раскрытия 133,6 ° и с наименьшим количеством бетона. [ 13 ] Эта конструкция была применена с некоторыми модификациями для плотины Салмон-Крик, которая была спроектирована с постоянным углом раскрытия 113 ° и радиусом, варьирующимся от 147,5 футов (45,0 м) у основания до 331 фута (101 м) на гребне. [ 13 ]

V-образная форма ущелья на месте плотины была признана идеальной для строительства плотины этого типа на участке Салмон-Крик. [ 12 ]
Давление льда в 10 тонн на квадратный фут (500 кПа) рассматривалось исходя из состояния края водоема, а также была проверена конструкция на давление льда 20 тонн на квадратный фут (1000 кПа); в последнем случае коэффициент запаса прочности бетона при результирующих значениях сжатия считался равным 5 и безопасным. [ 12 ] Плотина была спроектирована с шириной основания 47,5 футов (14,5 м) (ширина 37,5 футов (11,4 м) также упоминается в одном источнике) и сужается до ширины 6,5 футов (2,0 м) (6 футов (1,8 м) ) также упоминается в одном источнике [ 6 ] ) наверху над плотиной высотой 168 футов (51 м). Геологические условия у основания плотины также определяли тип плотины, поскольку для закладки фундамента арочной плотины можно было использовать плоское каменное основание шириной 75 футов (23 м), не прибегая к крупномасштабным раскопкам. [ 12 ] Падение скалы также было крутым как на верхней, так и на нижней стороне плоского основания. От берега к берегу, длина гребня составляет 640 футов (200 м). [ 13 ] Плотина предусматривала водохранилище площадью около 18 000 акров футов (22 000 000 м3). 3 ) на полном уровне водохранилища, а его площадь составляет 445 акров-футов (549 000 м 3 ), когда глубина воды составляет 25 футов (7,6 м). Стальную выпускную трубу диаметром 4 фута (1,2 м) предлагалось встроить в среднее основание плотины в качестве водосброса . Плотина планировалась с высотой 343 фута (105 м) над уровнем моря. Вода из водохранилища распространяется на площадь 192 акров (78 га), а площадь осушенного водосбора составляет 7,5 квадратных миль (19 км 2). 2 ). [ 17 ]
Одновременно планировалось построить две электростанции для выработки электроэнергии для горнодобывающей промышленности из воды водохранилища - верхнюю электростанцию мощностью 3 МВт примерно в 1 миле (1,6 км) ниже по течению от плотины и нижнюю электростанцию мощностью 3 МВт недалеко от плотины. берег канала Гастино. [ 5 ] [ 18 ] [ 19 ] Форма плотины с переменным радиусом, принятая для Салмон-Крик, стала стандартом для многих высоких и больших плотин, особенно в западной части США. В статье проекта SimScience Национального научного фонда отмечается следующее: [ 1 ]
Выпуклость вверх по потоку компенсировала подрезы за счет более сильных изогнутых нижних дуг возле абатментов, в то время как выраженный носок ниже по потоку уменьшал растягивающие напряжения на пятке выше по потоку. Полная реализация нового проекта стала возможной благодаря построению плотины полностью из бетона.
— СимСайенс
Строительство
[ редактировать ]

На основе планов бетонной арочной плотины и двух электростанций строительство началось в мае 1912 года. [ 5 ] Первым было начато строительство нижней электростанции на берегу в месте слияния рек Салмон-Крик с каналом Гастино; В марте 1913 года отсюда была проложена линия электропередачи до рудников, а в апреле 1913 года началось строительство плотины. [ 5 ] Строительные мощности для плотины были построены выше по течению, где заполнители (мелкие и крупные) производились путем дробления горных пород на дробильной установке. Заполнители смешивались в заданных пропорциях с цементом и небольшой добавкой извести для изготовления бетона для укладки на плотину. Первая партия бетона была уложена на плотину 14 июля 1913 года. Плотина была построена за 13 месяцев 13 августа 1914 года. Количество бетона составило 54 000 кубических ярдов (41 000 м3). 3 ) был установлен на дамбе. Бетон укладывался из расчета 400 кубических ярдов (310 м3). 3 ) в день. [ 5 ] [ 12 ]
Между 1912 и 1914 годами были построены две электростанции для использования воды, хранящейся в водохранилище, созданном плотиной. Первая электростанция, верхняя электростанция под названием «Электростанция 2», была расположена на 1 милю (1,6 км) ниже плотины и имела установку из двух агрегатов мощностью 1,5 МВт каждый, работающих при гидравлическом напоре 600 футов (180 м). Сточные воды этой электростанции передавались по энергоканалу длиной 10 000 футов (3 000 м) на вторую электростанцию под названием «Электростанция 1», расположенную на берегу канала Гастино. В электростанции на этом месте также было два агрегата мощностью 1,5 МВт каждый, работающие на высоте 500 футов (150 м). Таким образом, общая мощность двух электростанций составила 6000 кВт (8000 л.с.). В 1916 году средняя нагрузка на двух электростанциях составляла 5187 лошадиных сил (3868 кВт). Рядом с ГЭС-1 на берегу также были построены административные здания, механические цеха, лесопильные заводы, столовая и жилые помещения для персонала. [ 5 ] [ 19 ]
Реабилитация
[ редактировать ]С момента завершения строительства плотина и две ее электростанции прошли множество восстановительных мероприятий. Электростанция 2 пострадала во время пожара в 1923 году. В 1935 году была восстановлена. Окончательно заброшена в 1998 году. [ 5 ] [ 3 ]
По мере старения плотину также потребовалось восстановить, и работы были проведены в 1967 году. Пришедший в упадок бетон был удален, тело плотины было залито цементным раствором, а верхняя часть плотины была покрыта слоем высокопрочного бетона в верхних 45 футах ( 14 м). [ 5 ] [ 3 ]
В здании нижней электростанции также были проведены масштабные реабилитационные мероприятия. Он был остановлен в декабре 1974 года из-за высокой стоимости эксплуатации и обслуживания. В 1984 году к старой электростанции была построена новая электростанция мощностью 6,7 МВт. [ 5 ] [ 3 ]
Преимущества
[ редактировать ]Несмотря на то, что проект изначально был построен для производства гидроэлектроэнергии для удовлетворения потребностей горнодобывающей промышленности, с годами он превратился в многоцелевой резервуар с преимуществами производства электроэнергии, питьевой воды и рыболовства. [ 5 ]
Гидроэлектроэнергия
[ редактировать ]Реабилитированная плотина и новая электростанция на участке нижнего здания теперь полностью функционируют. Генерирующая мощность электростанции составляет 29,5 ГВтч в год, что обеспечивает почти 10% потребности Джуно в электроэнергии. Компания Alaska Electric Light and Power управляет и обслуживает систему. [ 5 ]
Питьевое водоснабжение
[ редактировать ]Водохранилище Салмон-Крик является вторичным источником питьевой воды, который предоставляется совместно с Alaska Electric Light and Power Company (AEL&P). Вода забирается вблизи электростанции Салмон-Крик, которая расположена недалеко от уровня моря. Отходящие воды электростанции затем перекачиваются на станцию водоочистки для мембранной фильтрации, хлорирования, а также регулирования pH и щелочности с помощью кальцинированной соды перед подачей воды в распределительную систему. Эта система была введена в эксплуатацию городским округом Джуно (CBJ) в 2015 году. Резервуар также используется в качестве контактных резервуаров с хлором, куда хлор добавляется для очистки и дает время для реакции с любыми патогенами , прежде чем он будет подан в город. Однако этот источник подвержен сезонной высокой мутности, а также перебоям в работе из-за ежегодного технического обслуживания генераторных установок. Эта система способна подавать 2 000 000 галлонов США (7 600 м3). 3 ) воды. Водные ресурсы, как правило, не загрязняют окружающую среду, а качество контролируется и проверяется каждый месяц на предмет соответствия стандартам питьевой воды, установленным Агентством по охране окружающей среды и Департаментом охраны окружающей среды Аляски (ADEC). [ 20 ] [ 21 ]
Рыболовство
[ редактировать ]В 1880 году Салмон-Крик был назван Ричардом Харрисом и Джо Джуно (во время их первого визита в этот район в поисках золота). Местные жители называли его Тилхини , что означает «собачий лосось» - местное название, используемое индейцами Тингит с Аляски ; это имя также показано на некоторых ранних топографических картах. [ 7 ] В 1917 году в водохранилище Салмон-Крик было налажено размножение рыбы путем внедрения в водоем 50 000 мальков (мелких и молодых, недавно вылупившихся рыб) при содействии Клуба рыболовства и охоты Аляски, который содержал инкубаторий в Джуно. Это помогло увеличить рыбные запасы лосося в водохранилище. Сообщается, что к моменту открытия озера для ловли рыбы размер рыбы составлял 6 дюймов (150 мм), и ее можно было поймать на мушку длиной 6–8 дюймов (150–200 мм). [ 22 ] Водохранилище Салмон-Крик теперь открыто для ловли наживкой круглый год. Сортов лососевых рыб много. Некоторые выявленные виды рыб: Долли Варден, ручьевая форель, пресноводная форель, семейство лососевых, кета и кижуч. [ 23 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «Ключевые события в истории арочных плотин» . Эволюция современных арочных плотин: переменный радиус . Симсайенс. Архивировано из оригинала 28 июля 2012 года . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Кун, Джонсон (10 сентября 2022 г.). «Плотина Салмон-Крик признана национальным историческим памятником гражданского строительства» . Империя Джуно . Проверено 13 сентября 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Проекты на Аляске» . Проект возобновляемой энергетики на Аляске. Архивировано из оригинала 27 мая 2010 г. Проверено 14 июля 2010 г.
- ^ «Энергетическая программа Юго-Восточной конференции» (PDF) . Seconference.org. п. 7. Архивировано из оригинала (PDF) 9 марта 2012 г. Проверено 14 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м «Плотина Салмон-Крик и электростанции» . Электрическое освещение и питание Аляски (AEL&P) . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Тропа водохранилища Салмон-Крик» . mbpost.com . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Орт, Дональд Дж. «Словарь топонимов Аляски» (PDF) . Министерство внутренних дел США . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ «Подробный отчет о функциях: плотина Салмон-Крик» . Геологическая служба США: Информационная система географических названий (GNIS) . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Бетерс, Майк; Мунк, Крис; Зайферт, Шерил (1995). Оценка среды обитания рыб в Джуно . Департамент рыболовства и охоты Аляски, Отдел спортивной рыбы. п. 101 . Проверено 16 июля 2010 г.
- ^ «Водохранилище Салмон-Крик, Аляска, США» . Путешествующий Глюк . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Шансон, Юбер; Джеймс, Д. Патрик (2000). «Историческое развитие арочных плотин. От арок из тесаного камня до современных бетонных конструкций (пересмотренная история арочных плотин)» . Университет Квинсленда, Австралия . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Бетонная арочная плотина постоянного угла» . Инженерный журнал . Том. 49. Engineering Magazine Co., 1915. с. 282 . Проверено 16 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и «Историческое развитие арочных плотин» . Терминология и обсуждение рисунка 10 . Траянвс . Проверено 14 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Бартлетт Ли Тейн» . Зал славы горнодобывающей промышленности Аляски . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Плотина Салмон-Крик» . Структуры . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Джексон, Дональд Конрад (2005). Строительство последней плотины: Джон С. Иствуд и контроль над водой на Западе . Университет Оклахомы Пресс. п. 28. ISBN 0-8061-3733-9 . Проверено 14 июля 2010 г.
- ^ «Канадский инженер, Том 30» . Оцифровано. Монетари Таймс Печать. Ко., 1916. 2009 . Проверено 15 июля 2010 г.
Ожидаемая стоимость единицы готовой плотины составляет 6,30 доллара США. Плотина Салмон-Крик, недалеко от Джуно, Аляска ... Эта плотина построена горнодобывающей компанией Alaska Gastineau Mining Company с целью хранения 18 000 акров футов (22 000 000 м 2 ). 3 ) воды. Площадь водосбора составляет всего 7,5...
- ^ «Оценка среды обитания рыб в Джуно» . Департамент рыболовства и охоты Аляски, Отдел спортивной рыбы. 1995 . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Реестр горнодобывающей промышленности: преемник Справочника по горнодобывающей промышленности и Справочника по меди, том 13 . Mines Publications, Inc. 1918. с. 311 . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ «Водоканал» . Город Район Джуно, столица Аляски . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ «Обзор экологических и гидрогеологических условий вблизи Джуно, Аляска» (PDF) . Геологическая служба США в сотрудничестве с Федеральным управлением гражданской авиации. стр. 12–13 . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ Губернатор Аляски (1912). Доклад губернатора Аляски министру внутренних дел . Калифорнийский университет. стр. 27–28 . Проверено 15 июля 2010 г.
- ^ «Водохранилище Салмон-Крик» . я ловил рыбу . Проверено 15 июля 2010 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- 1914 заведений на Аляске
- Арочные плотины
- Здания и сооружения в Джуно, Аляска
- Плотины построены в 1914 году.
- Плотины на Аляске
- Энергетическая инфраструктура построена в 1914 году.
- Гидроэлектростанции на Аляске
- Озера Джуно, Аляска
- Водоемы на Аляске
- Исторические достопримечательности гражданского строительства