根西水坝

根西水坝（英語：Guernsey Dam）是美国怀俄明州东南部北普拉特河上的一座土石坝，位于普拉特县根西镇上游约2英里（3.2千米）处，由美国垦务局管理，是北普拉特工程的组成部分。水坝用于调节上游帕斯菲德水库的放水，使水量适应怀俄明州和内布拉斯加州下游灌区的需要，并利用灌溉放水发电。 水坝建于1925年至1927年，高135英尺（41米），坝顶长560英尺（171米）。水库原始库容为73,810英亩英尺（约9,104万立方米），后来因泥沙淤积降至约46,000英亩英尺（约5,674万立方米）。附属水电站设有两台3,200千瓦发电机组，总装机容量6,400千瓦。水坝、水电站和采用古典式拱门造型的闸门房均列入美国国家史迹名录。 规划与建设 北普拉特工程最初称甘泉工程（Sweetwater Project），1903年3月14日由美国内政部长批准，旨在开发北普拉特河水源，灌溉怀俄明州和内布拉斯加州的土地。根西一带居民早在1915年便讨论在当地筑坝发电，国会于1924年批准根西水坝计划。此外地方团体也参与推动工程。1923年1月，卡斯珀商会灌溉委员会通过决议支持根西水坝，认为工程可以改善普拉特县和戈申县数千英亩土地的灌溉，并要求美国垦务局和怀俄明州议会尽快采取行动。当时北普拉特工程获得约142万美元拨款，但根西坝勘测仅分得5,000美元，支持者因而争取调整经费。 总统于1925年4月30日批准兴建根西水坝和水电站。主体工程在同年5月2日招标，盐湖城的犹他建筑公司是唯一投标者并取得合同。美国垦务局将正式开工年份列为1925年。1926年的同期报道将主体合同金额列为229.5万美元，并将水坝的灌溉调节与发电功能并列为建设目的。 施工高峰期约有200名工人在场。他们以蒸汽铲开挖岩石，再用列车将填筑材料运至坝址，从坝体两侧的栈桥倾卸。截至1927年2月，报纸称工程约已完成九成，北侧溢洪道闸门已经安装，电站及输水隧洞也接近完工。水坝于1927年7月13日完工，水电站工程则在1928年全部完成。 设计与设施 根西水坝位于岩石峡谷内，是一座以水力填筑黏土、砂和砾石构成防渗心墙的土石坝，坝坡外覆厚层堆石护面。水坝结构高度为135英尺，坝顶长560英尺，水库正常水面高程为4,420英尺（1,347米）。在这一高程下，溢洪道泄流能力为每秒52,000立方英尺（约每秒1,472立方米）。坝址以上集水面积为2,145平方英里（5,556平方千米）。工程设南、北两座溢洪道。南溢洪道位于右岸，入口中心约在坝轴线上游170英尺（52米）处，由坝顶鼓形闸门结构、两扇鼓形闸门、竖井和隧洞组成。闸门下游的渐变混凝土段通向直径31英尺（9.45米）的竖井，继而经竖曲线接入混凝土衬砌的马蹄形隧洞；隧洞长约723英尺（220米），出口以下为在岩石中开挖的泄水渠。根西水电站位于大坝下游右岸，采用常规地面式厂房和两台弗朗西斯式水轮发电机组，额定水头70英尺（21米）。电站最初装机容量为4,800千瓦，两台机组各为2,400千瓦；1992年至1994年更换发电机绕组后，每台容量增至3,200千瓦，总装机容量达到6,400千瓦。电站随灌溉季节放水运行，所发电力经四座变电站和约160英里（257千米）输电线路供应河谷地区的城镇、工业和农村用电单位。 运行与淤积 根西水坝主要承担河流再调节任务。帕斯菲德水库下泄的水可暂存于根西水库，再按下游灌溉需求释放，并在经过水电站时发电。北普拉特工程为约226,000英亩土地提供完整灌溉服务，另向八个用水组织所属的约109,000英亩土地提供补充供水。泥沙淤积长期影响水库运行。美国垦务局资料称，水库库容已由原来的73,810英亩英尺降至约46,000英亩英尺。1968年的报纸报道则称，当时库容约为43,000英亩英尺。当地灌溉区每年在灌溉季开始前降低水位，使湖底泥沙随水进入渠道和沟渠。灌溉区解释称，水中所含泥沙可以封堵渠床、减少渗漏，但这一做法会使水库约三周不宜开展水上游憩活动，因而受到怀俄明州游憩委员会批评。 上游格伦多水坝的早期规划目的之一，是以新增泥沙库容弥补根西水库因淤积损失的容量，并重新调节上游水电站放水。格伦多工程建成后，根西坝南溢洪道自1958年起长期不需使用。后来上游工程改造和北普拉特河流域水文风险变化可能增加根西水库的入流，北溢洪道无法单独承担新的泄流要求，垦务局因而研究修复并重新启用南溢洪道。 改造与维护 1974年，怀俄明州联邦众议员特诺·龙卡利奥提出增建一台发电机组的设想，计划将根西水电站容量由4,800千瓦增至19,200千瓦。他表示新增电力将用于灌溉，并满足当地工业和人口增长带来的用电需求，同时致函美国垦务局局长吉尔伯特·斯塔姆询问工程成本。1988年，诺布·奥林德建筑公司公司受美国垦务局委托，在大坝安装地下管道系统。工程预计持续三周，施工期间坝顶道路改为单车道通行。 水电站于1992年至1994年更换两台发电机的绕组，同时更新励磁设备并大修水轮机，装机容量由4,800千瓦增至6,400千瓦。2003财政年度，垦务局又实施紧急岩体加固工程，稳定水电站和变压器平台上方的山坡，防止岩崩破坏厂房和变压器，或使变压器油进入北普拉特河。南溢洪道进水口和隧洞上游段的混凝土因多年冻融作用出现剥落。垦务局原先判断可能需要更换较大范围的隧洞衬砌，但损伤面积和深度并不明确，遂采用近景数字摄影测量建立带比例的三维模型。调查人员详细处理了隧洞上游600英尺（183米）的数据，并记录损伤位置、深度和表面粗糙度，以评估新泄流条件下发生空蚀的可能。三维模型使修复范围得以缩小，节省了施工费用，相关影像和模型也可作为溢洪道重新投用后的比较基准。 历史保护与休闲 根西水坝建成后，水库周边逐渐发展为休闲区。1934年5月21日，平民保育團在大坝以北设立BR-9营地，同年7月又在大坝以西约1英里处设立BR-10营地。队员在水库周围修筑湖滨公路、天际公路、桥梁、步道、野餐亭、饮水设施和博物馆，使当地成为美国西部早期水库休闲规划的代表。根西湖州立公园历史区于1997年9月25日列为美国国家历史地标。历史区共有60座具有贡献价值的建筑、构筑物和遗址，其中除少数项目外，均由平民保育团修建。根西水坝、水电站及其闸门房另列入美国国家史迹名录；美国国会图书馆的美国历史工程记录收录了该工程的25幅照片、资料页和照片说明。 参考资料