沙斯塔壩

沙斯塔壩 是一個橫跨美國加利福尼亞州北部薩克拉門託河的重力壩，位於薩克拉門託河谷​​的北端。此壩主要用於長期儲水與其水庫－沙斯塔湖－的洪水控制，同時也用作水力發電。高達，它成為了美國第九高的水壩，並形成了加州最大的水庫。因為洪水和乾旱頻繁地困擾加州最大的農業地區——中央河谷，早在1919年水壩便被構想出來，1930年代，此壩首次被批准為一項州工程。可是，這恰好碰上大蕭條，水壩的建造被移交給聯邦墾務局，作為一項公共事業計劃。1937年，在首席工程師Frank Crowe的監督下，開始認真建造。建造期間，水壩創造了數千急需的就業崗位；1945年，它在計劃前26個月完工。完工後，此壩成了繼胡佛水壩之後第二高的水壩，並被認為是有史以來最大的工程壯舉之一。即便是在落成之前，沙斯塔壩也擔任了二戰的一個重要角色，給提供電力給加州工廠，而且至今仍在州水資源管理上發揮重要作用。但是，它也帶來了對薩克拉門託河環境和生態的重大改變，而且就其明顯破壞美國土著部落土地的問題上受到了爭議。近年來，出現了關於是否抬高水壩以增加儲水量和水力發電能力的爭議。背景.早期提案.在19世紀，中央谷地是廣大自美國東部向加州的移民的主要目的地。河谷的土地因其土地肥沃，氣候溫和，地形起伏，也許最重要的是——水源豐富，而被覬覦。此州流量最大的河——薩克拉門託河，流經了此谷北部的三分之一——薩克拉門託谷。此河向南流過後注入一個大河口——薩克拉門託-聖華金三角洲，此洲向Suisun灣，Carquinez海峽，舊金山灣排去，最終流入太平洋。至19世紀末，河谷和三角洲地區已被大舉種上了穀物，其中包括小麥，棉花，水稻，柑橘，瓜類。此地區的農業重心使它非常容易遭受乾旱，低的地勢也造成了洪水氾濫的危險。雖然薩克拉門託河每年排放將近水，不過大部分的流量都隨著融雪和風暴而發生在冬季和早春，而且可在乾旱時期的夏季末期和秋季減小成細流。隨著谷中的灌溉增加，低的流量降得更低，導致河流的排量比不上自舊金山灣而來的高潮的速度。因此，三角洲地區的水鹽度開始上升，給三角洲許多地區的農場製造了問題，同時也導致了一種鹽水蟲——船蛆的大量繁殖，於是在1919年至1924年之間的乾旱期，破壞了碼頭和船隻。由於亟需解決鹽度的問題，當地居民首次提議在suisun灣口建造攔潮壩，但是在1919年，美國地質調查局的Robert Marshall提出的Marshall計劃給出了一個不同的解決方案。計劃主體為在薩克拉門託河與pit河交匯點的正下游處建造一個大壩，位置靠近肯尼特的銅礦鎮，在薩克拉門託入海口之上幾百英里處。與直接阻擋鹽水入侵三角洲相反的是，此壩可儲存冬天的洪水以供乾旱月份使用，提供了穩定，有節制的水流量，同時也有利於薩克拉門託谷的灌溉和防洪。州水計劃.標價粗略為8億美元Marshall計劃沒有得到廣泛的支援；當1921年提交給美國國會的時候，它通過了參議院，但是沒能透過眾議院。然而，加州人的問題後來並未沒有被理會——1931年，州工程師Edward Hyatt提出了一個類似，但是不那麼高昂的建議，名叫州水計劃，預計成本約為5.5億美元。Hyatt的計劃包括了位於肯尼特的水壩和自三角洲向南至乾旱的聖華金谷與南加州沿岸的水渠，此計劃為當今的中央谷地計劃和加州水資源計劃奠定了基礎。州水計劃的成本原本是要落在加州納稅人肩上的，他們才是需求水的人。不幸的是，這和1930年代的大蕭條碰上了，並且州政府也無法為計劃集資建設水壩和運河。馬上，加州的失業率就徘徊在了20%，而且一場嚴重的乾旱襲擊了西海岸。現在，因為其可能提供就業"和" 控制急需的水的原因，中部和北部加州人極度渴望CVP被議會批准。該專案最終以微弱的差距獲得批准——南加州人大都反對此計劃，因為他們已經獲得了從科羅拉多河來水的權利，而非薩克拉門託河，而且他們想要加強這些權利。1933年，加州的議會授權銷售收益債券以資助CVP，而CVP的主體則會是沙斯塔壩。由於無法獲得資金，加州政府轉向華盛頓特區求助，希望聯邦政府能提供金融資助或者購買此債券。最終，加州請求政府接管此專案。富蘭克林·德拉諾·羅斯福總統批註，因為沙斯塔壩和該專案的其他部分的建造工作會提供數千計急需的工作。羅斯福首先考慮讓美國陸軍工程兵團建造此專案，不過後來轉將它給了在早幾年時胡佛水壩。墾務處選擇了胡佛水壩的監管，Frank Crowe，來指導沙斯塔壩的操作。建造.準備和營地.1937年9月12日，沙斯塔壩的官方命名與動土儀式發生在壩上游的不遠處的肯尼特的小鎮上。五年之內，肯尼特就會被淹沒在上漲的湖水之中。雖然此壩原本叫做肯尼特壩，不過名字被改成了沙斯塔壩。國會給此工程批准了1200萬美元。此壩的最終選址是在薩克拉門託河的一個陡峭，狹窄的峽谷，此處深，位於廢棄的冶煉鎮Coram上方約一英里，位於肯尼特下方2.5英里處。大壩計劃將超過高。太平洋建築公司，一個由12個較小公司組成的企業聯合，以35,939,450美元得標。建造開始時，從臨近施工現場的峽谷壁挖掘數百萬噸的基岩，騰出鍵槽以奠定水壩的根基。經過此地的南太平洋鐵路的沙斯塔路線被改到了東邊，經過了鋼桁架的Pit河橋——當時所造的最高的雙層橋。此橋被建得高出Pit河，在水壩地址東北邊約，以適應沙斯塔湖上漲的湖水。從Redding到沙斯塔處鐵路的剩餘部分被用作一條支線，用於建材列車來往工地，而且此路線通過了水壩南側墩部下的一條隧道。墾務原本認為redding市是一個設立總部的好地方，不過由於距離原因，一個新計劃好，名叫Toyon的社群被建造了起來，這是1938年由從Porter Seaman手裡買來的農場建起來的。Toyon純粹是用於給墾務人員，政府部門與倉庫服務的；在它的地界內不允許任何的商店和餐廳。的帳篷和棚屋，而是城市的特點是舒適的二，三，四房木結構房屋。此鎮的特色是舒適的兩三四間房的木屋，而非帳篷和棚屋。建造沙斯塔壩的主要公司——太平洋建築。地基.1938年11月，施工以一個將水轉到到河流東邊的分水渠為開始，使地基可以奠定在西側。河流左岸被炸藥拓寬，加深，而且還建了一個圍堰來使被繞過的部分乾涸。為了提供砂子石礫在工地製造混凝土，太平洋建築公司建造了世界上最大的傳送帶系統——長達，從Redding一直到水壩現場。這能夠每小時傳送1,100噸的材料，在整個施工過程中，它拖了多達1.2千萬噸的石頭。傳送帶總共有16,000個輥，被分為26個部分，其中有23個是由單獨的的發動機驅動。其餘三個是下山的，並不需要動力；實際上他們被改裝成為其他部分提供動力。隨著地基的完工，主壩體可以開始澆灌混凝土。為達到目的，一組鋼索塔系統被立起，用來運載混凝土澆灌鋼桶。塔的搭建包括了一個主塔，從基部算起高，從河流水面算起高，包括了7個可移動的輔塔；鋼索從主塔拉向每個其他的塔。建築隊使用此係統可以把混凝土從攪拌廠運輸到水壩的上升結構，這比其他的任何方法都快捷和便宜。混凝土澆灌與河流改道.纜索系統建成以及攪拌廠開始運轉後，建造水壩主混凝土結構於1940年開始。可以運載混凝土的鋼桶，裝滿時重達16噸，沿線路來回移動。三年來，數千人為重大的壩墩勞作，將混凝土灌入面積和深的大模“塊”內。這些“塊”是由木模板定型，當混凝土凝固後，木板拆出，為在它之上的下個塊重新搭建。混凝土是用特別裝置“震動”到位的，以填滿任何可能的空洞與氣泡，確保密度和強度的最大化。混凝土乾燥後，表面就透過噴砂來清潔和平滑。同時，行經河流西側臨時隧道的鐵路被重新改道。1941年12月，日本人襲擊珍珠港，促使美國加入二戰。因為數千人入伍，沙斯塔壩址很快勞動力嚴重短缺。戰爭時期，許多在水壩工作的人是婦女和高中生，幹得是“非危險的工作”。即便是在完工前，此壩在二戰中亦擔當重要部分，為中部加州的船塢和飛機工廠提供急需的電力。然而，某些原本給沙斯塔的發電機最後卻去了北華盛頓的大古力水壩，因為西北的鋁熔鍊廠需要大量的電力。供應與勞力緊張迫使墾務局將水壩的最終高度由減至。隧道清空後，被重新鋪設以及修改，以適應河流的力量而非鐵路。直到這個時候，薩克拉門託仍然流經壩址中間，流經這兩個近乎完工的壩墩。由土和巖填出的圍堰攔河而建，河流就開始流經隧道，使壩址處乾涸，於是可以讓含有溢洪道口的水壩中部開工。洩洪道及其18個高壓河流排出閥與大型的三鼓形閘門在1943年夏完工。屆時，水壩總計已經使用了1500萬噸的混凝土，這些混凝土形成了16,900塊50英尺的方塊。完工.1944年2月，分流隧道被封閉，沙斯塔壩開始儲水。隨著身後的湖水上漲，水壩也最終成型，而最後一桶混凝土是在1945年1月2日傾瀉的。在此期間，379兆瓦的沙斯塔壩發電廠也在建設之中。5個直徑的鋼製水管被安置以提供用來驅動電廠渦輪的水。發電房是鋼筋混凝土結構，位於水面上處；第一次發電是在1944年。水壩在1945年的開端完工。沙斯塔壩完工時，它是世界上第二高壩——僅次於科羅拉多的胡佛水壩——同時也是加州最高的人工結構。論體積，它也是第二大的水壩，僅次於華盛頓哥倫比亞河的大古力水壩。據稱，一個匿名工人說，“老沙斯塔差不多是最2的水壩了。”水壩完工時，首席工程師 Frank Crowe以如下宣稱為人熟知，“看那沙斯塔壩。那個水壩會立在這裡永遠阻擋河水。那個發電房會一直製造果汁直到有人發現怎麼用太陽發電。”設計和執行.沙斯塔壩主要用於洪水控制和為乾旱季節儲水，它為薩克拉門託河谷的灌溉，薩克拉門託河的航行，以及使薩克拉門託-聖華金三角洲的淡水水平線保持得足夠高以便能夠偏流到加州高架渠和三角洲——Mendota運河作出了偉大貢獻。此壩的其他主要目的為水力發電。此壩以的水頭。每個渦輪機都由一個受直徑的壓力水管供水的高壓水嘴驅動。兩個較小的渦輪機為水壩本身的運作發電。電廠為北部薩克拉門託河谷的用電高峰發電。Keswick壩，約在下游處，用作沙斯塔壩的afterbay，以常規化其波動的放水量。此重力結構的水壩從地基算起高，離河流最大高度為。水壩長，最厚達到；水壩總共含有的材料。水壩可以透過溢洪道表面上一個有18個流出閥的系統釋放洪水。這些閥門放置三個層中，每個層都貫穿主壩體，並且向溢洪道的表面放流。較高層有四個流出口，每個流量為。中間層有8個導管，每個可承擔，最底層有4個出口，每口可放流所有流出閥總計可放流。溢洪道是一個巨大的混凝土斜槽，長，寬，由3個寬，重500美噸的的鼓形閘門控制。當水庫滿時，閘門並不能完全阻止洩露，不過可以將水位抬高到洩洪道頂部之上處。溢洪道承載量為，使得水壩的最大溢位量達到。水壩形成的水庫叫做沙斯塔湖，它是最大的人工湖，也是加州第三大的水體，容量為，表面區域最大為。沙斯塔湖的臂展亦有得到從McCloud河，Squaw河，Salt河，及其他眾多小溪而來的水。沙斯塔壩所控制的徑流來自一個面積的流域，大約是面積為薩克拉門託河流域的四分之一。未來擴充套件.1990年代，中央谷地和一些加州最大的農業聯盟的水資源很快發生短缺，墾務局提議擴大沙斯塔壩。擴大被認為是可行的，因為水壩的地基原本是建成能承受重的結構，但是二戰開始導致的物資短缺使之未能達到最終的高度。墾務以防止水溢位。水壩的中和高項會使得水力發電增加。兩者都會要求建設新的電機房以容納5個新渦輪機；中項則會增加5個215兆瓦的發電機，總功率達1,751兆瓦，高項則需要5個260兆瓦的電機，最大功率達1,976兆瓦。下游的Keswick壩也需要被提高，其電站也需要翻修，才能適應沙斯塔更大的峰值釋放量。抬升水壩的提議遭到了地區居民，漁人，土著人，休閒人士，環保人士的強烈反應。首先，水壩的高度有任何提升，pit，薩克拉門託，Mccloud河的流經區域就會被淹沒。mccloud是一片有特殊利害關係的區域，因為它是加州最好的鱒魚漁場之一，也因為有許多神聖的土著遺址位於其沿岸。反對水壩抬升者認為，花費會比收益更多。提升這樣的高度會使供水變得昂貴，若是中央谷地的農民減少一小部分水的用量，則能夠省下這部分供水。它會給下游的薩克拉門託生態導致更多的問題，特別是正在消失的鮭魚洄游。水壩擴張反對者提出最重要的觀點之一是，提高水壩不能增加水，只會增加儲水能力。所以，水庫很少會被填滿，因為無論墾務局如何擴張水壩，河流的流量都不會增加。水壩的提升成本預計為5至10億美元。提升水壩會破壞許多他們僅存的土地。水壩擴充套件已經取得了一些進展，其中包括有墾務局完成了一份昂貴的EIR——以及Westlands灌溉區購買Mccloud河沿岸超過的土地以幫助墾務局獲得擴充套件水壩的權利；Westlands認為，新增的水壩儲量會大大有利於其農民。截至2007，灌溉區已經花費了3500萬美元。然而，Westlands已經有了環境責任上的汙點記錄，也因為此區運作的農場中流出的含有高度殺蟲劑和硒的水而環保人士批評。爭議.生態效應.自1943年沙斯塔壩的閘門首次關閉以來，它就對太平洋鮭魚種群有了嚴重的負面效應。這個大型的結構完全阻擋了鮭魚從河流下游向上遊薩克拉門託，pit，mccloud和其他支流的遷徙。據估計，薩克拉門託盆地裡最好的鮭魚棲息地有一半在沙斯塔壩上游。同時，沙斯塔壩導致了河流的溫度上升，因為從它那裡釋放的水是來自較高處的沙斯塔湖，湖水比原來建壩前河流表面得到太陽的加熱要多得多。暖水對更喜好較低溫度的鮭魚有害，同時也衝擊了其他魚群，如虹鱒和野生加州鱒魚。聯邦政府試圖拯救暴跌的桂魚種群，於是1942年在戰鬥溪此係統在減少水壩下面的薩克拉門託河的溫度中表現出了顯著成效，不過它也出現了洩露情況。就此河的總體健康來說，此壩當然是有間接影響，因為它促使了沿岸的城市和農場的增長。然而，此壩的建造也直接影響了沿岸的形態學和植被帶。夏季的流量提高到自然水平之上，多數洪水的效應被調節，壩後的河流每年給河濱提供了均衡的水量，結果植物侵入了河道。水壩大大地減少了薩克拉門託河沉積量，而河岸的侵蝕也遭到了降低，這使得曲流與側河道。此外，幾乎所有用來攪拌混凝土的沙石都是從水壩下游河流挖來的，這就更加耗費掉了它的沉積物補充。溫圖之地.在沙斯塔湖水的下面埋藏著Winnemem Wintu——北加州九個較大的溫圖種族之一，的傳統土地。據估計此谷殖民前的人口大約為14,000；截至1900,因為疾病與殖民者的侵入，它被減少到了395。395個活下來的人的男性中，有許多人在二戰期間參加美國軍隊。當他們在1945年返回時，發現他們的家庭成員被沙斯塔湖上漲的水趕出了傳承的村莊。他們原來的土地超過90%都失去了，遺留下的10%現在位於McCloud河下游沿岸。許多村莊的遺址，埋葬遺址和其他神聖的地點現在都在沙斯塔湖面下幾百英尺之下。部落成員認為，美國政府在1850年代設立的多個保留條約後來被打破，以便沙斯塔湖的填充可以開始；之後，那部份土地只有一小部份留給了他們。此外，Winnemem並不被聯邦政府認可，他們已經為正言這個疏漏尋求了一個多世紀。最近，土著人對水壩的敵意已因抬高水壩而高漲——因為這會淹沒餘下的神聖遺址的20個，其中包括兒童巖，青春巖，這兩個都是用於成年儀式的，還包括一個給kaibai溪屠殺遇難者的埋葬地。此部落在2004年9月上演了117年來的第一場戰陣舞，以反對水壩和墾務局的抬升計劃；此事據說激發了許多環保團體支援此部落的姿態。旅遊和休閒.墾務局全年都有沙斯塔壩的有導遊遊覽，每場花2到3個小時。那裡也有個遊客中心和禮堂。旅遊包括了乘坐一個的電梯去水壩基部，和參觀水壩的內部畫廊與電房，以及其他區域。沙斯塔湖滿池時面積為，而且被沙斯塔——三一國家森林環繞。許多公共和私人的船塢，營地，露營車公園，度假地和發船地點都與此水庫相接，這是加州最流行的休閒湖之一。房船，滑水，游泳和釣魚是眾多此湖有的活動之一；遠足，野餐，山地腳踏車，打獵，紮營則流行於其周邊山地地區。