| pato | |
| Orovillen pato | |
|---|---|
| Orovillen pato | |
| 39°32′20″ s. sh. 121°29′08″ W e. | |
| Sijaitsee | USA , Kalifornia |
| päällekkäin | joki Fether |
| Tila | rakennettu |
| Rakentamisen aloitus | 1961 |
| avauspäivämäärä | 4. toukokuuta 1968 |
| Korkeus | 235 m |
| Pituus | 2110 m |
Orovillen pato sijaitsee Feather - joella ( Sacramento - joen vasen sivujoki ) Orovillen kaupungista itään Kaliforniassa Yhdysvalloissa .
Padon kivitäytteinen pengerrys , jossa on kalteva savea läpäisemätön ydin, saavuttaa 235 metrin korkeuden. Sillä on tärkeä rooli Kalifornian vesihuoltojärjestelmässä ja se on Yhdysvaltojen korkein pato. Pato muodostaa Orovillen säiliön , jonka kokonaistilavuus on 4,36 km³. Vesivoimakompleksin tärkein merkitys on säätelevä ja tulvantorjunta [1] .
Sähköntuotanto maanalaisessa käännettävässä vesivoimalaitoksessa (HPP- PSPP ) Hyatt [Comm. 1] on asiaan liittyvä ongelma. Hyattin voimalaitoksessa on kuusi vesiyksikköä, joiden asennettu kokonaisteho on 645 MW, joista kolme on käännettäviä [3] .
Kuusi kilometriä Feter-joesta alavirtaan on Thermaliton vesivoimalaitoskompleksi , joka toimii Hyattin voimalaitoksen käännettävien vesivoimayksiköiden vastasäätelijänä ja altaana [4] .
Valmistelut tulevan vesivoimalaitoksen paikalla alkoivat vuonna 1957. Padon rakentaminen aloitettiin vuonna 1961. Joulukuussa 1964 keskeneräinen vesivoimalaitos kesti onnistuneesti havaintohistorian voimakkaimman tulvan. Samalla osa tulvavesistä pidättyi altaassa, mikä vähensi alavirran tulvien aiheuttamia vahinkoja. Padon pengerrys valmistui vuonna 1967, koko rakennuskompleksi vuonna 1968 [5] . Kalifornian kuvernööri Ronald Reagan vihki käyttöön 4. toukokuuta 1968 [6] .
Omistaja ja käyttöorganisaatio on California Department of Water Resources (DWR ) [7] .
Hyatt-voimalaitoksen hydrauliyksiköiden läpivirtaus on maksimissaan 480 m³/s [4] . Ylimääräisen veden johtamiseksi pato on varustettu seuraavilla rumpuilla:
Se on oikealla rannalla sijaitseva portein varustettu vedenottorakenne, josta vesi virtaa Feterjoen kanavaan 930 pitkää ja 54,5 metriä leveää betonikourua, jonka päässä on ponnahduslauta. Päätuloksen maksimikapasiteetti on 4247 m³/s.
Se sijaitsee oikealla rannalla päävuotoaukon vedenottoaukon takana. Ei koskaan käytetty ennen 2017. Se on tehty 530 metrin pituisen betoniseinän muodossa. Hätävuotoputkessa ei ole portteja ja se alkaa toimia, kun säiliön vedenpinta ylittää ylivuotolinjan korkeuden. Hätätulvan suunnittelun tarkoituksena on ohittaa katastrofaaliset tulvat, joiden arvioitu toistuvuus on kerran 450 vuodessa. Sen suurin läpijuoksu on yli 13 000 m³/s [7] .
tapahtuneen onnettomuuden jälkeen ylivuotorakennetta täydennettiin 440 metriä pitkällä , 220 metriä rinnettä alaspäin ylivuotoseinästä rinteessä olevalla, 440 metriä pitkällä, maaperässä olevalla paaluseinällä ja niiden välissä betonirinteellä , tehty portaiden muodossa, osittain sammuttaen vesivirran energian [8] [9] .
Sisältyy maanalaisten tunnelien järjestelmään vasemmalla rannalla. Sitä käytettiin Feter-joen vesien ohittamiseen padon rakentamisen aikana. 1980-luvulta lähtien sitä on käytetty joen lämpötilan säätelyyn ympäristölainsäädännön noudattamiseksi. Sitä voidaan käyttää hätätilanteessa Hyattin voimalaitoksen hydrauliyksiköt ohittavan veden purkamiseen [10] . Suurin läpijuoksu on 113 m³/s [11] .
22. heinäkuuta 2009 vesivoimatyöntekijät testasivat joen venttiiliä. Kun veden virtaus venttiilin läpi saavutti 85 % maksimista, sen synnyttämä tyhjiö romahti ja veti väliseinän virtaukseen. Kolme työntekijää putosi jaloiltaan tunneliin imeytyneen ilman johdosta, heistä kaksi raahattiin työmaan reunan yli. Yksi työntekijöistä loukkaantui vakavasti lentävien työkalujen ja laitteiden takia tarttuessaan vaurioituneisiin metallirakenteisiin. Hän sai päävamman, murtui käsistä ja jaloista, haavoista ja mustelmista; oli sairaalahoidossa neljä päivää. Kalifornian hallituksen ja työterveysosasto teki kuusi valitusta vesivarojen ministeriölle, joista viisi luokiteltiin "vakavaksi". Kaksi vakavaa vaatimusta peruutettiin tutkimuksen aikana, mikä johti 76 125 dollarin sakkoon [12] .
Vuonna 2012 riippumattomat asiantuntijat tuotiin tutkimaan jokiventtiilin turvallisuutta. Kuivuusennusteen yhteydessä tehtiin vuonna 2014 venttiilin kiireellinen korjaus. Vuosina 2014-2015 sitä käytettiin Fether-joen lämpötilan ylläpitämiseen harvinaisten lajien suojelulain [13] mukaisesti .
Venttiilin loppukorjaus ja deflektorirenkaan asennus virtausenergian haihduttamiseksi käytettäessä venttiiliä täydellä teholla [14] tehtiin vuosina 2016-2017 [13] . 16. lokakuuta 2017 vesivoimalaitoksen ylivuototilojen hätätilan vuoksi vesivarainministeriö sisällytti suunnitelmaan mahdollisuuden käyttää jokiventtiiliä säiliön tason ohjaamiseksi talvitulvan aikana [15] .
Hätävuodon suunnittelun haittana oli veden purkaminen suoraan varustamattomalle vuorenrinteelle [16] . Vuonna 2005 tämän panivat merkille kolme ympäristöjärjestöä, jotka ehdottivat vesivoimalaitoksen seuraavan sertifioinnin edellytyksenä hätätuloksen alla olevan rinteen vahvistamisen betonilla eroosion kehittymisen välttämiseksi sen käytön aikana. Tarvittavien töiden hinnaksi arvioitiin 100 miljoonaa dollaria . Federal Energy Regulatory Commission hylkäsi tämän ehdotuksen , koska hydraulisten rakenteiden turvallisuussäännöt sallivat vakavan maiseman vaurioitumisen harvinaisten katastrofaalisten tulvien ohittaessa [17] .
Päävuotoaukossa oli vuosina 2009 ja 2013 korjausta vaativia halkeamia. Korjaustyö todettiin onnistuneeksi, vuosina 2014-2016 valuma-aukko tarkastettiin onnistuneesti [18] .
Vuonna 2017 päävuoto on ollut käytössä tammikuun 13. päivästä lähtien. Helmikuun 2017 alussa säiliön pinta alkoi kohota nopeasti rankkasateiden vuoksi, mikä johti helmikuun 7. päivään mennessä nostaa vesivirtaa päävuotoputken läpi 1540 m³/s [17] .
Helmikuun 7. päivänä 2017 alkoi päätuloksen betonikourun tuhoutuminen ja sen ympärillä alkoi sedimenttikivien eroosio. Veden kulku päävuotoaukon läpi pysäytettiin sen kartoitusta varten, joka paljasti noin 50 metriä leveän ja jopa 100 metrin pituisen rakoalueen [19] kourun siinä osassa, jossa halkeamia havaittiin vuonna 2013 [4] . Alla olevat kivet huuhtoutuivat useiden metrien syvyyteen ja rinne alkoi eroosiota vuodon vasemmalla puolella [Comm. 2] . Vaurioituneen kourun jatkokäytön testaamiseksi jatkettiin veden purkamista sen läpi pienessä määrässä. Mahdollisuus ottaa käyttöön hätätuli, jota varten 8. helmikuuta sen alla oleva rinne raivattiin ja ylivuotomuurin jalkaa vahvistettiin betonilla kiinnitetyllä lohkareilla.
Tulovirran jyrkkä lisääntyminen 9. helmikuuta pakotti vaurioituneen valuman läpivirtauksen nostamaan 1840 m³/s, minkä seurauksena sen kourujen tuhoutuminen ja viereisen rinteen eroosio jatkuivat. Betonin ja kiven sirpaleita muodostivat Feather River -uomaan hiekkapenko, joka esti veden virtaamisen Hyattin voimalaitoksesta. Saman päivän illalla voimalaitos jouduttiin pysäyttämään [20] . Veden merkittävästi lisääntynyt sameus aiheutti vahinkoa joen alavirtaan sijaitsevalle kalanhautomoon [21] .
Helmikuun 10. päivänä sisäänvirtaukset jatkuivat suurena, minkä seurauksena hätätuloksen käyttöönottoa pidettiin väistämättömänä. Veden virtaus vaurioituneen päävuotoaukon läpi pienennettiin 1557 m³/s sen tuhoutumisen vähentämiseksi [20] .
Aamulla 11. helmikuuta vesi meni hätävuodon harjan läpi. Maaperän eroosio rinteessä osoittautui paljon odotettua voimakkaammaksi, ja siihen liittyi suuria koloja, jotka lähestyivät vaarallisesti ylivuotoseinän pohjaa. Jälkimmäisen huuhtoutuminen ja romahtaminen voi johtaa osan säiliön tuhoutumiseen. Näissä olosuhteissa vaurioituneen päävuotoaukon turvallisuutta ei enää otettu huomioon ja veden virtaus sen läpi nostettiin 2831 m³/s [22] .
Hätävuotoaukon harjan alapuolella olevan säiliön vetäminen vaati kuitenkin aikaa, jonka aikana alarinteen eroosio jatkui. Vaarana oli myös, että päävuotoaukon tuhoutuminen leviäisi imurakenteeseen asti. Siksi 12. helmikuuta päätettiin evakuoida alajuoksussa oleva väestö, joka voi kärsiä tilanteen katastrofaalisessa kehittyessä. Evakuointi vaikutti noin 200 000 ihmiseen [23] .
Veden poisto hätähuippuajon kautta pysähtyi 12. helmikuuta illalla. Seuraavana päivänä aloitettiin sen alla olevan rinteen tasoitus ja vahvistaminen, mutta hätävuodon jatkokäyttö ilman vakavia korjaus- ja kunnostustöitä oli mahdotonta.
Säiliön tyhjennys jatkui vaurioituneen päävuotoaukon kautta. Onneksi vauriot eivät levinneet rinnettä ylöspäin. Alkuvaurioalueen alapuolelle muodostui suuri huuhtelukuoppa ja syvä rotko vuodon entisen sijainnin vasemmalle puolelle [Comm. 2] [24] . Tilanteen vakautumisen ansiosta pakollinen väestön evakuointi peruttiin 14. helmikuuta, mutta evakuointivalmiutta koskeva varoitus säilytettiin [25] . Tulovirran pieneneminen mahdollisti vedenkulutuksen asteittaisen vähentämisen, helmikuun 23. päivänä se oli 1415 m³/s [23] .
Helmikuun 27. päivänä säiliön tason lasku mahdollisti vedenpoiston pysäyttämisen vaurioituneen päävuotoaukon kautta ja Feter-joen kanavan tukosten poistamisen aloittamisen. Tähän mennessä onnettomuuspaikan alapuolella oleva ylivuotokouru oli tuhoutunut lähes kokonaan. Sen yläosan pohja huuhtelukuopan yläpuolella kiinnitettiin betonilla [24] . Purkamisen päättymisen vuoksi joen vedenpinta laski jyrkästi, mikä aiheutti sen rannoille maanvyörymiä ja eristyneiden altaiden muodostumista, joista jouduttiin pelastamaan suuri määrä arvokkaiden kalalajien nuoria kantoja. 3. maaliskuuta Hyattin voimalaitoksen hydrauliyksiköt otettiin käyttöön [26] .
17. maaliskuuta - 27. maaliskuuta jatkettiin veden poistoa vaurioituneen päävuotoaukon kautta säiliön tason laskemiseksi ja valuman käyttömahdollisuuksien tarkistamiseksi kevään lumen sulamisen aikana. Veden virtausnopeudella 1133 m³/s rakenteen lisävaurioita ei tapahtunut [27] [28] . 22. maaliskuuta evakuointivalmiutta koskeva varoitus peruttiin [29] . Vesivarainministeriö on alkanut kehittää suunnitelmaa valumien korjaamiseksi niiden turvallisen toiminnan varmistamiseksi 1.11.2017 mennessä [30] .
Orovillen padon ylivuotorakenteiden entisöinti ja parantaminen onnettomuuden jälkeen kesti yli kaksi vuotta. Alkuperäinen 275,4 miljoonan dollarin korjaussopimus myönnettiin Kiewit Infrastructure West Co.:lle, joka on Kiewit Corporationin osasto , yksi maailman suurimmista rakennusyhtiöistä [31] . Syyskuun 5. päivänä 2018 valumien korjauksen ja jälleenrakennuksen kokonaiskustannusten arvioitiin tehdyt ja suunnitellut työt huomioon ottaen 1,1 miljardia dollaria [32] .
2017Toukokuun 19. päivänä saatiin päätökseen vaurioituneen päävyöhykkeen käyttö kevättulvan ohittamiseksi ja säiliön vapaan varastokapasiteetin reservin luomiseksi. Tämä mahdollisti päävyöhykkeen korjaus- ja kunnostustöiden aloittamisen [33] .
1.11.2017 mennessä kourun yläosa, noin 220 metriä pitkä, korjattiin ja sitä seuraava 265 metriä pitkä osa ja kourun alaosa, 105 metriä pitkä, rakennettiin kokonaan uudelleen. Kourun keskiosa, 320 metriä pitkä, kunnostettiin väliaikaiseksi valssatusta betonirakenteesta. Päävyöhykkeen jatkotyöt lykättiin ensi vuoteen sadekauden alkamisen vuoksi [34] .
Samalla tehtiin töitä hätätuloksen alapuolella olevan rinteen vahvistamiseksi eroosion vähentämiseksi sen myöhemmän käytön yhteydessä. Ylivuotoseinästä 220 metrin päässä rinnettä alaspäin aloitettiin katkaisevan seinän rakentaminen maahan sijoittuvista paaluista. Leikkausseinän pituus on 440 metriä, syvyys 10-20 metriä [9] .
2018Hätävuotoputken alla olevaan maahan leikatun seinän rakentaminen valmistui 7. maaliskuuta. Helmikuun 28. päivänä aloitettiin valuuuman harjanteen ja katkaisuseinän välisen rinteen peittäminen valssatulla betonilla [9] . Lokakuun loppuun mennessä rinne peitettiin ja valssattu betonituki hätäpylväsmuurin alla valmistui. Teräsbetonipäällysteen töitä jatkettiin tuen ja ylivuotoseinän risteyksessä [35] .
Päätulva-altaan saneeraustyöt jatkuivat 8. toukokuuta kevättulvakauden päätyttyä [Comm. 3] [37] . Pääosa työstä oli valmis 31. lokakuuta mennessä. Vesivarainministeriö raportoi, että ylivuoto olisi tarvittaessa käyttövalmis 1. joulukuuta [35] . Uusi muotoilu on huomattavasti vahvempi verrattuna vanhaan [38] .
2019Department of Water Resources ilmoitti vuotojen korjausten valmistumisesta 19. tammikuuta 2019 päivätyssä lehdistötiedotteessa [39] . Rekonstruoitu päävuoto otettiin ensimmäisen kerran käyttöön 2.4.2019 [40] .
Venäläisen RusHydro -yhtiön pääasiantuntijan Ivan Vladimirovich Slivan mukaan Orovillan vesivoimalaitoksen ylivuototilojen onnettomuus on yksi 2000-luvun vakavimmista hydraulionnettomuuksista. Hän pitää välittömänä syynä tyhjiöjen muodostumista päävuotoaukon pohjalle, kun maaperä imeytyy suodatetulla vedellä. Muita tekijöitä olivat hänen näkemyksensä mukaan vuodon 2013 korjauksen aikana tehdyn insinöörigeologisen selvityksen riittämättömyys sekä hätäyliputken järjestelyssä saavutetut säästöt [41] .