Плотина Гатун

Гатун
исп. Represa de Gatún

Электростанция на плотине
9°16′ с. ш. 79°56′ з. д.
Страна
ОператорАдминистрация Панамского канала 
РекаЧагрес 
Год начала строительства1907 
Год окончания строительства1913 
Тип плотинынасыпная 
Характеристики плотины
Высота плотины, м35 
Длина плотины, м2300 
Гатун
 Медиафайлы на Викискладе

Гату́н (исп. Represa de Gatún) — насыпная плотина на реке Чагрес в Панаме. Построенная в период с 1907 по 1913 год, она является центральным элементом, обеспечивающим работу Панамского канала. Образует искусственное озеро Гатун, по которому суда преодолевают 35 км своего пути через Панамский перешеек.

Описание

Плотина расположена в долине реки Чагрес, примерно в 11 км (7 миль) от её устья в Карибском море[1]. Холмы, окружающие долину реки, образуют в этом месте ущелье шириной чуть более 2,4 км (7920 футов), со скалистым холмом природного происхождения посередине[2]. Ущелье перекрыто насыпной плотиной толщиной 701 м (2300 футов) в основании и длиной 2500 м (8100 футов) по верхнему краю[3]. Она возвышается на 9 м (20 футов) над поверхностью озера[2].

Водосброс плотины построен на срединном холме; он состоит из полукруглой бетонной плотины, которая регулирует поток воды по бетонному каналу, встроенному в задний склон холма. Сама водосбросная плотина имеет длину 246 м (808 футов) по верхнему краю[1]; её гребень находится на 4,9 м (16 футов) ниже среднего уровня озера. Водосброс спроектирован таким образом, что вода, переливающаяся через полукруглую плотину, сходится внизу с противоположных сторон и нейтрализует собственную силу, тем самым минимизируя эрозию ниже по течению.

Над водосбросной плотиной установлены 14 затворов, поддерживаемых бетонными опорами, каждый шириной 14 м (46 футов) и высотой 6 м (20 футов). Эти затворы, управляемые электрическим приводом, поднимаются или опускаются для регулирования потока воды; при уровне озера 26,5 м (87 футов), его запланированном максимальном уровне, пропускная способность водосброса составляет 4100 м3 (140 000 куб. футов) в секунду, что превышает максимальный расход реки Чагрес. Кроме того, водопропускные сооружения в шлюзах могут пропускать 1400 м3 (49 000 куб. футов) в секунду.

История

Обсуждение

Предложение о возведении плотины на реке Чагрес впервые прозвучало на заседании Технической комиссии 26 мая 1879 года, в рамках посвящённого строительству судоходного канала в Центральной Америке Международного Конгресса. Французский инженер Годен де Лепине (Godin de Lépinay), главный инженер французского департамента мостов и дорог, предложил построить шлюзовой канал с плотиной на месте слияния рек Чагрес и Рио-Гатун, и создать искусственное озеро поверх непредсказуемых потоков. На тот момент идея осталась без ответа: предпочтённый план французского инженера Фердинанда де Лессепса предусматривал сквозной морской проход между двух Америк, без шлюзов и туннелей[4][5][6].

К разговору о плотине вернулись в 1901 году, когда правительство США рассматривало вопрос о месте строительства с возможным приобретением французских активов (северный никарагуанский маршрут считался более предпочтительным). Нью-Йоркский инженер-мостостроитель, член Истмийской комиссии по каналу Джордж Ш. Морисон выступал за шлюзовой вариант с поднятием уровня реки Чагрес с помощью возведения плотины на наиболее узком участке реки в районе деревни Бохио (в 27 км от устья). По мнению Морисона, к образовавшемуся озеру можно было подвести пару шлюзов, по одному с каждой стороны[3]. Комиссия пришла к выводу, что плотина Бохио, в том виде, в каком она была запланирована — с каменным ядром лежащих под ней материнских пород — является безопасной и технически осуществимой; этот вывод стал решающим при голосовании Сената в пользу Панамы[7].

В 1904 году — уже после того как территория будущего канала перешла под контроль США, — на месте предполагаемой плотины провели глубокое бурение, чтобы ещё раз убедиться в стабильности грунта, на котором настаивали члены Комиссии. Однако вместо скалистых пород рабочие обнаружили водопроницаемые пески и галечники на глубину до 51,2 м ниже уровня моря, что делало вариант с возведением в этом месте плотины неосуществимым[3].

В 1905 году президент США Теодор Рузвельт созвал международную комиссию инженеров-консультантов для разрешения спора о том, следует ли американцам строить шлюзовой или бесшлюзовой канал через Панамский перешеек. 18 ноября, после того как консультанты изучили отчёты и посетили Панаму, состоялось голосование: восемь членов комиссии выступили за строительство канала на уровне моря, пять за шлюзовой[8]. Канал на уровне моря, за который проголосовало большинство членов комиссии, должен был иметь ширину всего 45 м (150 футов) почти на половине своей длины — «узкий, извилистый канал»[9].

Меньшинство проголосовавших — Альфред Нобл, генерал Генри Эббот, главный инженер судоходного канала Сент-Мэрис-Фоллс Джозеф Рипли, главный инженер управления водоснабжения Бостона Фредерик П. Стернс и главный инженер Санитарного округа Чикаго Ишам Рэндольф — высказалось за создание шлюзового канала. Эксперты ознакомились с только что построенной плотиной водохранилища Вачусетт в Массачусетсе, где геологическое строение является аналогичным со строением в Бохио и Гатуне, и пришли к выводу, что толстый слой грунта с низкой проницаемостью станет хорошим основанием для земляной насыпной плотины[10].

Отчёт меньшинства, в котором была представлена ​​практическая схема строительства шлюзового канала через Панаму, был опубликован в феврале 1906 года. Наиболее важным сооружением в отчёте стала массивная насыпная плотина в Гатуне в 5,6 км от залива Лимон на атлантическом побережье. Это должна была быть самая большая когда-либо построенная земляная плотина, способная удерживать водохранилище площадью 177 км2 (позже увеличено до 264 км2). Образовавшееся озеро, в свою очередь, смогло бы поглощать внезапные тропические паводки из водосбора реки Чагрес[10]. Предварительное бурение в Бохио и Гатуне показало несколько участков палеорусла реки Чагрес, которые потенциально могли сделать фильтрацию под плотиной и подъем грунтовых вод более проблематичными. Гатун был выбран по той причине, что глинисто-гравийное заполнение палеорусла в этом районе было значительно менее проницаемым[10].

Возведение плотины имело много критиков среди ведущих инженеров страны. Многие опасались, что она может разрушиться под действием просачивания и фильтрации воды, как это произошло в 1889 году в пенсильванском Джонстауне[11]. Ключевую роль в окончательном решении сыграл главный инженер стройки Джон Фрэнк Стивенс. Он заверил комитет Палаты представителей, что при правильном проектировании плотина будет служить безупречно, и от таких предлагаемых укреплений, как каменное ядро, можно отказаться. Он так же сумел убедить депутатов и президента Рузвельта в невозможности устройства сквозного пути на уровне моря из-за капризного характера реки Чагрес[12].

Строительство

Детальные исследования участка и проектные работы по плотине в 1907—1908 годах выполнил Калеб М. Сэвилл (Caleb M. Savill). Его исследования показали, что нижележащие породы непроницаемы для воды и обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать конструкцию плотины весом 30 млн тонн. Прежде чем начать строительство, жителей впоследствии затопленной деревни Гатун переселили, джунгли на площади 600 акров (242 гектара) расчистили[13].

Через долину Чагрес были возведены две опорные каменные подмостки на расстоянии 1200 футов (365 м) друг от друга. Высота этих подмостков варьировалась от 30 футов (9 м) в нижней части до 60 футов (18 м) в верхней. Между насыпями методом намыва строилась земляная плотина. Были задействованы большие земснаряды с вращающейся режущей головкой, которые разрыхляли мягкий природный грунт под плотиной и перекачивали его в созданную для этой цели большую лужу на поверхности сооружения. Находящемуся во взвешенном состоянии материалу давали осесть, после чего оставшуюся воду сливали обратно для следующей партии жидкого ила. Таким образом была построена стена из природного цемента шириной 850 футов (260 м) у основания и высотой, равной высоте самой плотины[14]. Перед каждой фазой намыва на верхнем и нижнем склонах плотины накладывался сухой грунт, чтобы обеспечить удержание материала[13]. Небольшой холм с каменистым основанием в центре плотины использовали для устройства водосброса, через который излишки воды из озера сбрасываются через плотину и стекают в море[14][2].

В 1908 году в южной части плотины случился оползень. После переоценки ситуации совет инженеров-консультантов увеличил высоту гребня плотины до 115 футов (35 м) над уровнем моря. По мере того как возведение насыпей сужало русло, река Чагрес сопротивлялась, увеличивая скорость течения. Когда русло сузили до примерно 80 футов (24 м) в ширину и 6 футов (1,8 м) в глубину, скорость воды увеличилась настолько, что камни из насыпи уносило вниз по течению. Чтобы предотвратить это, вниз по течению сбросили изогнутые рельсы, которые смогли удержать крупные валуны. В период пика строительства плотины Гатун в 1911 году ежедневно работали 2000 человек, 100 поездов сбрасывали сухой материал, а гидравлические земснаряды закачивали влажный грунт[13].

Объём насыпи плотины достиг 17,6 млн м3 (23 млн кубических ярдов), что до строительства плотины Форт-Пек в Монтане в конце 1930-х годов являлось мировым рекордом[15].

Примечания

  1. ↑ 1 2 The Panama Canal- A National achievement in a century of progress. Condensed information, Chicago World's fair, 1933. The University of Chicago Library. Дата обращения: 2 января 2026. Архивировано 2 июня 2025 года.
  2. ↑ 1 2 3 Sibert, 1912.
  3. ↑ 1 2 3 Rogers & Barrelier, 2018, p. 1.
  4. ↑ Bates, 1907, p. 49.
  5. ↑ Cohen, 2006, p. 99.
  6. ↑ McCullough, 2004, p. 80.
  7. ↑ Bates, 1907, p. 50.
  8. ↑ McCullough, 2004, pp. 481—482.
  9. ↑ McCullough, 2004, p. 485.
  10. ↑ 1 2 3 Rogers & Barrelier, 2018, p. 3.
  11. ↑ Dennis, 2014, p. 51.
  12. ↑ McCullough, 2004, pp. 485—488.
  13. ↑ 1 2 3 Dennis, 2014, pp. 52—53.
  14. ↑ 1 2 Bennett, 1915, pp. 146—147.
  15. ↑ Rogers & Barrelier, 2018, p. 20.

Литература

  • Bates, Lindon W. Retrieval at Panama. — New York : The N.Y. Press, 1907. — 554 p.
  • Bennett, Ira E. History Of The Panama Canal : Its Construction And Builders. — Washington, DC : Historical Publishing Company, 1915.
  • Cohen, Andrew N. The Panama Canal // Bridging Divides: Maritime Canals as Invasion Corridors / Gollasch, Stephan; Galil, Bella S.; Cohen, Andrew N.. — Springer, 2006. — 330 p. — ISBN 978-1402050466.
  • Dennis, Bernard G., Jr (Ed). Engineering the Panama Canal: A Centennial Retrospective. — American Society of Civil Engineers, 2014. — 412 p. — ISBN 978-0784413739.
  • McCullough, David. The Path Between the Seas: The Creation of the Panama Canal 1870-1914. — Simon & Schuster, 2004. — 704 p. — ISBN 978-0743262132.
  • Rogers, J. David; Barrelier, Manuel H. Gatun Dam — megastructure of the Panama Canal // Environmental & Engineering Geoscience. — 2018. — Vol. 24, no. 1. — P. 1—22. — doi:10.2113/gseegeosci.24.1.1.
  • Sibert, William L. The Gatun Dam and Locks // Scientific American. — 1912. — Vol. 107, no. 19. — P. 383,386—387.
  • Suárez, Omar Jaén. El Canal de Panamá - El Triunfo de la Innovación Constante. — 2019. — 486 p. — ISBN 978-9945-9142-1-4.
Эта статья взята у (из) Википедия. Текст лицензируется по Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0. К медиа файлам могут применятся дополнительные условия.