Zapora Hoovera i elektrownia wodna na rzece Kolorado

Zbudowana na przełomie lat 20. i 30. w Black Canyon olbrzymia betonowa Zapora Hoovera była przez lata największą elektrownią wodną na świecie i największą betonową konstrukcją. Chociaż już dawno utraciła swoją rekordową pozycję, dalej jest to jedna z najważniejszych i zarazem najbardziej charakterystycznych konstrukcji tego typu na świecie.

Geneza

W drugiej połowie XIX wieku Amerykanie zaczęli intensywnie zagospodarowywać tereny tzw. południowego-zachodu, czyli stanu Nevada, a na początku XX wieku również Arizony. Tereny te, choć pustynne, miały coraz większe znaczenie dla gospodarki Stanów Zjednoczonych. Lokalne źródła surowców i olbrzymie obszary nadające się pod uprawy budziły rosnące zainteresowanie zarówno przedsiębiorców jak i przede wszystkim władz.

W latach 90. XIX wieku po raz pierwszy pojawił się pomysł na uregulowanie przebiegającej przez te obszary rzeki Kolorado i wykorzystanie jej potencjału irygacyjnego oraz później również energetycznego. Rzeka ta, znana ze swoich gwałtownych, sezonowych wylewów, powodowała ogromne szkody na terenach rolniczych w Imperial Valley, w południowej Kalifornii. Jednocześnie, jej ogromne zasoby wodne były niewykorzystane, co hamowało rozwój rolnictwa i przemysłu w suchych stanach południowego zachodu. Po opanowaniu rzeki, można było ją wykorzystać zarówno do nawadniania coraz większych obszarów rolniczych, ale również do produkcji energii dla całego regionu. Musiało jednak minąć kilka lat zanim pomysł zyskał szansę na realizację.

Pierwsze poważne plany dotyczące uregulowania rzeki Kolorado pojawiły się w latach 1902-1903, kiedy E.T. Perkins z U.S. Geological Survey przeprowadził wstępne badania topograficzne w tzw. Basenie Dolnym. W kolejnych latach, po katastrofalnej powodzi w 1905 roku, która doprowadziła do powstania Salton Sea, potrzeba kontroli rzeki stała się pilna. Reclamation Service, federalna agencja odpowiedzialna za zarządzanie wodami, zaczęła intensywnie badać potencjalne lokalizacje pod budowę zapory.

W 1918 roku Arthur P. Davis, ówczesny dyrektor Reclamation Service, zlecił szczegółowe badania na obszarze Boulder Canyon i Black Canyon, uznając je za najbardziej obiecujące lokalizacje dla zapory. W 1920 roku, raporty Homera Hamlina i Edwarda T. Wheelera potwierdziły, że w obu kanionach znajdują się dogodne miejsca do budowy. Na tym etapie, najważniejszym problemem była alokacja praw do wody między siedem stanów przez które przechodziła rzeka Kolorado.

Lata 20.

Najważniejszym krokiem, który odblokował możliwość budowy zapory, było podpisanie „Porozumienia o Rzece Kolorado” (ang. Colorado River Compact). Negocjacje rozpoczęły się w styczniu 1922 roku, a na czele Komisji Rzeki Kolorado stanął Herbert Hoover, ówczesny sekretarz handlu, reprezentujący rząd federalny. Zgromadzeni w Santa Fe w Nowym Meksyku, przedstawiciele siedmiu stanów (Arizony, Kalifornii, Kolorado, Nevady, Nowego Meksyku, Utah i Wyoming) starali się osiągnąć porozumienie w sprawie podziału zasobów wodnych.

Doprowadzenie do konsensusu nie było łatwe. Głównym źródłem niezgody był spór o podział wody między stany Górnego Basenu (Kolorado, Nowy Meksyk, Utah i Wyoming), które obawiały się, że rolnictwo w Dolnym Basenie (Arizona, Kalifornia i Nevada) rozwinie się szybciej i wykorzysta całą dostępną wodę. Ostatecznie, porozumienie zostało podpisane 24 listopada 1922 roku. Podzieliło ono rzekę na dwa baseny i przydzieliło każdemu z nich określoną roczną ilość wody. Choć porozumienie to otworzyło drogę do federalnego projektu, Arizona złożyła je do ratyfikacji dopiero… w 1944 roku, 22 lata po jego podpisaniu, co świadczy o głębokich podziałach w regionie.

Po podpisaniu porozumienia, polityczną batalię w Kongresie o zatwierdzenie projektu budowy zapory i elektrowni wodnej rozpoczęli kalifornijski kongresmen Phil D. Swing i senator Hiram W. Johnson. W 1922 roku przedstawili projekt ustawy znany jako Swing-Johnson Bill. Pomimo wielokrotnego wprowadzania go do debaty, ustawa napotykała na silny opór, zwłaszcza ze strony Arizony i lobby prywatnych firm energetycznych, które obawiały się konkurencji ze strony federalnej elektrowni oraz tego, że największym beneficjentem ustawy będzie stan Kalifornia.

Trwające lata negocjacje nie przynosiły jednak rezultatów aż do początku 1927 roku, kiedy to region nawiedziła olbrzymia powódź znana jako Great Mississippi Flood of 1927. Jej skutki, oraz olbrzymie straty szacowane na przestrzeni lat na od 246 mln dolarów do aż 1 mld dolarów (współcześnie od 4,4 do 18,1 mld dolarów) sprawiły, że wielu polityków zaczęło bardziej przychylnie patrzeć na pomysł budowy zapory.

Ostatecznie, po dostosowaniu projektu, który uwzględniał wnioski z zniszczenia zapory St. Francis Dam, 12 marca 1928 roku, Kongres przyjął 21 grudnia 1928 roku tzw. Boulder Canyon Project Act. Ustawa upoważniała Sekretarza Spraw Wewnętrznych do wydania 165 milionów dolarów na budowę zapory w Boulder Canyon lub Black Canyon oraz na budowę Kanału All-American. Co istotne, ustawa wymagała, aby projekt był samofinansujący się, a koszty miały zostać zwrócone z przychodów ze sprzedaży energii elektrycznej.

Ostateczne plany i przygotowania do budowy

Zatwierdzenie ustawy nie oznaczało natychmiastowego rozpoczęcia budowy. Zanim rozpoczęto prace, należało wyłonić wykonawcę, sfinalizować projekty techniczne i wybrać ostateczną lokalizację. W międzyczasie w Stanach Zjednoczonych zaczął się tzw. Wielki Kryzys, który wprowadził spore zamieszanie w realizacji wielu projektów. Z drugiej strony, aby wspomóc poturbowaną przez kryzys gospodarkę, zaczęto realizować wiele olbrzymich projektów federalnych. W maju 1930 roku, Sekretarz Spraw Wewnętrznych Ray Lyman Wilbur, który wcześniej był bliskim współpracownikiem Herberta Hoovera, ogłosił, że miejscem budowy będzie Black Canyon, a zapora zostanie nazwana Hoover Dam (co później, pod administracją Roosevelta, zostało zmienione na Boulder Dam). Ta decyzja była podyktowana lepszymi warunkami geologicznymi w Black Canyon.

11 marca 1931 roku ogłoszono zwycięzcę przetargu. Było nim konsorcjum sześciu firm, znane jako Six Companies, Inc., które złożyło ofertę o wartości 48 890 955 dolarów. Konsorcjum składało się z firm, które samodzielnie nie były w stanie podjąć się budowy, ale razem dysponowały odpowiednim zapleczem i środkami. Na czele konsorcjum stanął Frank Crowe, który został generalnym nadzorcą budowy. Oficjalne rozpoczęcie prac przygotowawczych, polegających na budowie infrastruktury dojazdowej i tymczasowego miasta robotniczego, nastąpiło 20 kwietnia 1931 roku. Co istotne, początkowo władze Las Vegas chciały aby to ich miasto stało się centralnym punktem dla prac nad zaporą, ale Ray Lyman Wilbur ogłosił, że powstanie specjalne, modelowe miasto Boulder City w stanie Nevada i to tam będą mieszkać robotnicy związani z projektem zapory.

Zaledwie kilka dni po ogłoszeniu wyników przetargu w górnej części Black Canyon rozpoczęto budowę tymczasowych grobli, mających na celu przekierowanie rzeki. Jednocześnie, po obu stronach kanionu, w skałach z andezytu i bazaltu, rozpoczęto drążenie czterech gigantycznych tuneli, które miały pomóc w osuszeniu miejsca budowy. Był to kluczowy, a zarazem niezwykle niebezpieczny etap prac.

Dwa tunele, o średnicy 17 m każdy, drążono po stronie Nevady, a dwa po stronie Arizony. Każdy z nich miał po 1200 m długości. Prace te prowadzono 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Robotnicy, zwani „high scalers”, byli odpowiedzialni za usuwanie luźnych, niestabilnych skał z pionowych ścian kanionu. Wspinając się na linach na wysokościach dochodzących do 200 m, byli narażeni na upadek, spadające kamienie i wybuchy dynamitu. Było to jedno z najbardziej ryzykownych zajęć na budowie. Ostatecznie, 13 listopada 1932 roku rzeka Kolorado została przekierowana do tuneli, a jej osuszone koryto przygotowano pod budowę głównej konstrukcji zapory. Z dna kanionu usunięto ponad 1,2 miliona m³ luźnych osadów i skał, aby dotrzeć do stabilnego podłoża.

Równolegle z prowadzonymi pracami nad tunelami, rozpoczęto budowę Boulder City dla około 5000 robotników i ich rodzin. Miało to kluczowe znaczenie, ponieważ z powodu Wielkiego Kryzysu, wielu bezrobotnych Amerykanów migrowało w poszukiwaniu pracy, szczególnie w kierunku zachodnim. W pracach nad zaporą upatrywali szansy na znalezienie pracy i zarobek. Przed powstaniem Boulder City, wszyscy przyjezdni trafiali do okolicznych miast i miasteczek, gdzie z czasem zaczęło brakować miejsca dla nich. W związku z tym powstawały szałasy i koczowiska, w których przyszli robotnicy czekali na pracę. Ponadto w okolicach Black Canyon zbudowano kilka mniejszych obozów oraz liczne linie kolejowe i drogi, służące do transportu materiałów budowlanych.

Budowa zapory i elektrowni

Ze względu na kolosalną ilość betonu (2,48 mln m³) potrzebną do zbudowania zapory, wylanie całej konstrukcji w jednym bloku było niemożliwe. Szacowano, że stygnięcie betonu trwałoby ponad 125 lat (sic!), co doprowadziłoby do powstawania olbrzymich pęknięć i osłabienia całej konstrukcji. W tej sytuacji, inżynierowie z Bureau of Reclamation (wcześniej Reclamation Service) podjęli decyzję o wylewaniu betonu w 230 oddzielnych, prostokątnych blokach o wymiarach 15 x 15 m, przypominających gigantyczne klocki. Wewnątrz każdego z bloków, w odległości 30 cm od siebie, umieszczono stalowe rury o łącznej długości ponad 935 km.

Przez te rury, specjalny agregat chłodniczy pompował zimną wodę z rzeki. Dzięki temu procesowi, każdy blok chłodzono do temperatury 22° C w ciągu 72 godzin, a następnie do 4° C w ciągu kolejnych 15 dni. Po schłodzeniu, w przestrzeń między rurami wtryskiwano mieszankę wody i cementu, co ostatecznie połączyło bloki w jednolitą, monolityczną strukturę. Było to bezprecedensowe osiągnięcie, które na zawsze zmieniło metody budowy wielkich zapór. Pierwszy beton w fundamentach zapory wylano 6 czerwca 1933 roku. Natomiast ostatni betonowy blok w głównym korpusie tamy został wylany 13 lutego 1935 roku, co oznaczało ukończenie głównej konstrukcji.

Równolegle z budową zapory prowadzono prace nad instalacją elektrowni wodnej. Budynki elektrowni, ulokowane symetrycznie po obu stronach koryta rzeki, były integralną częścią całej konstrukcji. Woda z jeziora miała być dostarczana do 9 turbin o mocy 825 MW i dwóch małych turbin. Woda spływała z czterech masywnych wież wlotowych wyróżniających się projektem wizualnym w stylu Art déco, zlokalizowanych po obu stronach zapory, przez stalowe rury o średnicy 13 m. Rury te, zwężając się do średnicy 4 m, doprowadzały wodę do turbin. Same generatory, dostarczone przez czołowych producentów tamtych czasów, w tym General Electric i Westinghouse, były wówczas największymi i najbardziej zaawansowanymi technologicznie na świecie. Ukończenie wszystkich prac nad zaporą i elektrownią miało miejsce w 1936 roku, ale już 30 września 1935 roku prezydent Franklin D. Roosevelt wziął udział w oficjalnych uroczystościach zakończenia prac nad zaporą i oddano ją do użytku.

W tym czasie trwały intensywne debaty nad nazwą obiektu. Ścierały się dwie koncepcje – Hoover Dam, od nazwiska prezydenta Herberta Hoovera, który miał olbrzymi wpływ na rozpoczęcie tego projektu, oraz Boulder Dam. Ostatecznie jednak, mimo trwającej wiele lat kampanii promującej tę nazwę, zachowano pierwotną nazwę Hoover Dam.

Koszty, ofiary i organizacja

Cały projekt, od pierwszych prac przygotowawczych do ukończenia, był realizowany z niespotykaną precyzją i szybkością. Mimo licznych trudności i niebezpieczeństw, prace zakończono dwa lata przed pierwotnym terminem, co było znakomitym wynikiem. Paradoksalnie, duży wpływ na to miał Wielki Kryzys i problemy gospodarcze w USA. Dzięki uruchomieniu federalnych funduszy, szybko zgromadzono odpowiednią liczbę robotników i potrzebne zasoby.

Całkowity koszt budowy zapory i elektrowni wyniósł 49 milionów dolarów (współcześnie około 1,12 mld dolarów).W szczytowym momencie prac nad zaporą, w lipcu 1934 roku pracowało 5251 robotników, jednak przez cały proces budowy, przewinęło się około 21 000 osób. Co istotne, wśród robotników nie było chińczyków (których często zatrudniano w USA do ciężkich prac), a liczba czarnoskórych robotników była utrzymywana na bardzo niskim poziomie. Było to spowodowane warunkami kontraktu.

Oficjalnie w trakcie budowy śmierć poniosło 112 osób – 91 to pracownicy Six Companies, 3 to pracownicy Bureau of Reclamation, jedna to osoba postronna, która odwiedziła miejsce prac, a pozostali to pracownicy różnych firm, które brały udział w pracach. Co istotne, 96 osób zginęło na miejscu budowy, a pozostali w jego pobliżu.

Pierwszą osobą, która zginęła na długo przed rozpoczęciem budowy zapory, ale znalazła się na liście ofiar projektu, był Harold Connelly, pracownik Bureau of Reclamation. Zginął on 15 maja 1921 roku podczas prac geologicznych na rzece Kolorado. Ostatnie ofiary śmiertelne zanotowano 20 grudnia 1935 roku. Byli to Patrick Tierney i jego syn J. G. Tierney, elektrycy, którzy spadli podczas pracy na wieży czerpiącej wodę. Dodatkowo, wśród ofiar wymieniono 3 robotników, którzy popełnili samobójstwo w trakcie prac. Oprócz oficjalnej listy ofiar, wymienia się około 42 osób, które zmarły z powodu zapalenia płuc.

Dane techniczne

Zapora Hoovera to zapora łukowo-grawitacyjna. Głównym inżynierem odpowiedzialnym za projekt był Walker Young, a stronę wizualną, projekt wież pobierających wodę, hale turbin, wnętrza oraz szczegóły architektoniczne zaprojektował Gordon B. Kaufmann. Nadał on zaporze styl Art déco. Wizerunek Orła, wylany na wieżach wlotowych, oraz posągi na pylonach elektrowni zostały zaprojektowane przez rzeźbiarza Oskara J. W. Hansena, który również jest autorem rzeźb i płaskorzeźb w otoczeniu zapory, w tym pomnika siedzącego prezydenta

Cała zapora ma wysokość 221,4 m, a całkowita długość korony to 379,2 m. U podstawy, grubość konstrukcji sięga 201 m, natomiast przy koronie, gdzie znajduje się droga, jej grubość zmniejsza się do zaledwie 13,7 m. Do budowy zapory, budynków i okolicznych konstrukcji użyto 3,33 mln m³ betonu, przy czym do budowy samej zapory użyto 2,48 mln m³ betonu. Ponadto zużyto 8,2 mln ton kamieni. Masa całej konstrukcji zapory to 6,6 mln ton.

Przez zaporę przechodzi dwupasmowa droga, która do 2010 roku była częścią autostrady Route 93. Gdy droga była regularnie wykorzystywana, nie wszystkie pojazdy mogły nią jeździć. Wprowadzano ograniczenia co do długości pojazdów jak i ich masy.

Dalsze losy

W momencie uruchomienia w 1936 roku, była to największa zapora wodna na świecie, największa elektrownia wodna na świecie i największa konstrukcja betonowa na świecie. Dopiero w 1945 roku utraciła pozycję lidera, obecnie spadając na jeszcze dalsze miejsca. Obecnie, energia produkowana w elektrowni jest dystrybuowana do trzech stanów: Nevady, Arizony i Kalifornii. Udziały w dystrybucji zostały określone na podstawie pierwotnego Porozumienia o Rzece Kolorado oraz późniejszych umów. Kalifornia otrzymuje około 56% energii, Nevada 23%, a Arizona 19%.

Po oddaniu do użytku, Zapora Hoovera natychmiast stała się kluczowym elementem infrastruktury USA. Jej głównymi celami były: kontrola powodzi, zapewnienie stabilnego dostępu do wody dla rolnictwa w Arizonie i Kalifornii, oraz produkcja energii elektrycznej. Co jednak istotne, dopiero w 1961 roku zainstalowano wszystkie planowane początkowo 17 turbin, które zapewniły moc 1345 MW. W latach 1986-1993 Zaporę Hoovera poddano znaczącej modernizacji, w trakcie której zainstalowano nowe turbiny o łącznej mocy 2080 MW.

Zapora Hoovera spiętrza wody rzeki Kolorado, tworząc Jezioro Mead, które jest integralną i kluczową częścią całego projektu. Nazwane na cześć Elwooda Meada, komisarza Bureau of Reclamation w latach 1924-1936, jezioro jest największym sztucznym zbiornikiem wodnym w Stanach Zjednoczonych pod względem pojemności. Jego maksymalna objętość, osiągnięta w 1983 roku po wyjątkowo mokrym sezonie, wynosiła 35,2 km³. Samo jezioro ma około 180 km długości i zajmuje powierzchnię 640 km².

Jezioro pełni wielofunkcyjną rolę, będąc jednocześnie magazynem wody i obszarem rekreacyjnym. Jego pierwotnym i najważniejszym celem było jednak zapewnienie stabilnych dostaw wody dla rolnictwa i miast na pustynnym południowym zachodzie Stanów Zjednoczonych, w tym dla Las Vegas, Los Angeles i Phoenix. W ostatnich latach, z powodu suszy, jego poziom znacznie spadł. W latach 2000-2022 obniżył się o aż 43 m.

Podsumowanie

Zapora Hoovera to jedna z najbardziej znanych i rozpoznawalnych zapór i elektrowni wodnych na świecie. W swoim czasie była bezprecedensowym projektem, który zrewolucjonizował zarówno podejście do budowy tego typu konstrukcji jak i znacząco wpłynął na rozwój gospodarczy południowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych.

Z czasem znaczenie zapory zmalało, jednak dalej jest ona ważnym elementem amerykańskiej infrastruktury energetycznej w tym regionie. Z czasem wzrosło jednak znaczenie turystyczne zapory. Chociaż już 1937 roku można było ją zwiedzać (z przerwą podczas II wojny światowej), to w późniejszych latach jej popularność wśród turystów systematycznie rosła. W 1995 roku zbudowano nowe centrum turystyczne przy zaporze. Wszystkie wycieczki po zaporze mają charakter zorganizowany, głównie z powodu kwestii bezpieczeństwa.

W 1981 roku  zapora została wpisana na Narodową Listę Miejsc Historycznych, a w 1985 roku stała się Narodowym Pomnikiem Historycznym USA. Od tego czasu przyciąga licznych turystów, którzy mogą zarówno zwiedzać jej wnętrza w ramach wycieczek, jak i podziwiać jej konstrukcję z zewnątrz. Jest to możliwe dzięki zbudowanemu w latach 2005-2010 mostowi Mike O’Callaghan–Pat Tillman Memorial Bridge, który przebiega nad rzeką Kolorado, w sąsiedztwie zapory. Most ma 579 m długości, a każdego dnia przejeżdża nim około 15 000 samochodów.

Źródło zdjęć: Depositphotos.com