Barajul Oroville

Barajul  Oroville este situat pe râul Feather (afluentul stâng al râului Sacramento ) la est de orașul Oroville din California , SUA .

Digul de umplere cu rocă al barajului cu miez înclinat rezistent la lut atinge o înălțime de 235 de metri. Joacă un rol important în sistemul de alimentare cu apă din California și este cel mai înalt baraj din Statele Unite. Barajul formează rezervorul Oroville cu un volum total de 4,36 km³. Semnificația principală a complexului hidroelectric este reglarea și antiinundație [1] .

Producerea energiei electrice la centrala hidroelectrică reversibilă subterană (HPP-PSPP ) Hyatt [Comm. 1] este o problemă conexă. Centrala Hyatt are șase hidrounități cu o capacitate totală instalată de 645 MW, dintre care trei sunt reversibile [3] .

La șase kilometri în aval de râul Feter se află complexul hidroelectric Thermalito ,  care acționează ca contraregulator și bazin inferior pentru unitățile hidroelectrice reversibile ale centralei Hyatt [4] .

Lucrările pregătitoare la locul viitorului complex hidroelectric au început în 1957. Construcția barajului a început în 1961. În decembrie 1964, complexul hidroelectric neterminat a rezistat cu succes celei mai puternice inundații din istoria observațiilor. Totodată, o parte din apele de inundație au fost reținute în rezervor, ceea ce a redus pagubele provocate de inundații în aval. Digul barajului a fost finalizat în 1967, întreg complexul de structuri a fost finalizat în 1968 [5] . Inaugurat la 4 mai 1968 de guvernatorul Californiei Ronald Reagan [6] .

Proprietarul și organizația de exploatare este Departamentul resurselor de  apă din California (DWR ) [7] .

Structuri deversoare

Debitul maxim de apă prin unitățile hidraulice ale centralei Hyatt este de 480 m³/s [4] . Pentru a trece apa în exces, barajul este echipat cu următoarele canale:

Deversoare operațională principală

Situată pe malul drept, este o structură de captare a apei cu porți, din care apa se varsă în canalul râului Feter de-a lungul unui jgheab de beton lung de 930 și lățime de 54,5 metri cu o trambulină la capăt. Capacitatea maximă a deversorului principal este de 4247 m³/s.

Deversor de urgență

Este situat pe malul drept în spatele prizei de apă a deversorului principal. Nu a fost folosit niciodată înainte de 2017. Este realizat sub forma unui perete de preaplin din beton lung de 530 de metri. Deversorul de urgență nu are porți și începe să funcționeze atunci când nivelul apei din rezervor depășește înălțimea liniei de preaplin. Scopul de proiectare al deversorului de urgență este să treacă peste inundații catastrofale cu o rată estimată de repetare de o dată la 450 de ani. Debitul său maxim este de peste 13.000 m³/s [7] .

După accidentul din 2017 , structura deversorului a fost completată cu un perete tăiat de 440 de metri lungime din perete de piloți secant  în pământ la 220 de metri în josul pantei de la peretele de preaplin și o pantă de beton între ele, realizate sub formă de trepte, stingând parțial energia curgerii apei [8] [9] .

Supapă de râu

Inclus în sistemul de tuneluri subterane de pe malul stâng. A fost folosit pentru a trece de apele râului Feter în timpul construcției barajului. Din anii 1980, a fost folosit pentru reglarea regimului de temperatură al râului pentru a respecta legislația de mediu. Poate fi folosit pentru evacuarea apei ocolind unitățile hidraulice ale centralei Hyatt în caz de urgență [10] . Debitul maxim este de 113 m³/s [11] .

Accident de supapă de râu în 2009

Pe 22 iulie 2009, lucrătorii hidroelectrici au testat supapa râului. Când debitul de apă prin supapă a atins 85% din maxim, vidul creat de acesta s-a prăbușit și a târât peretele despărțitor în flux. Trei muncitori au fost doborâți din picioare de aerul aspirat în tunel, doi dintre ei au fost târâți peste marginea șantierului. Unul dintre muncitori a fost grav rănit de unelte zburătoare și piese de echipament în timp ce se agăța de structuri metalice deteriorate. A primit o rană la cap, brațe și picioare rupte, tăieturi și vânătăi; a fost internat timp de patru zile. Divizia pentru securitate și sănătate în a guvernului din California a depus șase plângeri la Departamentul de Resurse de Apă, dintre care cinci au fost clasificate drept „grave”. Două pretenții serioase au fost retrase în timpul anchetei, rezultând o amendă de 76.125 USD [12] .

În 2012, au fost aduși experți independenți pentru a studia siguranța supapei râului. În legătură cu prognoza de secetă, în 2014 a fost efectuată o reparație urgentă a supapei. În 2014-2015, a fost folosit pentru menținerea regimului de temperatură al râului Fether în conformitate cu Legea privind protecția speciilor rare [13] .

Reparația finală a supapei și instalarea unui inel deflector pentru disiparea energiei de curgere la utilizarea supapei la putere maximă [14] au fost efectuate în perioada 2016-2017 [13] . La data de 16 octombrie 2017, din cauza stării de urgență a instalațiilor deversorului complexului hidroelectric, Departamentul Resurse de Apă a inclus în plan posibilitatea utilizării unei supape de râu pentru controlul nivelului rezervorului în timpul viiturii de iarnă [15] .

Accident deversor în 2017

Fundal de urgență

Dezavantajul proiectării deversorului de urgență a fost deversarea apei direct pe un versant montan neechipat [16] . În 2005, acest lucru a fost remarcat de trei organizații de mediu, care și-au propus să facă din consolidarea pantei de sub deversorul de urgență cu beton pentru a evita dezvoltarea eroziunii în timpul funcționării acestuia o condiție pentru următoarea certificare a complexului hidroelectric. Costul lucrărilor necesare a fost estimat la 100 de milioane de dolari . Această propunere a fost respinsă de Comisia Federală de Reglementare a Energiei , deoarece regulile de siguranță pentru structurile hidraulice permit deteriorarea gravă a peisajului la trecerea unor inundații catastrofale rare [17] .

Deversorul principal a suferit fisuri în 2009 și 2013 care au necesitat reparații. Lucrările de reparație au fost considerate reușite, în perioada 2014-2016, deversorul a fost inspectat cu succes [18] .

În 2017, deversorul principal este în funcțiune din 13 ianuarie. La începutul lunii februarie 2017, nivelul rezervorului a început să crească rapid din cauza ploilor abundente, care până la 7 februarie au făcut necesară creșterea debitului de apă prin deversorul principal la 1540 m³/s [17] .

Defectarea canalului de deversare principal

Pe 7 februarie 2017 a început distrugerea jgheabului de beton al deversorului principal și a început eroziunea rocilor sedimentare din jurul acestuia. Trecerea apei prin deversorul principal a fost oprită pentru sondajul acestuia, care a scos la iveală o zonă de fractură de aproximativ 50 de metri lățime și până la 100 de metri lungime [19] în acea porțiune a jgheabului unde s-au observat fisuri în 2013 [4] . Rocile subiacente au fost spălate de câțiva metri adâncime, iar panta a început să se erodeze la stânga deversorului [Comm. 2] . Pentru a testa posibilitatea utilizării ulterioare a jgheabului deteriorat, evacuarea apei prin aceasta a fost reluată într-un volum mic. A existat posibilitatea punerii în funcțiune a unui deversor de urgență, pentru care în data de 8 februarie s-a degajat taluzul de sub acesta și s-a întărit piciorul peretelui de preaplin cu un terasament de bolovani fixați cu beton.

O creștere bruscă a debitului pe 9 februarie a forțat o creștere a debitului de apă prin deversorul avariat la 1840 m³/s, în urma căreia a continuat distrugerea jgheabului acestuia și eroziunea versantului adiacent. Fragmente de beton și rocă au format un banc de nisip în albia râului Feather, care a împiedicat scurgerea apei din centrala Hyatt. În seara aceleiași zile, centrala a trebuit să fie oprită [20] . Turbiditatea crescută semnificativ a apei a cauzat pagube incubatorului de pește situat în aval de râu [21] .

Pe 10 februarie au continuat fluxurile mari, drept care punerea în funcțiune a unui deversor de urgență a fost considerată inevitabilă. Debitul de apă prin deversorul principal avariat a fost redus la 1557 m³/s pentru a reduce distrugerea ulterioară a acestuia [20] .

Dezvoltarea situației de urgență

În dimineața zilei de 11 februarie, apa a trecut prin creasta deversorului de urgență. Eroziunea solului de pe versant s-a dovedit a fi mult mai puternică decât era de așteptat și a fost însoțită de formarea de rigole mari care se apropie periculos de baza peretelui de preaplin. Spălarea și prăbușirea acestuia din urmă ar putea duce la o scurgere catastrofală a unei părți a rezervorului. În aceste condiții, siguranța deversorului principal avariat nu a mai fost luată în considerare, iar debitul de apă prin acesta a fost mărit la 2831 m³/s [22] .

Cu toate acestea, trasarea rezervorului de sub creasta deversorului de urgență a necesitat timp, timp în care erodarea pantei de sub acesta a continuat. Exista și pericolul ca distrugerea deversorului principal să se extindă până la structura de admisie. Prin urmare, pe 12 februarie s-a decis evacuarea populației din aval, care ar putea avea de suferit în cazul unei dezvoltări catastrofale a situației. Evacuarea a afectat aproximativ 200 de mii de oameni [23] .

Rezolvarea Crizei

Deversarea apei prin deversorul de urgență s-a oprit în seara zilei de 12 februarie. A doua zi, au început lucrările de nivelare și întărire a pantei de sub acesta, dar exploatarea ulterioară a deversorului de urgență fără lucrări serioase de reparații și restaurare a fost imposibilă.

Retragerea rezervorului a continuat prin deversorul principal avariat. Din fericire, pagubele nu s-au extins pe versant. Sub zona de deteriorare inițială, în stânga fostei locații a deversorului s-au format o groapă mare de spălare și o râpă adâncă [Comm. 2] [24] . Datorită stabilizării situației, evacuarea obligatorie a populației a fost anulată pe 14 februarie, dar avertizarea privind pregătirea pentru evacuare a fost menținută [25] . Scăderea debitului a făcut posibilă reducerea treptată a consumului de apă, la 23 februarie fiind de 1415 m³/s [23] .

Pe 27 februarie, o scădere a nivelului rezervorului a făcut posibilă oprirea deversării apei prin deversorul principal avariat și începerea curățării blocajului din canalul râului Feter. Până atunci, deversorul de sub locul accidentului era aproape complet distrus. Baza părții sale superioare deasupra gropii de spălare a fost fixată cu beton [24] . Datorită încetării deversării, s-a înregistrat o scădere bruscă a nivelului apei în râu, ceea ce a provocat alunecări de teren pe malurile acestuia și formarea unor rezervoare izolate, din care a trebuit să fie salvat un număr mare de puieți din specii valoroase de pești. Pe 3 martie au fost lansate unitățile hidraulice ale centralei Hyatt [26] .

În perioada 17 martie - 27 martie s-a reluat evacuarea apei prin deversorul principal avariat pentru a coborî nivelul rezervorului și a verifica posibilitatea utilizării deversorului în timpul topirii zăpezii de primăvară. La un debit de apă de 1133 m³/s, nu a mai avut loc nicio distrugere a structurii [27] [28] . Pe 22 martie, avertismentul despre pregătirea pentru evacuare a fost anulat [29] . Departamentul pentru Resurse de Apă a început să elaboreze un plan de reparare a deversoarelor pentru a asigura funcționarea lor în siguranță până la 1 noiembrie 2017 [30] .

Lucrari de reparatii si restaurare

Restaurarea și îmbunătățirea structurilor deversorului barajului Oroville după accident a durat mai mult de doi ani. Contractul inițial de reparații de 275,4 milioane USD a fost atribuit Kiewit Infrastructure West Co., o divizie a Kiewit Corporation , una dintre cele mai mari companii de construcții din lume [31] . Începând cu 5 septembrie 2018, costul total al reparației și reconstrucției deversoarelor, ținând cont de lucrările efectuate și planificate, a fost estimat la 1,1 miliarde USD [32] .