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| フォルサムダム | |
|---|---|
 フォルサムダム放水 | |
| 位置 | カリフォルニア州フォルサム |
| 座標 | 北緯38°42′28″ 西経121°09′23″ / 北緯38.7077° 西経121.1565° / 38.7077; -121.1565 |
| 建設が始まった | 1951年[1] |
| オープン日 | 1956年[1] |
| 建設費 | 8,150万ドル |
| オペレーター | 米国開拓局 |
| ダムと放水路 | |
| 押収物 | アメリカンリバー |
| 身長 | 340フィート（100メートル）[2] |
| 長さ | 1,400フィート（430メートル）[2] |
| 貯水池 | |
| 作成する | フォルサム湖 |
| 総容量 | 977,000エーカーフィート（1.205 km 3）[3] |
| 非アクティブ容量 | 83,000エーカーフィート（0.102 km 3）[4] |
| 集水域 | 1,875平方マイル（4,860 km 2）[5] |
| 表面積 | 11,930エーカー（4,830ヘクタール）[3] |
| 発電所 | |
| 委託日 | 1955年[6] |
| 油圧ヘッド | 300フィート（91メートル）（定格）[6] |
| タービン | 3xフランシス |
| 設備容量 | 198.7MW [6 ] |
| 年間発電量 | 528,427,000KWh （2001–2012）[ 7] |
フォルサムダムは、アメリカ合衆国北カリフォルニアのアメリカン川にある重力式コンクリート ダムで、サクラメントの北東約 25 マイル (40 km)に位置しています。ダムの高さは 340 フィート (100 m)、長さは 1,400 フィート (430 m) で、両側に土手式ダムが設けられています。1955 年に完成し、翌年に正式にオープンしました。
アメリカン川の南北の支流の合流点に位置するこのダムは、アメリカ陸軍工兵隊によって建設され、完成後に米国開拓局に移管された。ダムとその貯水池であるフォルサム湖は、洪水制御、水力発電、灌漑、および都市給水を提供する多目的プロジェクトであるセントラルバレープロジェクトの一部である。サクラメントの洪水防御を200年洪水防御（つまり、その地域は、特定の年に発生する確率が0.5％の洪水から保護される）に強化するために、工兵隊は最近、補助放水路を建設し、[8] 2017年10月に完成した。これにより、フォルサムダムのオペレーターは、湖の水位がメインのダムゲートの高さに達したり超えたりしないように、流出量を増やすことができる。[9]
セントラルバレープロジェクトのもう一つのダム、ニンバスダムは川のさらに下流に位置しています。
仕様
フォルサムダムはフォルサム市のすぐ北に位置し、高さ340フィート（100メートル）、長さ1,400フィート（430メートル）の中空重力式コンクリートダムで、貯水量は1,170,000立方ヤード（890,000m3）です。 [ 2]ダムの両側には2つの土製の翼堤があり、貯水池は西側と南東側にある9つの鞍型ダムによって支えられています。[10]翼ダムの総延長は8,800フィート（2,700メートル）、[11] [12]鞍型ダムの総延長は16,530フィート（5,040メートル）です。[n 1]ダムと付属堤防の合計長さは26,730フィート（8,150メートル）、5マイル（8.0キロメートル）以上です。洪水は主水路ダムにある放水路から放出され、567,000立方フィート/秒（16,100 m 3 /秒）の容量を持つ8つの放射状ゲートと、115,000立方フィート/秒（3,300 m 3 /秒）の容量を持つ一連の放水口によって制御されます。[5]
ダムの背後に貯水された水はフォルサム湖を形成し、通常の最大貯水量は977,000エーカー・フィート（1.205 km 3 ）[1] 、余剰貯水量は110,000エーカー・フィート（0.14 km 3）で、合計貯水量は1,087,000エーカー・フィート（1.341 km 3）である。[3]元々の貯水量は1,010,000エーカー・フィート（1.25 km 3 ）であったが、堆積物によりいくらか減少した。最高標高480フィート（150 m）の貯水池は11,930エーカー（4,830 ha）を覆い、[3]湖岸線は75マイル（121 km）である。[22]ダムと貯水池は、1,875平方マイル（4,860 km 2 ）の地域、つまり2,140平方マイル（5,500 km 2）のアメリカン川流域の87.6％からの流出を制御します。[5] [23]貯水池に入る流出水の平均量は2,700,000エーカーフィート（3.3 km 3）で、洪水制御のために1,700,000エーカーフィート（2.1 km 3）の放流が強制されています。[24]
フォルサム発電所は川の北側、ダムの麓に位置している。3基のフランシス水車を備え、総発電量は198.72メガワット（MW）で、1972年の当初の発電量162MWから増強された。[6]発電所の発電量はピーク時とベースロードの中間である。通常、電力需要と価格が最も高い日中に稼働する。発電所は年間平均6億9135万8000キロワット時の発電を行っている。 [1]
歴史
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フォルサムダムは、低地サクラメントの慢性的な洪水に対応するため、カリフォルニア州水資源計画の下で1930年代に早くも提案された。州都の洪水リスクは、1850年代以降、水力鉱山の残骸や農場や町を守るための堤防建設によって悪化し、サクラメント川とアメリカン川の水路容量が減少した。[25]現在のダムは、もともと1944年に議会によって355,000エーカーフィート（0.438 km 3）の洪水制御ユニットとして承認され、1949年に1,000,000エーカーフィート（1.2 km 3）の多目的施設として再承認された。[26] [27]
現在のフォルサムダムは、1893年にホレイショ・ゲイツ・リバモアによって完成した、より小規模な以前のダムの代わりとなった。以前のダムはフォルサム発電所に電力を供給し、当時世界最長の配電システムであった全長22マイル（35km）の配電線を通じてサクラメントに送電していた。[28] 以前のダムの残骸はフォルサム湖クロッシングの下流で見ることができる。
ダムの建設は1951年にフォルサム発電所の予備掘削から始まった。主な契約は、コネチカット州イーストハートフォードのサビン建設社とニューヨーク州のメリット・チャップマン・アンド・スコット社に2,950万ドルで発注され、米国陸軍工兵隊の監督下にあった。1952年10月29日、基礎工事に最初のコンクリートが流し込まれた。1953年には洪水により仮締切堤が3度も流され、工事が遅れ、当時建設中だったニンバスダムにも被害が出た。フォルサム湖の貯水は1955年2月に始まり、メインダムの最終的なコンクリートは1955年5月17日に流し込まれた。同年9月に最初の水力発電が行われた。将来のフォルサム湖の湖底に必要な土地を取得するために、政府はモルモン島とサーモンフォールズの入植地を含む142の土地に住む家族を移住させなければならなかった。[25]
ダムが完成する前から、1955年12月の記録的な暴風雨の際、洪水制御施設としての有効性が実証され、数週間のうちにフォルサム湖が完全に満水となり、2000万ドルの物的損害が防がれた。ダムは1956年5月5日に正式に開通し、5月14日に運営が開拓局に移管された。[25] [29]
放水路ゲートの故障
1995 年 7 月 17 日の朝、フォルサム ダム発電所が停止し、アメリカン川の水量を維持するために放水路ゲート 3 が開かれました。ゲートが操作されると、最下部の支柱と 2 番目に低い支柱の間の斜め支柱が破損しました。この破損により、フォルサム湖の水の約 40% が制御不能に放出され、アメリカン川を毎秒 40,000 立方フィート (1,100 m 3 /s) の洪水が流れました。サンフランシスコ湾に流れ込んだ淡水は、夏季としては異例でした。このため太平洋サケとシマスズキは混乱し、本能的に秋の雨が降ったと認識し、予定より数か月早く毎年の秋の回遊を開始しました。[30]
このタイプの余水ゲート (テインターゲート)にかかる水圧荷重は、貯水池に接している円筒状の外板から、多数の支柱を介してトラニオン ハブに伝わります。ハブは支柱から荷重を集め、それをインターフェイスを介して、ダムに接続された固定のトラニオン ピンに伝えます。ゲートが操作されると、ハブはピンの周りを回転します。支柱は主に圧縮部材ですが、ピンとハブのインターフェイスでの摩擦により、ゲート操作中に曲げ応力が生じます。通常、この場合、支柱は、トラニオンの摩擦応力が支柱の弱軸にかかるように配置されます (セクション係数を参照)。これらの荷重をより適切に処理するために、支柱は、応力を軸方向荷重として受ける斜めのブレースに接続されています。フォルサム ダムでは、ピンとハブの接合部の腐食が進行し、摩擦係数が上昇したため、支柱の曲げ応力とブレースの軸力が上昇しました。ブレース接続の容量が超過し、破損しました。これにより、荷重が再分配され、破損が進行し、最終的に支柱が座屈しました。
1 年にわたる調査の後、開拓局は、この故障の原因を設計上の欠陥に帰した。ダムを設計した陸軍工兵隊は、ゲートの解析でトラニオン摩擦 (ピンハブの境界面) を考慮していなかった。これは事実だが、これは 40 年近く同じ状況下で問題なく動作していた 5 つの同一のサービス ゲートのうちの 1 つだった。これは、故障が時間とともに変化する状況に起因していることを示唆している。具体的には、ピンハブの境界面で摩擦係数が徐々に増加していた。ゲートが古くなるにつれてメンテナンス頻度が増えることが予想されるが、開拓局は予算の制約により、定期的なメンテナンスと潤滑の頻度を徐々に減らした。さらに、開拓局が使用した潤滑剤は、陸軍工兵隊の当初の設計仕様に準拠していなかった。それは新しい環境に優しい潤滑剤であったが、十分な防水性がなく、ピンハブの境界面に水が入り込み、摩擦の増加につながる腐食を引き起こした。[31]
この事故で死者は出ず、ダム産業に大きなプラスの影響がもたらされました。ラジアルゲートの保守と監視に新たな重点が置かれ、その多くが支柱と支柱を強化し、十分な潤滑を確保するために改修されました。
安全性
安全
9/11テロ攻撃の後、開拓局は潜在的な脆弱性の標的と、起こりうる脅威を排除または軽減するために講じられるべき対策を分析した。フォルサムダムの周辺には50万人の住民がおり、ダムへの攻撃の可能性は、開拓局職員がフォルサムダム道路を閉鎖するほど大きな懸念事項だった。ダム上の道路はフォルサム市の主要動脈だった。道路が閉鎖されると、ラッシュアワー時には交通がひどく混雑するようになった。その影響は大きく、住民と市職員は連邦政府に道路閉鎖の再考を請願し、政府は当初これを検討した。しかし、治安上の懸念が続いたため、道路の再開通は阻止され、フォルサム湖横断橋と名付けられた新しい橋が建設され、2009年3月28日に開通した。[32]
洪水リスク
1964年12月の激しい嵐の際、フォルサム湖への流入量は毎秒28万立方フィート（7,900 m3）という過去最高を記録し、河川への放水量は毎秒115,000立方フィート（3,300 m3 ）に達した。[ 33]
1986年2月、大雨の後、フォルサムダムの技術者が放水路ゲートを開けざるを得なくなり、約50万人が洪水の危険にさらされた。[30]上流のオーバーンダムの仮締切が決壊し、アメリカン川に10万エーカーフィート（1億2千万立方メートル）の水が余分に流れ込んだことで、洪水はさらに悪化した。ピーク時の流量25万立方フィート/秒（7,100 m 3 /秒）がフォルサム湖に流れ込んだため、フォルサムダムの作業員は放水路ゲートをすべて開けざるを得なくなり、アメリカン川に毎秒13万立方フィート（3,700 m 3 /秒）が流れ込んだ。これは下流堤防の安全容量を毎秒1万5千立方フィート（420 m 3 /秒）上回る量だった。ダムとサクラメント堤防システムは大きな被害を受けなかったが、将来の洪水を防ぐために、冬季の洪水制御に必要なスペースが 40 万エーカーフィートから 60 万エーカーフィートに 50% 増加した。さらに、山から運ばれた約 33,000 エーカーフィート (41,000,000 m 3 ) の堆積物がフォルサム湖に堆積し、その容量が大幅に減少した。その結果、冬の降雨を夏季に貯留する容量が減少した。フォルサムダムは 1986 年だけで 47 億ドルもの損害を防いだ可能性がある。[34]
1997 年元旦の嵐は近年で最も激しく、5 日間で合計 100 万エーカーフィート (フォルサム湖の全容量に相当) の流入がありました。しかし、このとき開拓局は放流量を 110,000 立方フィート/秒 (3,100 m 3 /s) 未満に制限することができました。[35] 1997 年の嵐は「雪の上に降る雨」の典型的な例で、暖かい熱帯嵐が低地と中高度の既存の積雪を溶かし、流出量を実質的に 2 倍にしました。新年の嵐の前の 1996 年 12 月の冬も記録上最も雨の多い冬であり、地面が水浸しになり、かなりの量の雪が積もりました。[36] [37]
開拓局のダム安全プログラムはサクラメント地域の洪水リスクを判定し、同地域を米国で最も危険度の高い地域の一つに指定した。[38]
現在、洪水防御を強化するための2つのプロジェクトが進行中です。1つ目は、洪水防御を強化するために周囲の堤防を7フィート（2.1メートル）上げるものです。2つ目は、この地域に被害をもたらす可能性のある大規模な嵐や雪解けによる洪水からの流出を処理するために設計された新しい放水路です。新しい放水路は、既存の放水路よりも50フィート（15メートル）低いゲートで建設され、洪水が発生する前に貯水池の水を効率的に排出することができます。[39] [40]
参照
参考文献
- ^ abcd 「Folsom Dam General Information」。Folsom and Sly Park Units Project。米国開拓局。2009年6月4日。2012年10月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年8月25日閲覧。
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- ^ abcd Department of Civil & Environmental Engineering, National Performance of Dams Program (2012年8月27日). 「Folsom Dam」. スタンフォード大学. 2016年3月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年8月27日閲覧。
- ^ Ritzema, Randall S.; Newlin, Brad D.; Van Lienden, Brian J. (2001 年 10 月). 「付録 H: インフラストラクチャ」(PDF) . CALVIN プロジェクト. カリフォルニア大学デービス校。2017年 11 月 6 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2014年 1 月 25 日閲覧。
- ^ abc 「Folsom Dam Hydraulics & Hydrology」。Folsom and Sly Park Units Project。米国開拓局。2009年6月4日。2012年10月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年8月25日閲覧。
- ^ abcd 「Folsom Powerplant」。Folsom and Sly Park Units Project。米国開拓局。2009年5月13日。2012年9月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年8月25日閲覧。
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- ^ 「サクラメント地区 > ミッション > 土木工事 > フォルサムダム補助放水路」www.spk.usace.army.mil . 2016年2月29日閲覧。
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- ^ 土木環境工学部、国家ダム性能プログラム（2012年8月27日）。「Folsom Dike 6」。スタンフォード大学。2016年3月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年8月27日閲覧。
- ^ 土木環境工学部、国家ダム性能プログラム（2012年8月27日）。「Folsom Dike 7」。スタンフォード大学。2016年3月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年8月27日閲覧。
- ^ 土木環境工学部、国家ダム性能プログラム（2012年8月27日）。「Folsom Dike 8」。スタンフォード大学。2012年12月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年8月27日閲覧。
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- ^ 「境界の説明と地域、サブ地域、会計単位、カタログ単位の名称」。米国地質調査所。 2012年8月25日閲覧。
- ^ 「フォルサムダムFAQ」www.parks.ca.gov . 2016年3月4日閲覧。
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- ^ 下院報告書 107-651
- ^ アメリカ河川流域開発法、Pub. L. 81–356、63 Stat. 852、1949年 10 月 14 日 制定
- ^ 「フォルサムパワーハウス州立歴史公園」.
- ^ 「貴重なアメリカ川：フォルサム発電所」。歴史標識データベース。 2012年8月27日閲覧。
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{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ 「フォルサムダム改良標識」。歴史標識データベース。 2012年8月27日閲覧。
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- ^ 「ダムの改修によりサクラメントの洪水防御力が倍増」Environment News Service 2008年1月14日。2012年6月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年8月27日閲覧。
注記
- ^ [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21]
さらに読む
- [1]2011年2月26日にWayback Machineにアーカイブ
- 米国開拓局 - フォルサム発電所 2011-06-14 にWayback Machineでアーカイブ
- 米国開拓局 - セントラルバレープロジェクト
- オニオンはフォルサムダムの将来の災害をパロディ化