基础设施过去、现在和未来案例集/胡佛大坝
这份案例集是关于胡佛大坝的案例研究，由 Leul Lakew、Abrar Samimi-Darzi、Cooper Gandy 和 Karen Herrera 作为基础设施过去、现在和未来的一部分：GOVT 490-004（政策与政府综合研讨会）/ CEIE 499-001（土木工程专题）2021 年秋季乔治·梅森大学的Schar 政策与政府学院和Volgenau 工程学院 Sid 和 Reva Dewberry 土木、环境和基础设施工程系。模仿 交通系统案例集。在 Jonathan Gifford 教授的指导下。
[参考文献 - 第 1 部分 [1]]
胡佛大坝（以前称为博尔德大坝）位于美国内华达州克拉克县和亚利桑那州莫哈维县的科罗拉多河上。胡佛大坝最初由亚瑟·鲍威尔·戴维斯于 1922 年提出，旨在防止洪水、将水引向新兴社区并产生水力发电。大坝的提案将在 1928 年由库利奇总统授权，并签署为“博尔德峡谷项目法案”，该法案为该项目拨款约 1.65 亿美元。胡佛大坝建在科罗拉多河的布莱克峡谷，于 1931 年开始建设，由六家公司股份有限公司建造。在建设时，胡佛大坝是当时世界上最大的人工混凝土结构和水坝。由于建设发生在大萧条时期，大坝的建设吸引了成千上万的工人前往内华达州寻找工作，其中许多人前往当时的小城拉斯维加斯。
大坝的建设一直伴随着争议和阻力。由于该项目的性质和规模庞大，在建设过程中使用的许多技术都是实验性的，没有经过验证。由于其 1.65 亿美元的造价，许多决策者对该项目犹豫不决，担心大坝可能失败，以及引流的水将几乎全部流向加利福尼亚州。这个问题将在当时的商务部长赫伯特·胡佛的帮助下得到解决，他创建了 1922 年的科罗拉多河公约，将水按比例分配给受该大坝影响的七个州。科罗拉多河公约签署几年后，大坝的建设就开始了。
胡佛大坝是由六家公司股份有限公司建造的，该公司是由八家公司组成的合资企业，前五家公司分别是莫里森-克努森公司、犹他州建筑公司、J.F. 谢亚公司、太平洋桥梁公司、麦克唐纳和卡恩有限公司；组成六家公司的另外三家公司是[另一个合资企业]公司，包括 W.A. 贝克特尔公司、亨利·J·凯撒有限公司（也称为凯撒铺路公司有限公司）和沃伦兄弟公司（也称为马萨诸塞州的沃伦兄弟）。[2][3][4][5][6]
- 莫里森-克努森公司（Morrison & Knudsen Co.）：是一家总部位于爱达荷州博伊西的建筑公司，[5]由哈里·莫里森和莫里斯·克努森[7]创立。
- 犹他州建筑公司（Utah Construction Company）：是一家总部位于犹他州奥格登的建筑公司。
- 其两位关键领导人埃德蒙·O·瓦蒂斯和威廉·H·瓦蒂斯在创建六家公司合资企业的组织结构和并入方面发挥了主导作用。[5]
- J.F. 谢亚公司：是一家建筑公司，在胡佛大坝建设时总部位于俄勒冈州波特兰。[5]
- 太平洋桥梁公司（Pacific Bridge Company）：是一家总部位于俄勒冈州波特兰的工程公司[8]和建筑公司。[5]
- 麦克唐纳和卡恩有限公司（MacDonald & Kahn Construction Co.）：是一家总部位于加利福尼亚州旧金山的建筑公司[5]
- [另一个合资企业]公司（由于这些公司没有足够的资金作为个人合伙人加入六家公司，因此他们合并了资源以符合资格）
- 弗兰克·T·克劳是一位土木工程师，美国垦务局（现称为垦务局）的前施工总监，当时受雇于莫里森-克努森公司，由于他在大坝建设和水利开发方面的先前技术经验，被指定为（六家公司）合资企业胡佛大坝的主要总监。[5]
- 亨利·J·凯撒有限公司的亨利·约翰·凯撒是胡佛大坝的两名建筑师之一。[12]
- 戈登·伯尼·考夫曼是胡佛大坝的两名建筑师之一。[12]
美利坚合众国联邦政府在胡佛水坝的建造以及与科罗拉多河系统和科罗拉多河盆地相关的博尔德峡谷工程中发挥了关键作用。 [13][14][15]美国政府也是该大坝的现任所有者。
1922 年科罗拉多河公约是七个科罗拉多河盆地州和美国政府之间的一项州际公约，该公约涉及与科罗拉多河（博尔德水坝和其他博尔德峡谷工程都建在此河上）相关的州际水资源共享。 [13]
- 亚利桑那州：由专员W.S.诺维尔代表
- 加利福尼亚州：由专员W.F.麦克卢尔代表
- 科罗拉多州：由专员德尔夫·E·卡彭特代表
- 内华达州：由专员J.G.斯克鲁厄姆代表
- 新墨西哥州：由专员斯蒂芬·B·戴维斯（ Jr.）代表
- 犹他州：由专员R.E.考德威尔代表
- 怀俄明州：由专员弗兰克·C·埃默森代表
- 美利坚合众国（美国联邦政府）：由赫伯特·胡佛以美国政府代表的身份[13]担任指定职位，同时担任商务部- 商务部部长（他后来成为美国总统）。
事件时间表
1869 年 5 月 - 约翰·韦斯利·鲍威尔少校（一位独臂的美国内战老兵，也是美国地质调查局 (USGS) 局长）进行了他的第一次有记录的科罗拉多河之旅，通过大峡谷，沿着科罗拉多河向下游，记录地形的资料，供公众使用/情报。
1902 年 4 月 - 总统西奥多·罗斯福签署了垦务法案。垦务局工程师开始调查科罗拉多河的潜在用途。
1905 年 3 月 - 暴雨导致科罗拉多河洪水涌入帝国谷，在 150 平方英里的范围内形成了一片内陆海。在水位恢复正常之前，大约造成了 300 万美元的损失。
1920 年 4 月 - 国会通过了金凯德法案，授权内政部长调查帝国谷内陆海的形成。
1922 年 2 月 - 阿瑟·P·戴维斯（在调查后，回应国会关于金凯德法案的请求）建议在科罗拉多河上建造一座高坝。他表示，政府可以通过向南加州的城市出售大坝产生的电力来收回建造成本。
1928 年 12 月 - 博尔德峡谷工程法案由加利福尼亚州参议员希拉姆·约翰逊和众议员菲尔·斯温提出，在众议院和参议院通过，并由总统卡尔文·柯立芝签署。
1929 年 6 月 - 赫伯特·胡佛负责谈判，七个流域州中的六个批准了科罗拉多河公约。流域州包括亚利桑那州、加利福尼亚州、科罗拉多州、内华达州、新墨西哥州、犹他州和怀俄明州。亚利桑那州没有批准建造大坝。
1931 年 3 月 - 垦务局开始招标建造大坝。中标价格为 48,890,995 美元，由 6 家知名建筑和设计公司组成的私人合资企业中标。
1932 年 11 月 - 11 月：科罗拉多河被引流到水坝工地周围。
1933 年 6 月 - 胡佛水坝工地开始浇筑第一批混凝土。
1935 年 2 月 - 胡佛水坝开始在米德湖蓄水。
1935 年 5 月 - 水坝工地浇筑了最后一批混凝土。
1935 年 9 月 - 总统富兰克林·D·罗斯福出席了博尔德（胡佛）水坝的落成典礼，并发表了讲话。
1947 年 3 月 - 众议院决议 140 正式宣布将博尔德峡谷的大坝命名为胡佛水坝，以纪念前总统赫伯特·胡佛，该决议提交国会。两天后通过，并转交参议院审议。
1947 年 4 月 - 总统哈里·S·杜鲁门签署了一项决议，正式宣布将博尔德峡谷的大坝命名为胡佛水坝。
现在 - 美国最大的水库（米德湖）的水位处于历史最低点。从 2022 年开始，未来一年将削减水量配给。亚利桑那州将受到最大的削减，达到 8%。
作为当时最大的混凝土结构，胡佛水坝的建造涉及许多风险。政府承担了大量风险，拨款了 1.65 亿美元，相当于今天的 26 亿美元。如前所述，胡佛水坝采用的许多建筑方法都是实验性的，而且很大程度上未经检验。这给政府带来了很大压力，因为如果这个项目失败，政府将受到很多负面关注，再加上即将到来的经济大萧条，将改变公众对政府的看法。
另外，七个州将从该水坝中获益，这也存在风险。如果水坝失败，围绕河流形成的许多城市可能无法繁荣起来，这将损害西南部的发展。如果没有水坝，这些城市的灌溉用水不足将摧毁这些地区的农业。即使水坝破裂，也存在风险。如果水坝破裂，超过 3.5 万亿加仑的水将会被释放，对沿途的一切造成巨大破坏。所有依赖大坝水源的城市都将干涸，并遭受严重干旱。
在修建过程中，许多风险都落在了建造大坝的工人身上。除了建造大坝本身带来的风险之外，由于缺乏经过验证的施工技术和恶劣天气，官方统计数据显示，有 96 名工人死于施工过程中。官方统计中没有包括的死亡人数包括死于肺炎、中暑或其他与大坝无关的死亡。
政策与技术问题
[edit | edit source]地质
胡佛大坝的建造始于引水隧道的开挖，这些隧道用作水源。由于岩石众多，工程师们不得不使用炸药在某些区域清除岩石。该项目是由于其工程设计和工人的帮助而得以创建。从那时起，工人们不得不铲除 382 立方米的沉积物才能到达基岩层。1933 年 6 月 6 日，在水坝底部浇筑了混凝土。然后，在 1935 年 5 月 29 日，又浇筑了一层混凝土，完成了该项目的一部分。这是导致胡佛大坝建造的最重要的事情之一，但也是工程师们面临的一项挑战。混凝土的干燥需要很长时间，这会导致项目延误数年。解决这个问题的方法是使用行列式和使用泵将冷水通过管道输送。这取得了成功，因为他们能够在大坝预期建造时间提前两年完成建造。
大坝是用相互交锁的块体建造的，最大的块体尺寸为 25 英尺 x 60 英尺，最小的块体尺寸为 25 英尺 x 25 英尺。工程师们不得不发挥创造力，选择如何输送混凝土。他们决定使用水桶将混凝土运送到这些块体中。从那时起，“拉力机”就会将混凝土夯实到适当位置。这是项目的重要组成部分，因为如果操作不当，可能会在以后形成气穴。
经济
1922 年，联邦主管亚瑟·鲍威尔·戴维斯设计了一项计划，向国会提出“博尔德峡谷项目”。该计划表明，修建大坝的好处包括防洪、灌溉，它将包含水力发电的使用和销售。由于该项目耗资近 1.65 亿美元，国会犹豫是否签署该项目。有助于胡佛大坝建成的因素之一是 1922 年由赫伯特·胡佛创建的科罗拉多河公约。这确保了水资源在亚利桑那州、新墨西哥州、犹他州、科罗拉多州、怀俄明州、内华达州和加利福尼亚州之间公平分配。由于总统的贡献，胡佛大坝于 1928 年 12 月以总统的名字命名。
胡佛大坝由于时间框架而面临经济问题。胡佛大坝建于大萧条时期，这使得筹集资金和招聘工人变得困难。为了解决这个问题，内华达州在博尔德城为工人建造了 5000 套房屋。这成为许多在大萧条时期面临困境的失业男子的一个激励因素。该城市没有民选官员，由美国垦务局管理。为了创造收入，还修建了博尔德大坝酒店。这座酒店被用来举办活动，并邀请重要的政治人物前来，提高对大坝的认识。
环境
大坝的建造对环境产生了负面影响。首先，大坝扰乱了水生生物和生态系统。首先，它导致了许多栖息地的破坏。这导致了水流方向发生巨大变化，从而导致沉积物进入水体。大坝降低了水温，因此许多鱼类死亡。研究表明，野生动物种群数量减少了 76%。大坝也与许多生态系统的破坏有关。多年来，由于水旱灾害，人们越来越担心。水位下降了 1071.56 英尺，引发了一些担忧。由于干旱，许多农民受到影响，被迫放弃了农场。
水权
19 世纪 90 年代，希拉河的水流停止流入，现在被分配到其他地区，以帮助当地农民、定居者等。许多印第安人没有水可用，这影响了他们的作物生长。1908 年，此案上诉至法院，最高法院对此案没有做出任何改变。为了建造胡佛大坝，他们必须包括为皮马部落提供水源。他们达成了一项协议，后来成为大坝建造的原因之一。不幸的是，情况没有发生任何改变，该部落仍然没有获得足够的水。结果，他们无法经济发展，许多人死亡。许多人认为，大坝的建造导致 500 多名印第安人死亡。亚利桑那州最终从大坝提供的水源中受益。
案例叙述
[edit | edit source]背景
19 世纪 90 年代后期，美国试图开发西南部，科罗拉多河被视为新兴城市理想的水源。最初尝试利用河流资源是通过开挖运河来引水灌溉。虽然运河确实提供了足够的水来鼓励周围山谷的定居，但运河很快证明维护和运营成本过高，最终会发生决堤，并流入索尔顿盆地，将其填满，形成了索尔顿湖。[1] 1902 年，爱迪生电力公司对河流进行了勘测，希望建造一座水力发电大坝，但由于当时的技术限制，该项目最终失败。然而，亚瑟·鲍威尔·戴维斯接受了这一想法并将其扩展，提出了最终成为胡佛大坝的项目。在他最初的提议于 1922 年被拒绝后，戴维斯与垦务局 (BOR) 合作，撰写了一份新报告，建议在博尔德峡谷的科罗拉多河上建造一座大坝，用于防洪和水力发电。尽管最初被称为博尔德峡谷项目，但大坝最终在黑峡谷建造，因为 BOR 对该地点进行了调查，发现黑峡谷拥有理想的建造条件。胡佛大坝遭到了巨大的审查和批评，因为相关州担心大坝产生的水和电力不会平均分配，繁荣的加利福尼亚州将获得大部分利益。为了缓解这种批评，科罗拉多州律师德尔夫·卡彭特提议七个州（亚利桑那州、加利福尼亚州、科罗拉多州、内华达州、新墨西哥州、犹他州和怀俄明州）应该组建一个州际协定。在与当时的商务部长赫伯特·胡佛会面后，科罗拉多河公约于 1922 年 11 月签署。[5] 即使有科罗拉多河公约，大坝仍将受到严格审查，尤其是在加利福尼亚州圣弗朗西斯大坝失败后，该大坝的设计与胡佛大坝的拟建方案类似。在这起事件发生后，国会成立了一个工程师委员会来审查大坝，他们认为该项目可行，但仍建议谨慎建造。1928 年 12 月 21 日，总统库利奇签署了授权博尔德峡谷项目法案的法案，拨款估计 1.65 亿美元用于该项目。一家名为六家公司联合体的公司最终赢得了建造大坝的投标。
建造
由于大坝需要在干涸的河床上建造，因此首先要将科罗拉多河的水引走。通过使用炸药炸毁峡谷，建造了四条 56 英尺宽的引水隧道（河的两侧各有两条）。然后，工人们用锤子进一步敲碎峡谷中的岩石。然后，他们用开挖出来的岩石建造了围堰，将水流强迫进入引水隧道。
河床干涸后，工人们必须将峡谷表面抹平，以防止泄漏并允许安装设计好的大坝。胡佛大坝采用重力拱坝设计，可以利用其混凝土重量和所蓄水量的重量来保持其位置，将其压入峡谷底部和墙壁，这就是为什么峡谷表面必须光滑的原因。安全帽的概念也是在胡佛大坝建造的这一阶段发明的。
如果将大坝的全部混凝土一次浇筑，混凝土将需要 125 年才能干燥，并且也会在自身重量下破裂。因此，大坝被分成几个矩形的模塑部分。这些模具配备了钢制管道，将河水输送穿过它们，以便混凝土更快地固化。该部分固化后，他们使用相同的方法在上面建造一个模具部分，直到建造完成大坝的整个墙体。随着墙体越来越高，将混凝土运送到需要的地方变得越来越困难。因此，他们设计了悬索，将装满混凝土的水桶吊到上面。建造大坝使用了近 9000 万立方英尺的混凝土。这是迄今为止建造的最大的混凝土结构。这座 726 英尺高的大坝完工后，引水隧道被封死，形成了我们今天所知的米德湖水库。结构的水力发电站部分是在主坝结构建造期间建造的。水力发电设施发电量为 42 亿千瓦时。
影响和运营
如今，胡佛水坝归美国政府所有，由美国垦务局管理。胡佛水坝带来了水力发电这种创新的发电方式。水力发电帮助许多工厂和工厂获得电力。水力发电的创造也帮助了许多农民，因为他们现在有了水源。大坝不仅成为最大的建设项目，也成为最大的电力来源。在此期间，该项目帮助在真正需要的时候提供了工作机会。胡佛大坝也吸引了西部地区，增加了旅游业，最终导致社会和经济的双重增长。目前，胡佛大坝每年发电 40 亿千瓦时，为内华达州、亚利桑那州和加利福尼亚州提供电力。[18]
我们如何才能应对威胁胡佛大坝的干旱，并将水位恢复到原始状态？
如果胡佛大坝真的干涸了，有什么可行的替代方案可以为依赖它的州提供新的电力和水源？
如果没有胡佛大坝，您认为美国西南部会如何发展？
1. 利用联邦资金支付国内基础设施建设，这些基础设施会产生收入（在本例中是发电），是联邦资金的低风险投资，具有很高的长期回报率。到 1987 年，胡佛大坝的建设成本已连同利息偿还给联邦资金。
2. 我们越早了解我们的环境并就发展目标达成一致，我们就越早能够采取行动改善环境。科罗拉多河之所以有用，是因为它具有高坡度，可以输送水。我们能够利用河流的流量来发电、灌溉农田、防止洪水、创造就业机会和刺激经济。但这种对环境的理解以及通过法案创建这种基础设施是一个 50 年的过程。
3. 由于气候变化，我们必须建设能够控制更大范围水文条件的基础设施。美国西南部各州正在经历美国历史上最长的干旱。我们必须增加水资源基础设施必须控制的条件范围。这可以通过设计能够应对水文条件（如流量和流速）的重大变化的水资源基础设施来实现。
将鲍尔德大坝名称更改为胡佛大坝。 (1947)。 [s.n.]。
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- ↑ 维基教科书（2021年11月17日）：Leul Lakew、Abrar Samimi-Darzi、Cooper Gandy、Karen Herrera；（胡佛大坝小组/第5小组）。“胡佛大坝（基础设施过去、现在和未来案例手册/胡佛大坝）”。基础设施过去、现在和未来案例手册：乔治梅森大学夏尔政策与政府学院 - 沃尔格诺工程学院（GOVT 490-004 政策与政府综合研讨会/CEIE 499-001 土木工程专题 - 2021秋季），2021年11月，https://wikibooks.cn/wiki/Infrastructure_Past,_Present,_and_Future_Casebook/Hoover_Dam。
- ↑ 胡佛大坝演示文稿（2021年11月19日）：https://docs.google.com/presentation/d/1OMEQDC4bLyUAnQHMNx6ecKKUBncmgKAwoAhinayeW44/edit?usp=sharing
- ↑ 胡佛大坝小组：https://docs.google.com/document/d/1fs4yTk1n7O-nxXaxXKkZBpqNPMLzHB4jshbflYQPSiY/edit?usp=sharing
Leul Lakew、Abrar Samimi-Darzi、Cooper Gandy、Karen Herrera；（胡佛大坝小组/第5小组）。“胡佛大坝（基础设施过去、现在和未来案例手册/胡佛大坝）”。基础设施过去、现在和未来案例手册：乔治梅森大学夏尔政策与政府学院 - 沃尔格诺工程学院（GOVT 490-004 政策与政府综合研讨会/CEIE 499-001 土木工程专题 - 2021秋季），2021年11月，https://wikibooks.cn/wiki/Infrastructure_Past,_Present,_and_Future_Casebook/Hoover_Dam.
Leul Lakew、Abrar Samimi-Darzi、Cooper Gandy、Karen Herrera - 胡佛大坝小组）。“胡佛大坝（基础设施过去、现在和未来案例手册/胡佛大坝）”。基础设施过去、现在和未来案例手册：乔治梅森大学夏尔政策与政府学院 - 沃尔格诺工程学院，2021秋季（2021年11月），https://wikibooks.cn/wiki/Infrastructure_Past,_Present,_and_Future_Casebook/Hoover_Dam.