基础设施过去、现在和未来案例集/密西西比河船闸和水坝

此页面是凯拉·伯德、埃里克·约翰逊和加比·韦德创建的关于密西西比河船闸和水坝的案例研究。它是乔纳森·吉福德在乔治梅森大学教授的 GOVT 490-003（政策与政府综合研讨会）/ CEIE 499-002（土木工程专业主题）课程的一部分。

摘要

密西西比河船闸和水坝系统是美国水道运输的重要组成部分，它允许建立一个可控的航行通道。从明尼苏达州到路易斯安那州，绵延约 2,300 英里的 29 个船闸和水坝，发挥着航行、防洪和水力发电等多种功能。

船闸，关于水道基础设施，是一种结构，允许海上运输轻松地在河流上航行，尽管水位不同。当需要一艘船或一艘船在水位更高的水道上航行时，它会进入一个封闭船舶的通道。然后，水会被添加到通道中或从通道中抽出，以使船舶上升或下降到所需的高度。

为了为水流提供屏障，承包商建造了一种被称为水坝的水道结构。如前所述，路障可以帮助阻挡水流，创造一个一致的水位，改善水上船舶的航行。水坝可以用于多种功能，例如供水、储水，并且可以用作防洪的一种形式。

船闸和水坝基础设施在促进商业、保护下游社区免受洪水以及支持能源生产和休闲活动方面发挥着重要作用。

位置地图

密西西比河上的船闸和水坝地图

时间线

• 1869 年：美国陆军工程兵团控制着密西西比河，称为上游水坝，这是一系列 6 个控制河流流量的水坝。
• 1880 年：国会批准资金建造三个新的水坝。
• 1881-1912 年：上游水坝建成
  • 1881 年：明尼苏达州伊塔斯卡县的温尼比格什湖。1884 年完工。
  • 1882 年：明尼苏达州卡斯县的利奇湖。1884 年完工。
  • 1882 年：明尼苏达州伊塔斯卡县的波克格玛瀑布。1885 年完工。
  • 1884 年：明尼苏达州克劳福德县的松树河水坝。1886 年完工
  • 1892 年：靠近明尼苏达州麦格雷戈的桑迪湖水坝。1895 年完工
  • 1912 年：明尼苏达州克劳福德县的格尔湖水坝。1912 年完工
• 1930 年：根据《河流和港口法》，国会批准了 9 英尺航道的资金

主要行动者和机构

参与密西西比河船闸和水坝的开发和维护的主要行动者和机构包括

美国陆军工程兵团

美国陆军工程兵团 (USACE) 是国防部 (DOD) 下的一个联邦机构。USACE 于 1802 年成立为常设分支机构，后来成为直接监督环境保护和恢复的机构。他们的主要职责是监督密西西比河的 25 个船闸和水坝的建设和维护。1899 年颁布的《河流和港口法》授权了这种权力，该法将责任赋予 USACE，要求他们在改造或开发过程中保护密西西比河基础设施。

密西西比河委员会 (MRC)

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密西西比河委员会成立于 1879 年，是美国陆军工程兵团的一个联邦机构和部门。 该部门担任分析师职位，直接分析密西西比河水道内的管理和水资源。他们作为 USACE、国会和军方的顾问，根据他们对流域的持续分析报告必须进行的潜在修改。MRC 负责推进密西西比河和支流项目，该项目是在 1927 年密西西比河特大洪水后获得授权的，该洪水是当时最具破坏性的洪水。为了应对前所未有的洪水风险，建立了一个公共工程体系，以减少洪水风险并提供更有效的航行。

MR&T 项目有四个主要的基础设施发展：

- 堤坝和水坝

- 支流流域改善

- 航道改造

- 泄洪道。

航运业和利益相关者

航运业是密西西比河船闸和水坝的关键行动者，因为他们在水道中拥有巨大的财务利益和利益。密西西比河水道是货物高效运输的重要来源。美国水道运营商 (AWO) 成立于 1944 年，是美国承运商和出口商的主要倡导协会。水路运输在美国商业的建立中发挥着重要作用，为经济贡献了约 1000 亿美元。

环境机构和非政府组织

环境机构（如环境保护署）在确保密西西比河基础设施的开发和暂停符合环境法规和原则方面发挥着关键作用。EPA 直接与国会合作，并报告密西西比河水道恢复情况，同时为恢复战略和方案的制定做出贡献。专门关注环境保护的非政府组织 (NGO) 也会倡导和评估水道项目，以确保参与该任务的人员遵守环境标准。

资金和融资

密西西比河船闸和水坝的维护和运营资金主要由美国联邦政府支付。这些重要的基础设施组成部分由美国陆军工程兵团管辖，该兵团负责监督它们的维护和功能。这些船闸和水坝的建设、持续维护和日常运营所需的财务资源来自联邦预算。

美国陆军工程兵团负责管理和维护密西西比河沿岸的船闸和水坝，以促进航运、防洪和其他相关目的。 执行这些任务所需的资金通过联邦拨款分配，其中包括老化基础设施的维修和更换、疏浚活动和总体维护工作等费用。

除了联邦拨款外，部分资金也可能来自用户费用，包括对利用船闸和水坝的商业航运实体征收的费用。这些费用虽然是弥补部分相关维护和运营支出的资金来源，但通常不足以覆盖这些工作的全部成本。值得注意的是，密西西比河沿岸的商业运输在该资金方案中发挥着较小的但实质性的作用，为内河水路系统的财务方面做出了贡献。

根据美国农业部 (USDA) 提供的信息，河道航运的收费标准采用“百分比关税制度”。美国内河水路系统通过设定航运流量的费率来调节该系统。这种调节关税的制度源于“散装谷物和谷物产品货物运价表第 7 号”，该运价表由水路货物运输局 (WFB) 制定。在一次引人入胜的历史发展中，这种关税制度的相关性在 1976 年发生了转变。在那个关键时刻，美国司法部和 ICC 之间的一项协议使运价表第 7 号失效。虽然 WFB 已经不存在，ICC 也已转变为陆路运输委员会 (现在由美国交通部管理)，但驳船行业仍然将这些关税作为费率单位的参考点。为了确定今天的驳船运费，美国农业部规定，1976 年基准运价每吨的百分比将作为基础单位。^[3] 这种制度仍然是美国内河水路系统财务结构中不可或缺的一部分，与整体资金框架相关。

联邦政府在为密西西比河船闸和水坝的建设、维护和运营提供资金方面发挥着至关重要的作用，确保其持续运行，以满足航运、防洪和其他相关目的。

制度安排

法律和监管框架

密西西比河船闸和水坝的维护受一系列联邦法律和法规的约束，这些法律和法规确保其持续繁荣和保护。例如，1899 年的河流和港口法是美国最古老的环境法。它专门针对美国水路，规定将垃圾排放到通航水道中是违法的。

美国陆军工程兵团负责执行的水资源开发法和内河水道收入法，共同使用。WRDA 授权对有利于水路基础设施发展项目的进行研究和建设。IWRA 的建立是为了为国家水路的开发和改善提供资金和资金。这些法律概述了基础设施建设、运营和维护的法律依据，并确立了各机构的角色和责任。

案例叙述

第一个船闸和水坝

1907 年，第一座船闸和水坝被添加到密西西比河，位于米克岛（最初称为船闸和水坝 2 号）。它的主要目的是为了方便从圣保罗到明尼阿波利斯的航行。您今天仍然可以参观位于“米克岛船闸和水坝历史公园”的这座船闸和水坝，它象征着圣保罗与明尼阿波利斯的经济竞争。

9 英尺水道项目

20 世纪初：早在 19 世纪后期，人们就认识到密西西比河需要一条更深、更可靠的水道。然而，直到 20 世纪初，人们才开始认真讨论和规划一项将河道深度挖深至 9 英尺的项目。

1920 年代：美国陆军工程兵团积极参与了该项目的规划和执行。进行了详细的勘测和工程研究，以确定该项目的可行性和潜在的经济效益。

1930 年代：9 英尺水道项目在大萧条时期获得了动力，因为它可以刺激经济活动和创造就业机会。该项目的建设工作开始于河流的各个河段。

二战时期：该项目的进展在二战期间暂时中断，因为资源被转移用于支持战争努力。

二战后：战争结束后，该项目恢复，大量资源被分配给其完成。疏浚、船闸和水坝的建设以及其他基础设施改善工作继续进行。

1950 年代 - 1960 年代：该项目在 1950 年代伊利诺伊州奥尔顿完成船闸和水坝 26 号时达到了一个重要的里程碑。该船闸和水坝系统通过调节水流，帮助保持了所需的 9 英尺水道深度。

1970 年代 - 1980 年代：该项目继续进展，沿着密西西比河进行了进一步的改进和维护工作，以保持河道所需的深度。环境因素和保护工作在这段时期也变得越来越重要。

1990 年代至今：9 英尺水道项目是一项持续进行的工作。美国陆军工程兵团和其他机构继续疏浚和维护水道，维修和升级船闸和水坝，并解决环境问题，例如栖息地保护和水质。

21 世纪：该项目已发展为包含现代航海技术和环境可持续性实践。它在支持密西西比河流域的商业、运输和农业方面发挥着至关重要的作用。

项目的现代状态

密西西比河在美国的贸易和商业中继续扮演着至关重要的角色。作为一条主要的交通动脉，它促进着各种商品的运输，包括农产品、石油、化工产品和制造商品。这条河流拥有一个重要的港口网络，在新奥尔良、巴吞鲁日、圣路易斯和孟菲斯等城市设有重要的中心，作为国内外贸易的关键节点。值得注意的是，驳船运输仍然是运输散装商品的一种经济高效且高效的方式，河流的基础设施，主要是船闸和水坝，在支持这个贸易网络方面发挥着至关重要的作用。

多年来，人们为密西西比河的基础设施进行了大量改进和持续维护工作。持续的维护工作对于确保持续的可航行深度和调节水流至关重要，提高了航运和运输的安全性，提高了效率。现代航海技术也已无缝集成到河流的运营中，进一步加强了其在促进商业方面的作用。此外，人们越来越重视环境因素，实施了各种旨在保护栖息地、改善水质和实施可持续河流管理实践的举措。

重要的是要认识到，密西西比河沿岸的贸易和商业状况受到动态因素的影响，包括经济波动、不断发展的基础设施以及不断变化的市场动态。为了获得有关河流现代贸易活动和基础设施的最新信息，建议参考最近的报告和政府资料，以全面准确地了解这条重要水道的现状。

政策问题

在修建源头大坝时，美国政府遇到了问题，因为许多水库都位于土著土地上。政府为其土地向 Ojibwe 族提供了 15,466.90 美元的赔偿，但被拒绝。政府和 Ojibwe 族从 1881 年谈判到 1886 年，历时 5 年才达成协议。到 1886 年，该地区的大多数部落都搬到了明尼苏达州的一个保留地，并承诺为他们提供资金以改善土地。

9 英尺水道上游西北方向的视图

1928 年，国会通过了《防洪法》，要求密西西比河委员会制定一项计划来解决密西西比河沿线的洪水问题。该法案包括加强现有堤坝和在路易斯安那州建造一个新的泄洪道的计划。大约在那个时候，也有一些关于是否应该将密西西比河加深到 6 英尺或 9 英尺的争论，以便进行更多水路贸易，增加河上游和下游的航行，这将为经济带来更多资金。为了确定哪一个更可行，国会要求陆军工程兵团完成对 9 英尺航道的可行性研究。

总工程师查尔斯·霍尔反对 9 英尺航道，理由是它会造成毁灭性的环境影响，而且没有经济效益。公众和政府官员对霍尔的报告不满意，他们认为霍尔的职责是工程，而不是环境。 由于他的报告没有得到太多公众支持，霍尔决定进行另一项调查，以更详细地确定航道的成本。然而，霍尔在他最终报告发布之前就被从他的调查小组中除名了。

霍尔并不是唯一反对 9 英尺航道的总工程师。接下来的几位总工程师也反对 9 英尺航道，然而，到第二份调查发布时，它有利于 9 英尺航道的建设。政府继续任命总工程师，直到他们找到一个支持该航道的人。1928 年，布朗少将被任命为总工程师。他支持该航道，但在进行更多调查工作之前，他不同意立即建设。这导致航道支持者转向胡佛总统寻求支持，然而，他也想推迟航道建设，直到国家处于更稳定的经济地位，因为当时国家正处于大萧条时期。

尽管遇到了很多挫折，支持者们还是继续为这个项目的资金而斗争。众议院在 1930 年通过了《河港法》，该法案没有为 9 英尺航道提供资金。因此，支持者们转向他们的参议员，要求在该法案中增加一项修正案，为该项目提供资金。到 1930 年 6 月，该修正案被添加，该项目正式获得批准。

展望密西西比河船闸和水坝在现在和未来面临的问题，维护和资金是最大的担忧。水坝的典型寿命为 50 年，因此 1930 年代建造的许多水坝正在迅速恶化。由于许多水坝都很老，多年来它们已经侵蚀了很多。然而，它们很危险，并且失败率越来越高。环保组织担心美国陆军工程兵团没有认真对待这些风险，并且有财务激励措施来做最低限度的工作。

主要教训/要点

密西西比河上的船闸和水坝就是一个例子，说明了工程师如何被置于对公众最有利的行动和不顾结果完成分配给他们的工作的中间地带。虽然船闸和水坝对今天的贸易和经济至关重要，但总工程师在 1930 年代产生的环境影响在今天仍然具有相关性。

由于许多水坝需要增加维护，美国陆军工程兵团有机会重新评估在规划 9 英尺航道时出现的一些相同问题。  环保人士希望美国陆军工程兵团在确定水坝的未来时，将公众参与、环境影响、安全和稳定以及未来基础设施影响纳入考虑。

讨论问题

1. 通过拆除水坝，是否可以切实地实现将土地恢复给土著社区的目标？
2. 将水坝私有化作为一种产生更多资金的手段，特别是在河流运输方面，可能有哪些潜在影响？
3. 拆除特定船闸和水坝可以预见哪些经济影响？
4. 气候变化如何影响水位波动？
5. 可以实施哪些策略来促进主要河流航道用于一般用途的商业扩展，包括小船闸和大船闸以及成本效益等方面的考虑？