Orsolya, Zsolt2020. október 21., szerda
Kultúra

Hoover-gát – újratervezve 2. rész

National Geographic Magyarország

A mérnöki munka diadala. Ha nem létezne, és föl kellene építeni, vajon miként valósítanák meg ezt a mai mérnökök? Mit csinálnának másképp, és mi az, amin nem változtatnának?

Tengernyi beton
Amikor az Egyesült Államok Vízgazdálkodási Hivatala megtervezte a Hoover-gátat az 1920-as és 30-as években, egy teljesen régimódi íves súlygátat választottak, hogy minden lehetséges katasztrofális kudarcot elkerüljenek. Úgy tervezték, hogy ívelt alakja ellenálljon a víz nyomásának, és ugyanakkor súlygátat építettek, így egy széles és egy íves gát kombinációját alkották meg. Az eredmény egy hatalmas, mozdíthatatlan, a Gízai Nagy Piramis méretét is meghaladó betongúla a Black Kanyon közepén. A gát 3, 4 millió köbméternyi, 6, 6 millió tonna tömegű betonból áll. Ennyiből egy 1, 2 méter széles járdát lehetne építeni az Egyenlítő körül.

A tervezők biztosítani akarták, hogy szinte az örökkévalóságig fennmaradjon, stabil legyen, betöltse a rendeltetését, ugyanakkor a gátat ne érje nagyobb sérülés, és ne okozzon áradást. Az első tartálynyi betont 1933. június 6-án öntötték ki. Ez a folyamat megállás nélkül, napi 24 órában, a hét minden napján folytatódott. Mivel a beton kiöntése után felmelegszik majd lehűl, a mérnökök számításai szerint a gát több, mint 100 év alatt köthet meg, hogyha egyetlen összefüggő öntéssel építik fel. Emellett megnőne a káros repedések esélye is. A vállalkozók ezért egymásba ékelődő tömbökbe öntötték ki a betont. Az egyes tömbök favázának oldalai akár 18 méter hosszúak is lehettek, és körülbelül másfél méter mélyek voltak. A kanyonban lévő erős nyári hőség miatt a beton hűtése még ezekben a kicsi formákban is megpróbáltatást jelentett. A mérnökök számításai szerint a beton belső hőmérséklete 22 Celsius fokot emelkedett, és 49-ről 71 fokosra melegedett. A probléma megoldására a kivitelezők minden egyes tömbbe csőrendszert telepítettek, amiben hideg vizet áramoltattak a beton kiöntése után. Összesen közel ezer kilométernyi csövet használtak fel. Két évnyi betonöntés után, a Hoover-gát lenyűgöző, hatalmas építménye 1935 márciusában végre elkészült.

Különleges építmények – Újragondolt Hoover-gát című film megtekinthető a National Geographic Channelen.
Mikor? Március 10-én, kedden 22 órakor.

Az újratervezésen dolgozó csapat más építményt álmodott meg a Black Kanyonba. Az eredetinél 43 méterrel magasabb gátat képzeltek el, amely 264 méter magasra emelkedik a kanyon talajától. Ez az új Hoover-gát bekerülne a világ tíz legmagasabb gátja közé. A mérnöki tervezés során a szélessége is megnőtt, 531 méter hosszan ívelne át a kanyon felett, vastagsága az alapnál 142 méter lenne, teteje azonban 21 méteresre szélesedne. A megnövekedett méret miatt az újratervezett építményhez kissé több betonra lenne szükség az eredeti Hoover-gátnál. Összességében kb. 3 és fél millió köbméter betonra lenne szükség, ami meglehetősen nagy mennyiség.

A beton összetétele, a cement, a homok és a sóder szintén más lenne. Az 1930-as években a 4-es típusú, kis hőfejlődésű, viszonylag durva szemcséjű cementet használtak a gátakhoz hasonló nagyméretű beruházásoknál. Az utóbbi években a kettes típusú cement kis hőfejlődésű változatát használják, amelynél a hűtés jelent gondot. Ezt folyékony nitrogénnel oldanák meg, amit kiöntés előtt közvetlenül a betonba fecskendeznek.

A modern berendezések segítségével kiszámolják, hogy a beton kiöntése nagyjából két évet venne igénybe a nagyobb, újratervezett gát esetén – ugyanannyit, mint ez eredeti építménynél.
A csapat becslése szerint a gát magasságának 43 méteres megemelésével a Mead-tó befogadóképessége 37 milliárd köbméterről, közel a duplájára 72 milliárdra emelkedne. Főként azért töreknének ilyen típusú vagy méretű tárolásra, mert ezzel a gátkezelőnek sokkal nagyobb a döntési szabadsága, hogy mikor engedjen ki vizet. A megnövekedett magasságnak és tárolóképességnek közvetlen hatása lenne a gát és az erőmű hidrológiai jellemzőire, különösképp a víznyomás és az áramtermelés terén. Kihasználnák a víz által kifejtett megnövekedett hidrosztatikai nyomást. Ebben a bizonyos esetben körülbelül 42 méterrel emelik meg a víz szintjét. Ezzel lényegében akár 20%-al is megnövelhető az áramtermelési kapacitás.

Az óriási erőmű
Az erőmű vízellátásban a beömlő-tornyok játszanak kulcsszerepet. A Hoover-gátnak összesen négy beömlő-tornya van, kettő a nevadai és kettő az arizonai oldalon. A tornyok 120 méter magasak, és egy csőrendszeren, az úgynevezett vízvezető csatornákon keresztül juttatják el a vizet az erőműbe. Ezeket a beömlő-tornyokat úgy tervezték, hogy a tározó alsó és középső szintjéről szívják be a vizet. Az alulról szivattyúzott víznek sokkal nagyobb a nyomása, amely megnöveli az erőmű által előállítható áram mennyiségét.

Az energia átalakulása az egész Hoover-gátat áthatja. Leegyszerűsítve a Hoover-gát a Mead tó vízével hatalmas hidraulikus kerekeket forgat meg, melyek óriási generátorokat indítanak be, hogy elektromos áramot termeljenek. A Hoover-gáthoz hasonló vízi erőművek a gravitációt és a tározóban lévő víz tömegét használják ki. A Mead tó nagyjából 150 méter mély. Ekkora méretű víznyomás a tó fenekén sok hozzáférhető energiát jelent. Ha ezt egy vízi kerékhez vezetjük, ami megforgat egy generátorhoz kötött tengelyt, akkor kinyerhetjük ezt az energiát, és elektromos árammá alakíthatjuk.

Az U-alakú Hoover erőmű a kanyonfalak oldalában, a gát aljánál található. 1936 és 1961 között 17 generátort telepítettek az erőműbe, kilencet az arizoniai, nyolcat a nevadai oldalra.
A Hoover-gátat eredetileg az elérhető legnagyobb berendezéssel és a rendelkezésre álló legjobb technológiával szerelték fel. Számos hatalmas, szó szerint több millió kilogrammnyi forgó gép található itt, amelyek több millió watt tiszta, megújuló vízi energiát állítanak elő. Az eredeti turbinák acélöntvényből készültek. Egyenként 80 megawatt előállítására voltak képesek.

Az 1980-as években a Vízgazdálkodási Hivatal új turbinákkal látta el az erőművet, amelyek még több elektromos áram termelésére képesek. A modernizált változatok 130 megawattot tudnak előállítani, ami valóban jelentős növekedést jelent. A tervezés során megnövelték ezeknek a másodgenerációs turbináknak a terhelhetőségét és a vízáteresztő-képességét. Minden egyes darab közel 35 tonnányi rozsdamentes acélból áll, átmérőjük 4–5 méter, és körülbelül két méter magasak. Másodpercenként 90 köbméter víz folyik át rajtuk. A víz ereje percenként 180-as fordulatszámon, vagyis több, mint 160 kilométeres sebességgel hajtja meg a hatalmas turbinakereket. A víz minden irányból vízszintesen folyik be a turbinába, majd keresztülhalad rajta, hogy lóerőt termeljen, végül pedig kikerül a folyóba. A Hoover-gát teljes kapacitással üzemelő erőműve bármely pillanatban 2080 megawatt elektromos áramot képes előállítani. Ez 1, 7 millió háztartás ellátására elegendő.

A hidroelektronikai mérnökök azonban folyamatosan keresik, hogy miként lehet növelni a kapacitást és a teljesítményt A Vízgazdálkodási Hivatal már hozzáfogott, hogy újratervezze a Hoover-gátnál lévő erőművet. Folyamatosan figyeljik a technológiai fejlődést. Olyan turbinákat tanulmányoznak, amelyek hatékonyan képesek működni számos különböző vízállás mellett. A tó vízszintingadozásának közvetlen hatása van a turbinákat hajtó víznyomás nagyságára. Minél magasabb a tó szintje, annál nagyobb a víznyomás. Ma a Mead tó körülbelül 30 méterrel a normál kapacitás alatt van, így lecsökken a vízvezető csatornákon áthaladó víz nyomása a turbinák felé. Az itteni turbinák nem feltétlenül üzemelnek olyan hatékonyan, mint ahogy képesek lennének a különböző vízállásoknál. A modern nyomásfüggetlen kialakítású lapátokkal ellátott turbinák számos különböző vízszintnél is hatékonyak. Többek közt ezek is szerepelnek a jövőbeli terveikben. Több áram termeléséhez az ugyanakkora nyomású víznek gyorsabban kell megforgatnia a turbinákat. A következő generációjú hidroelektronikus turbinák pedig képesek erre. Ilyeneket használnak a kínai Három Szurdok Gátnál. Ezt az új technológiát a repülőgépiparból vették át. Az egyes lapátokat a hajtómű turbinák mintájára hajlítják meg, aminek következtében javul a vízáteresztő-képességük, és nagyobb terhelést képesek elviselni. Ám, ami ennél is fontosabb, hogy ugyanolyan terhelés mellett gyorsabban képesek forogni, ami megnöveli az áramtermelés hatásfokát.

Az újratervezésért felelős csapat egyedi ötletekkel rendelkezik az erőművel és az irányítórendszerekkel kapcsolatban. A turbinákra ható víz nyomását például a gát és a beömlő-tornyok nagyobb magasságával növelnék meg. A magasabb gát egyik jelentős előnye, hogy a magasabban lévő víz miatt nagyobb a turbinákat meghajtó és az energiát előállító nyomás. Az új generációs turbinákkal a Hoover ismét megnöveli a áramtermelési hatásfokát. Ám a gátat üzemeltető mérnökök a jövőben olyan más kritikus feladatok elé néznek, amelyekre az építmény megalkotói sosem gondoltak volna.

Ki gondolt itt ökológiára?
1935. február 9-én a Hoover-gát kivitelezői lezárták a folyót elterelő alagutakat, és megkezdték a víztározó felduzzasztását, ami létrehozta a Mead-tavat. Hat évvel később, 1941 augusztusában a víz szintje végül elérte a gát teteje alatt található túlfolyók magasságát. A túlfolyók működtek. A gát tervezői és építői számára ez a győzelem és megkönnyebbülés pillanata volt. A létesítmény tervszerűen működött. A folyamat során okozott ökológiai károkat azonban nem vették számításba: folyó gazdag élővilágát a Mead tó emelkedő vízszintje teljesen elpusztította.

Ma a Hoover-gát számtalan környezeti probléma elé néz, amelyeket most és a jövőben is meg kell oldani. A környezettel kapcsolatos egyik problémát a betelepülő fajok jelentik. Az elmúlt év során a Mead-tó és a Colorado vízrendszerének alsó részén tömegesen tűntek fel a „Quaggának” is nevezett, igen apró teknőjű csíkos vándorkagylók, amik rendkívül szaporák, gyorsan nőnek és terjednek. Hajlamosak arra, hogy eltömítsék a gépeket az erőmű csőrendszerében. Ez egy sürgető probléma, amivel foglalkozni kell, hogy az összes létesítmény biztosan meg tudjon birkózni az esetleges felbukkanásukkal, képesek legyenek szabályozni, és megakadályozni, hogy bekerüljenek a rendszerbe, vagy ha mégis bejutnak, akkor miként lehet megszabadulni tőlük. Több környezetbarát szűrési technikát is vizsgálnak, a kémiai kezelés helyett ugyanis szűréssel szeretnék a problémát megoldani.

A Quagga-kagylók eltüntetése csupán az egyik probléma az újratervezéssel foglalkozó csapat számára. Emellett a gát alatt és felett lévő élőhelyeket is gondosan megvizsgálják. A gát esetében az egyik jelentős gondot az jelenti, hogy egy egyedülálló élőhelyet hoznak létre. Egy tó alakul ki ott, ahol korábban csak folyó volt. A másik probléma az, hogy a gát alatt lévő folyó teljesen megváltozik. A vízszint hirtelen nagyon stabillá válik. Mivel a gátak elsősorban árvízvédelmi feladatot látnak el, az áradás természetes körforgása megszűnik a folyó alsó szakaszán. A folyó ökológiája örökre megváltozik, a tápanyagok és a rendszeresen áramló üledék egyaránt eltűnik belőle.
Az üledék kulcsfontosságú minden természetes folyókörnyezetben, ám ha nem tud átjutni a gáton, felgyűlik a tározóban, ami esetenként káros szintet ér el. A Hoover-gát megépítésekor közel 70 km hosszú üledéktorkolat alakult ki a Mead-tóban. Az üledék eltávolítása rendkívül költséges. Ha újra kell tervezni a Hoover vagy bármilyen más gátat, akkor az üledék víztározó körüli átjuttatásával és kikerülésével is számolni kell.

A japánok úttörő megoldást dolgoztak ki az üledék problémájára. Az Asahi-gátnál egy alagutat építettek a víztározó körül, hogy elszállítsák a tápanyagban és üledékben gazdag vizet a folyó gát alatti szakaszához. A Hoover-gát újratervezésén dolgozó csapat is felhasználja ezt az ötletet. Az elképzelések szerint egy alagutat kéne fúrni a sziklán keresztül a tározó körül a folyó gát alatti szakaszáig, hogy eljuttathassák az üledéket a lenti részhez. A csapat egy 84 km hosszú és 6, 7 méter átmérőjű betonnal bélelt csővezetéket javasol, ami összeköti a Mead-tó torkolatát a Hoover-gát alatt lévő folyószakasszal. Megépülése után ez az ötletes üledék-alagút egyszerre számos környezeti problémát megoldana: csökkentené az üledéket a víztározóban, és fenntartaná a tenger felé haladó Colorado természetes ökológiáját.

Mi tehát a konklúzió?
Ez az utolsó sajátossága az újratervezett Hoover-gátnak, amelynek mostanra minden részlete összeállt. A beruházás a kanyon két oldalán megépülő egy-egy elvezető alagúttal indul. Ezek az építkezés alatt a gát helyszíne mellett terelik el a Colorado folyót. Az új gát 264 méterrel magasodik a kanyon talaja fölé. Alapzatánál 138, tetejénél 21 méter vastag. Gerince 518 méter hosszan nyúlik át a kanyonon. Az új tározó 72 milliárd köbméter vizet képes befogadni, mélysége a túlfolyóknál 193 méter. A gát mindkét oldalára két darab négyszögletű beömlő-torony kerül. A 160 méter magas tornyok hét különböző szintről szívják be a vizet. A víz az elterelő alagutakban lévő vízelvezető csatornákon jut el az erőműig. Az erőművet a legmodernebb turbinákkal szerelik fel, amelyek egyenként 150 megawatt előállítására képesek. A 84 km-es üledék-alagút elősegíti a folyó természetes ökológiájának a fenntartását.

Az 1930-as években a kormány 49 millió dollárt különített el a Hoover-gát felépítésére. A beruházás végül kevesebb összegből és a határidő előtt elkészült. A ’90-es évek közepén az új látogatóközpont felépítése több mint 100 millió dollárba került. A Hoover-gát felépítése ma jóval többe kerülne. Átlagos árfolyamon számolva, a becsült költségek a 84 km-es üledék-alagút nélkül a 6 milliárd dollárt is meghaladnák. Az építkezés jelentősen tovább tartana. A munka elkezdéséhez környezeti hatástanulmányt kellene végezni. A környezeti hatástanulmány elkészítése egy Hoover-gáthoz hasonló kiterjedésű és méretű beruházás esetén legalább 10, de inkább 15 évig tartana, és akkor még nem számoltunk a pereskedésekkel. Egy ilyen munka elvégzése 250–350 millió dollárba kerülne. Ezt több éves kutatás követné, ami után újabb, több évig tartó tervezés következne. Maga az építkezés szakasza talán rövidebb lenne az eredeti gát öt éves időszakánál.

A cikk első része: Hoover-gát – újratervezve

Kapcsolódó cikkek:

  • Elárasztják a Grand-kanyont
  • A Hoover-gát

  • Hozzászólások

    Ő volt a tizenötödik aradi vértanú

    Ő volt a tizenötödik aradi vértanú

    1820. október 20-án született Kazinczy Lajos honvédezredes, az 1848-49-es forradalom és szabadságharc vértanúja.

    Újabb érintetlen szarkofágok kerültek elő Szakkaránál

    Újabb érintetlen szarkofágok kerültek elő Szakkaránál

    Az elmúlt hetekben sorra azonosítják a lezárt koporsókat az ókori nekropolisz temetkezési aknáiban.

    Grafit szobrocskák egy ceruza hegyén

    Grafit szobrocskák egy ceruza hegyén

    Ceruzahegyből farag korabeli figurákat Ebrahim Belal, egyiptomi képzőművész.

    Ókori lovas labdajáték nyomára bukkanhattak

    Ókori lovas labdajáték nyomára bukkanhattak

    Régészeti bizonyítékok árulkodnak arról, hogy miként kapcsolódtak ki Közép-Ázsia lakosai 3000 éve.

    Miért váltsunk téli abroncsra?

    Miért váltsunk téli abroncsra?

    Ismét nyakunkon a közlekedés szempontjából legkevésbé kedvelt évszak, a tél. Ilyenkor nem csak az ablakmosó folyadékot kell télire cserélnünk, hanem az abroncsainkat is célszerű a téli útviszonyokra optimalizált téli gumikra váltani.

    National Geographic 2020. szeptemberi címlap

    Előfizetés

    A nyomtatott magazinra,
    12 hónapra

    9 960 Ft

    Korábbi számok

    National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlap

    Hírlevél feliratkozás

    Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

    Kövess minket