小戴維·P.比林頓

1807年，羅伯特·富爾頓（Robert Fulton）在紐約州的哈德遜河上試航成功后，蒸汽機(jī)船沿密西西比河而上，打通了美國(guó)中部的交通和貿(mào)易。

河水也為新英格蘭的紡織制造業(yè)提供了動(dòng)力。

1865年之后，鐵路成為美國(guó)運(yùn)輸?shù)闹辛黜浦?，但谷物和其他大宗貨物還繼續(xù)通過(guò)駁船和輪船運(yùn)輸。

19世紀(jì)90年代，喬治.威斯汀豪斯（George Westinghouse）開創(chuàng)了利用水力發(fā)電的先河。當(dāng)時(shí)，他在尼亞加拉大瀑布附近安裝發(fā)電機(jī)，將電力輸送到了20英里外的紐約州布法羅。由此，水力發(fā)電得到了推廣。

經(jīng)濟(jì)大蕭條爆發(fā)后，聯(lián)邦政府雄心勃勃地開始了大量基建項(xiàng)目，一方面是為了緩解失業(yè)，另一方面是為了改善美國(guó)未來(lái)的公共基礎(chǔ)設(shè)施。

兩個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)影響了全國(guó)的水利工程。

美國(guó)墾務(wù)局（Bureau of Reclamation）和美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)（US Army Corps of Engineers）修建了大壩，以控制洪水泛濫、改善內(nèi)陸航行和提高發(fā)電供應(yīng)量。

西南部科羅拉多河上的胡佛大壩（Hoover Dam），是這些公共基建工程中最突出的工程，其高度是在此之前的最高的大壩的兩倍。

隨后，密西西比河以西的三個(gè)地區(qū)相繼修建了大壩：加利福尼亞中央谷地、太平洋西北部的哥倫比亞河以及北部平原的密蘇里河。

20世紀(jì)水壩建設(shè)的一次大飛躍始于美國(guó)西南部，這個(gè)干旱的區(qū)域的地形以沙漠和峽谷為主，只有一條大河從中穿過(guò)——科羅拉多河。

科羅拉多河穿過(guò)一系列深邃的峽谷，其中之一便是壯觀的亞利桑那州大峽谷。在沿河修建水壩之前，該河在河口的流量是每秒2.2萬(wàn)立方英尺（1立方英尺約28.3升）。

這種流量也說(shuō)明了該地區(qū)的干旱狀況，作為對(duì)比，密西西比河的流量是每秒近60萬(wàn)立方英尺。

南加州不斷發(fā)展的城市需要水。

加州對(duì)水資源的需求讓科羅拉多流域的其他州感到震驚，其他州的城鎮(zhèn)和農(nóng)民不希望他們的鄰居把所有的河水引走。

1922年11月24日，在新墨西哥州的圣達(dá)菲，美國(guó)商務(wù)部部長(zhǎng)赫伯特·胡佛（Herbert Hoover）使得科羅拉多河流域7個(gè)州達(dá)成妥協(xié)，簽訂了《科羅拉多河協(xié)定》（The Colorado Compact）。

各州同意分配河流的使用權(quán)，上游的懷俄明州、科羅拉多州、猶他州和新墨西哥州將獲得與下游的內(nèi)華達(dá)州、亞利桑那州和加州同樣多的供水量。

作為1922年協(xié)定的一部分，聯(lián)邦政府擁有科羅拉多河下游的土地，也承諾在科羅拉多河下游建造一座大壩。該大壩將控制洪水，供水用以灌溉和其他用途，南加州（作為主要受益者）將承擔(dān)該大壩的建造費(fèi)用。

1928年，洛杉磯和周邊地區(qū)成立了一個(gè)新的公共機(jī)構(gòu)——大都會(huì)水務(wù)局（The Metropolitan Water District），獲得授權(quán)征稅修建一條通往科羅拉多河的運(yùn)河。

大都會(huì)水務(wù)局說(shuō)服國(guó)會(huì)通過(guò)了《博爾德峽谷工程法案》（Boulder Canyon Act），授權(quán)聯(lián)邦政府修建大壩，并在墨西哥邊境的美國(guó)一側(cè)修建一條運(yùn)河，為帝王谷供水。

1928年12月，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)約翰·卡爾文·柯立芝（John Calvin Coolidge Jr.）簽署了該法案，使其成為法律。

大壩確實(shí)選了一個(gè)好位置，叫黑峽谷。1930年，內(nèi)政部長(zhǎng)將這一未來(lái)的工程命名為胡佛大壩。

墾務(wù)局接到了建造胡佛大壩的任務(wù)，并在20世紀(jì)20年代初開始了設(shè)計(jì)工作。該局決定用混凝土來(lái)建造大壩，在設(shè)計(jì)上出現(xiàn)了兩種截然不同的方案。

一種是工程師們稱為重力壩的方案，依靠質(zhì)量或重量來(lái)阻擋水的流勢(shì)。重力壩需要大量的混凝土。

另一種是拱形水壩方案，以其形狀或形態(tài)來(lái)減緩水勢(shì)。拱形墻可以通過(guò)將水流的水平力傳給兩邊的巖壁來(lái)阻擋水流，就像拱橋?qū)⑵浯怪敝亓亢徒煌ㄖ亓總鹘o橋墩一樣。

與重力壩相比，拱形壩所需的材料要少很多，卻能起到同樣阻擋水流的作用。

胡佛大壩的拱形設(shè)計(jì)對(duì)于當(dāng)時(shí)的墾務(wù)局來(lái)說(shuō)，是一個(gè)非常激進(jìn)的想法。

該局設(shè)計(jì)過(guò)一些較小的重力壩，并以一定的曲率來(lái)增加強(qiáng)度。1924年，該局的總工程師弗蘭克·韋茅斯（Frank Weymouth）。完成了胡佛大壩具有一定拱形曲率的重力設(shè)計(jì)。曲率不是必需的，因?yàn)榫薮蟮闹亓烤湍鼙ＷC大壩的安全。

大壩設(shè)計(jì)的激進(jìn)之處在于它前所未有的規(guī)模和建造速度。一個(gè)年輕的工程師約翰·L.薩維奇（John L. Savage）接替了韋茅斯的工作，并在接下來(lái)的5年里對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)。

到20世紀(jì)20年代，土木工程師們已掌握了如何設(shè)計(jì)重力壩——其中上游側(cè)幾乎是垂直的，而下游側(cè)的坡度較平。這種形狀可以理解為上游壩壁和壩基形成的是一個(gè)直角三角形。

工程師們還了解大壩需要抵抗的主要力量，主要是水壓在大壩上所產(chǎn)生的傾覆力，還有一個(gè)較小的向上的壓力，稱為上浮力，這可能是大壩下的滲水引起的。利用一些公式，工程師可以確定重力壩需要多少混凝土來(lái)抵擋壩后面的水并保證安全。

1928年3月28日晚上，一個(gè)剛剛完工的小曲率重力壩——圣弗朗西斯大壩（St. Francis Dam，位于洛杉磯西北40英里）倒塌了。

這成為20世紀(jì)美國(guó)工程史上最大的事故。

面水墻呼嘯著沖下一個(gè)50英里長(zhǎng)的山谷，最終沖進(jìn)了太平洋，導(dǎo)致超過(guò)400人死亡。人們對(duì)胡佛大壩的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了懷疑。

對(duì)圣弗朗西斯大壩事故的調(diào)查結(jié)果認(rèn)為，事故是設(shè)計(jì)中有問題的地基和其他缺陷導(dǎo)致的，而不是拱形這一設(shè)計(jì)導(dǎo)致的。

一批工程師檢查了胡佛大壩的最終設(shè)計(jì)，并要求增加一些混凝土以使大壩的地基更寬。

墾務(wù)局工程師杰克·薩維奇本可以拒絕再增加混凝土，因?yàn)樽畛醯脑O(shè)計(jì)已經(jīng)使用了4倍于安全所需的混凝土的量。

胡佛大壩的建造計(jì)劃要求在峽谷壁內(nèi)挖掘四條隧道，科羅拉多河兩岸各兩條，每條隧道長(zhǎng)約3/4英里（1英里約1609米），直徑50英尺（1英尺約0.3米）。

挖掘這些隧道是為了使河流改道，以便在干涸的河底架設(shè)結(jié)構(gòu)。

大壩將高出基巖726英尺，是以往普通大壩的兩倍，基座從后到前是660英尺，壩基在頂部逐漸縮小，從后到前是45英尺，寬度足以鋪設(shè)一條道路。大壩的壩頂長(zhǎng)度，即從峽谷一壁到另一壁的弧形壩頂長(zhǎng)度，將達(dá)到1282英尺。

河流改道后，工人們將用混凝土筑起大壩，建成后，將攔蓄形成一個(gè)長(zhǎng)115英里、深585英尺的湖泊。

勘察現(xiàn)場(chǎng)并制定詳細(xì)的建設(shè)方案后，墾務(wù)局于1931年3月向私人承包商招標(biāo)，中標(biāo)價(jià)為4880萬(wàn)美元（相當(dāng)于2010年的7億美元），中標(biāo)公司是一個(gè)被稱為“六家公司”的西方企業(yè)聯(lián)盟。

1931年夏天，大壩開始施工建設(shè)。為獲得中標(biāo)書，“六家公司”聯(lián)盟曾求助于一位著名的建筑工程師法蘭克·高爾（Frank Crowe），在之后聘請(qǐng)他為建設(shè)胡佛大壩的工程師。他以按時(shí)完工和低于計(jì)劃的成本享有聲譽(yù)。

另一位緬因大學(xué)的畢業(yè)生高爾在墾務(wù)局的同事沃克·楊（Walker Young）在1924年后留在墾務(wù)局，并在胡佛大壩上擔(dān)任監(jiān)理工程師，以確保大壩建設(shè)符合要求。

高爾需要招募新的工人來(lái)補(bǔ)充施工隊(duì)伍，在為工人建成工地住房之前，大壩建造工程就于1931年春天開始了。

工地上的生活條件非常簡(jiǎn)陋，工人們住在帳篷或棚屋里，白天溫度達(dá)到48℃，水和食物都很缺乏。

在一群工人罷工抗議后，高爾不得不在經(jīng)濟(jì)大蕭條不斷加劇的情況下，重新雇用其他愿意接受這份工作的工人。1931年秋天，大壩工人們終于住進(jìn)了有空調(diào)的房間，得到了淡水、充足的膳食和醫(yī)療服務(wù)。

第一年，主要工作是開挖4條引水隧道。

高爾讓工人們分三班，每班8小時(shí)日夜不停地在隧道里工作。開鑿隧道需要用炸藥爆破巖石，清理碎石后再爆破，每次只能前進(jìn)幾英尺。

“高爾如果不在辦公室，就在大壩下面。哪怕凌晨?jī)牲c(diǎn)看到他在下面四處觀察，我也不會(huì)感到驚訝?！币晃还と嘶貞浾f(shuō)。

隨著隧道向深處挖掘，機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣，損害了里面的一些工人的健康，但工程繼續(xù)向前推進(jìn)。

到1933年初，隧道已經(jīng)全部挖通，并鋪上了混凝土。當(dāng)工人們把隧道挖到巖石深處時(shí)，另一些被稱為“定高標(biāo)尺工”的工人則在進(jìn)行著更危險(xiǎn)的工作：

他們鉆孔鑿除石塊來(lái)修整峽谷壁，使其表面更加堅(jiān)硬和光滑，以便與未來(lái)的大壩相連接。

隨著大壩修建工作的進(jìn)行，美國(guó)經(jīng)濟(jì)陷入低谷。從1929年股市崩盤到1933年初美國(guó)的銀行系統(tǒng)崩潰，工業(yè)生產(chǎn)減少了一半，全國(guó)失業(yè)人口達(dá)到1/4。

富蘭克林·羅斯福（Franklin Roosevelt）在1932年贏得了美國(guó)總統(tǒng)大選，他承諾為美國(guó)人民實(shí)施新政，由聯(lián)邦政府出資建設(shè)新的公用工程來(lái)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇。

1933年3月就職后，羅斯福肯定了胡佛大壩對(duì)國(guó)家的重要性。為了不將功勞歸于胡佛總統(tǒng)，羅斯福政府的內(nèi)政部長(zhǎng)將大壩改名為博爾德大壩。

1933年春天，高爾在河的上游筑起了一道臨時(shí)屏障，即“圍堰”，將科羅拉多河分流到引水隧道，而下游一側(cè)的圍堰則將科羅拉多河的水流攔阻在下游，防止回流。這道屏障可以讓施工人員將河底挖掘到基巖。

6月，施工人員開始為大壩主體鋪設(shè)混凝土，將沙子、礫石和水泥混合在一起，在硬化之前將其倒入巨大的木箱（模具）中?；炷猎谀虝r(shí)會(huì)釋放出熱量，管道將冷水引入每個(gè)木箱，加速冷卻以防形成裂縫。

混凝土凝固后，施工人員拆除的模具木板縫隙都用稱為“灌漿”的水泥攪拌物密封，管道也被灌上灌漿料密封。

由于大壩修建的高度超過(guò)了起重機(jī)所能達(dá)到的高度，高爾利用他早期在建造大壩時(shí)的一項(xiàng)創(chuàng)新——一條空中索道，可以運(yùn)載6噸的巨量混凝土，澆灌到下方的木板模具里。

高爾雇用的施工人員工作非常謹(jǐn)慎，每月的混凝土澆筑量從1933年6月的2.8萬(wàn)立方碼（1立方碼約0.765立方米），提高到了1934年3月的26.2 萬(wàn)立方碼。

1935年2月竣工時(shí)，工程比計(jì)劃提前了18個(gè)月完工，大壩的混凝土量為3 25.1 萬(wàn)立方碼。

1935年9月30日，羅斯?？偨y(tǒng)為大壩舉行了落成典禮。

1938年，南加州大都會(huì)水務(wù)區(qū)在這里完成了一項(xiàng)較小的水利工程——帕克大壩，并修建了連接大壩和洛杉磯地區(qū)的242英里長(zhǎng)的輸水管道;在更遠(yuǎn)的南方，亞利桑那州尤馬的一座低壩，墾務(wù)局的工程師在墨西哥邊境修建了一條新運(yùn)河供水。

新運(yùn)河將科羅拉多河與帝王谷以及附近的科切拉谷連接起來(lái)。這些大壩建成后，南加州沙漠地區(qū)就可以順利地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)了。

1938年，胡佛大壩的發(fā)電站開始通過(guò)新建的輸電線路向洛杉磯輸送電力，1941年通向洛杉磯的科羅拉多水渠開始供水。1947年，共和黨占多數(shù)的國(guó)會(huì)將博爾德大壩改回今天的名稱——胡佛大壩。

胡佛大壩在整體設(shè)計(jì)上不具有顛覆式的創(chuàng)新性，但它在建設(shè)上取得了突破性的成就，同時(shí)胡佛大壩的高度也是前所未有的。

在加州中央河谷、太平洋西北地區(qū)和密蘇里河流域的其他工程上，土木工程師遇到了不同的挑戰(zhàn)。

中央河谷長(zhǎng)450英里，從其中流出了兩條河流至加州內(nèi)陸。

薩克拉門托河發(fā)源于毗鄰俄勒岡州邊界的山區(qū)，流向州府薩克拉門托南部的三角洲，在那里與從內(nèi)華達(dá)山脈向北流到弗雷斯諾附近的圣華金河匯合。這兩條河流隨后流入舊金山灣。

中央河谷2/3的降水量都集中在河谷北部，經(jīng)常造成薩克拉門托河泛濫，而圣華金河和南部河谷的雨水卻很少。

1923年，加州水務(wù)工程師發(fā)布了一份報(bào)告，敦促在北部修建水庫(kù)和渠道，以防控洪水泛濫，并將多余的河水引入南部。

到了20世紀(jì)30年代初，這些想法已經(jīng)形成更加全面的方案：在每條河流的源頭附近修建大壩，灌溉北部和南部山谷并發(fā)電。1937年，羅斯福政府指定墾務(wù)局建造和運(yùn)營(yíng)這兩座水壩，作為中央河谷工程的一部分。

北部的大壩被稱為沙斯塔大壩（Shasta Dam），因?yàn)楦浇猩乘顾?，?huì)攔截薩克拉門托河。法克蘭·高爾同意為太平洋承包商工程公司建造沙斯塔大壩，該公司贏得了合同。

在圣華金河的源頭，南部大壩——弗里恩特大壩（Friant Dam）的工程也于1938年7月開始動(dòng)工，于1942年完工。運(yùn)河從大壩向北、向西、向南延伸，向圣華金河谷輸送灌溉用水。

大壩、運(yùn)河和泵站使中央河谷的農(nóng)業(yè)得到快速發(fā)展，還包括南部由科羅拉多河水供應(yīng)的山谷，加州現(xiàn)在可以為全國(guó)供應(yīng)50%的水果和蔬菜。

20世紀(jì)30年代和40年代，聯(lián)邦政府又開始在太平洋西北地區(qū)的哥倫比亞河沿岸修建水壩。

為了利用這里的水力，工程兵團(tuán)在哥倫比亞河上俄勒岡州波特蘭以東40英里處的邦納維爾修建了一座大壩;墾務(wù)局則在該河上游的華盛頓州東部的大古力峽谷（Grand Conlee）上，也修建了一座大壩。

為解決20世紀(jì)30年代美國(guó)的失業(yè)問題，每個(gè)州的參議員都同意，如果本州能建設(shè)一座水壩，也會(huì)支持另一個(gè)州建設(shè)一座水壩。

邦納維爾大壩和大古力峽谷大壩及時(shí)完工，為美國(guó)“二戰(zhàn)”期間的生產(chǎn)力作出了超乎想象的貢獻(xiàn)。

這些工程，也共同重塑了美國(guó)密西西比河以西的風(fēng)貌。

大壩建設(shè)始于20世紀(jì)30年代，其規(guī)劃始于20世紀(jì)20年代。

胡佛大壩的規(guī)劃始于1922年的《科羅拉多河協(xié)定》，而中央河谷項(xiàng)目則源于1923年的一項(xiàng)州倡議。

哥倫比亞河和密蘇里河上的大壩源于1925年的《河流和港口法案》（Rivers and Harbors Act），當(dāng)時(shí)國(guó)會(huì)命令工程兵團(tuán)對(duì)美國(guó)的主要河流進(jìn)行調(diào)查，以評(píng)估其水力發(fā)電的潛力。這些被稱為“308報(bào)告”的調(diào)查，為哥倫比亞河和密蘇里大壩提供了初步的資料。

20世紀(jì)20年代，聯(lián)邦政府并沒有計(jì)劃建造大壩和發(fā)電設(shè)施;國(guó)會(huì)和聯(lián)邦政府認(rèn)為，如果這些投資值得，私營(yíng)公共事業(yè)企業(yè)就會(huì)進(jìn)行這些投資。隨后經(jīng)濟(jì)大蕭條，私人不可能進(jìn)行如此大規(guī)模的投資。

1933年，聯(lián)邦政府雄心勃勃地開始了胡佛大壩等一系列項(xiàng)目。

大壩建設(shè)所雇用的人員，只占因經(jīng)濟(jì)大蕭條而失業(yè)的人員的一小部分，但這些工程在經(jīng)濟(jì)低迷時(shí)期給國(guó)家?guī)?lái)了希望。

太平洋西北地區(qū)修建水壩所帶來(lái)的效益，也以犧牲河流生態(tài)為代價(jià)的。

到1940年，水電供應(yīng)已占美國(guó)電力的1/3，并在1941年為“二戰(zhàn)”時(shí)提供了急需的電力。

“二戰(zhàn)”后，電力需求的增長(zhǎng)超過(guò)了現(xiàn)有水壩的供應(yīng)能力，但美國(guó)建造的大型水壩的數(shù)量達(dá)到了極限。20世紀(jì)后期，水電所占的份額下降到約占美國(guó)發(fā)電量的9%。

美國(guó)西南部的大壩依靠充足的降雨滿足了水庫(kù)的需求。到20世紀(jì)末，干旱使得胡佛大壩和其他大壩的水位下降。加州的奧羅維爾大壩（Oroville Dam）一度幾乎坍塌，當(dāng)時(shí)降雨異常，水量超出了警戒線，緊急泄洪通道面臨了巨大考驗(yàn)。

胡佛大壩后面的水庫(kù)——米德湖，泥沙淤積的速度也超過(guò)預(yù)期。

為了減少淤泥堆積，給科羅拉多河流域上游各州儲(chǔ)備更多的水以備干旱時(shí)期使用，1956年，墾務(wù)局決定在猶他州的科羅拉多河支流綠河上建造兩座新的大壩。

因?yàn)榻ㄔ爝@些大壩會(huì)使恐龍國(guó)家紀(jì)念公園被淹沒，所以遭到了以塞拉俱樂部為首的環(huán)境保護(hù)主義者的反對(duì)。

墾務(wù)局為達(dá)成妥協(xié)，同意取消大壩建設(shè)，后決定在科羅拉多河上亞利桑那州偏遠(yuǎn)的格倫峽谷（Glen Canyon）建設(shè)一個(gè)新的大壩，于1966年完工。

20世紀(jì)30年代，第三個(gè)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)——田納西河流域管理局利用水壩和其他措施，在東部一個(gè)水資源豐富的地區(qū)營(yíng)造了更加現(xiàn)代化和繁榮的生活。通過(guò)龐大的水利和電力工程，聯(lián)邦政府促進(jìn)了戰(zhàn)后密西西比河以西地區(qū)的發(fā)展。

田納西河流域管理局的領(lǐng)導(dǎo)人，以一種更直接的方式，利用公共工程以重構(gòu)社會(huì)。

本文選編自《思維決定創(chuàng)新：20 世紀(jì)改變美國(guó)的工程思想》，小戴維·P. 比林頓著，計(jì)宏亮，安達(dá) ，王傳聲，王玉婷 ，魏敬和翻譯，中譯出版社授權(quán)刊載，2022 年6 月出版。