Bendungan Gatun

Bendungan Gatun adalah bendungan tanah yang berlokasi di Panama, tepatnya di Kota Gatun. Bendungan Gatun dibangun antara tahun 1907 dan 1914 untuk menjadi kanal kapal melintasi Panama serta menjadi penahan aliran agregat Sungai Chagres dan anak-anak sungai utamanya. Bendungan Gatun menjadi struktural utama Terusan Panama dengan adanya pintu air Gatun, saluran pelimpah, saluran pembuangan, serta pembangkit listriknya.

Pembangunan bendungan merupakan sebuah pencapaian tertinggi dari keahlian teknik dengan usaha tim dari beberapa insinyur saluran air seperti Frederick T Stearns, John R Freeman, James Dix Schuyler, Allen Hazen, dan Arthur Powell Davis.

Deskripsi

Bendungan ini terletak di lembah Sungai Chagres, sekitar 10 kilometer (6,2 mil) dari muaranya di Laut Karibia. Perbukitan yang berbatasan dengan lembah Chagres membentuk celah selebar lebih dari 2 kilometer (1,2 mil) pada titik ini, dengan bukit berbatu alami di tengah celah tersebut. Celah tersebut diisi oleh bendungan tanah, dengan tebal 640 meter (2.100 kaki) di bagian dasar, panjang bagian atas 2.300 meter (7.500 kaki), tebal di permukaan air 121 meter (397 kaki), dan tebal 30 meter (98 kaki). ft) tebal di bagian atas, yaitu 9 meter (30 kaki) di atas permukaan danau normal.

Pelimpah bendungan dibangun di tengah bukit; terdiri dari bendungan beton setengah lingkaran, yang mengatur aliran air ke saluran beton yang dibangun di lereng belakang bukit. Bendungan pelimpah itu sendiri berukuran 225 meter (738 kaki) di bagian atas; puncaknya berada 16 kaki (4,9 m) di bawah permukaan danau normal. Pelimpah dirancang sedemikian rupa sehingga air yang mengalir di atas bendungan berbentuk setengah lingkaran berkumpul di dasar bendungan dari arah yang berlawanan dan menetralkan kekuatannya sendiri, sehingga meminimalkan erosi di bawahnya.

Bendungan pelimpah ini dilengkapi dengan 14 gerbang, ditopang oleh tiang beton dan masing-masing memiliki lebar 14 meter (46 kaki) dan tinggi 6 meter (20 kaki). Gerbang ini, yang dioperasikan secara elektrik, dinaikkan atau diturunkan untuk mengontrol aliran air; dengan ketinggian danau 26,5 meter (87 kaki), tingkat maksimum yang direncanakan, kapasitas pelimpah adalah 4.100 meter kubik (140.000 cu ft) per detik, lebih besar dari aliran maksimum Sungai Chagres. Selain itu, gorong-gorong di kunci tersebut dapat membuang 1.400 meter kubik (49.000 cu ft) per detik.

Danau Gatun memiliki luas 425 kilometer persegi (164 mil persegi) pada tingkat normal; sungai ini menyimpan 5,2 kilometer kubik (4.200.000 acre⋅ft) air, setara dengan jumlah rata-rata air yang dicurahkan oleh Sungai Chagres dalam setahun.

Konstruksi

Pembangunan kanal dimulai oleh sebuah perusahaan Perancis (La Compagnie Universelle du Canal Interoceanique) pada tahun 1880 hingga 1889. Dengan pilihan eksplorasi dan informasi biaya yang buruk, perusahaan Perancis tersebut berencana membangun kanal di permukaan laut yang menghubungkan kedua pantai. Awalnya mereka mengira bisa melakukannya dengan biaya sekitar $120 juta. Setelah menghabiskan sekitar satu miliar Franc (sekitar $300.000.000), kehilangan sekitar 22.000 pekerja dan bangkrut, upaya perusahaan Perancis tersebut terhenti.

Kanal di permukaan laut tidak memerlukan pembangunan bendungan tetapi membutuhkan penyediaan ekstensif untuk mengakomodasi aliran Sungai Chagres yang terus berubah. Amerika Serikat mengambil alih Zona Kanal selebar 10 mil (16 km) dan melanjutkan pembangunan kanal pada tanggal 4 Mei 1904. Hampir dua tahun dihabiskan untuk persiapan infrastruktur, pemberantasan nyamuk (vektor yang baru ditemukan menyebabkan penyebaran demam kuning dan Malaria), Perbaikan dan perencanaan Kereta Api Panama sebelum pekerjaan mencapai kecepatan penuh. Setelah meninjau pilihan dan biaya, pada tahun 1906 sebuah kanal berbasis kunci diputuskan dan disetujui oleh Presiden Theodore Roosevelt.

Bahkan sebelum keputusan kanal kunci dibuat, Mayor George Washington Goethals (Korps Insinyur Angkatan Darat Amerika Serikat), kepala insinyur dari upaya konstruksi tahun 1907 hingga 1914, telah melakukan penyelidikan di bawah bimbingan John Frank Stevens (kepala insinyur, 1905–1907) untuk menentukan kesesuaian lahan di Gatun untuk pembangunan bendungan besar di sana. Uji pengeboran ekstensif dilakukan untuk menentukan kesesuaian lahan, dan uji tekanan dilakukan pada material yang akan digunakan dalam konstruksi untuk menentukan ketahanannya.

Bendungan Gatun memiliki dua tujuan penting: mengendalikan Sungai Chagres yang selalu berubah-ubah dan menciptakan Danau Gatun. Danau dengan ketinggian sekitar 85 kaki (26 m) ini menyediakan jalur layang bagi kapal-kapal untuk melintasi sebagian besar Tanah Genting Panama termasuk melalui Culebra Cut (Gaillard Cut) berbentuk V yang berbahaya. Hal ini menghemat penggalian jutaan meter kubik material yang diperlukan untuk pembuatan kanal permukaan laut. Ketinggian danau diatur oleh saluran pelimpah yang mengontrol aliran air keluar bendungan sehingga diperoleh ketinggian yang hampir konstan pada musim hujan atau kemarau. Danau ini juga berfungsi sebagai reservoir besar untuk membuka kunci di ujung kanal di Samudera Pasifik dan Samudera Atlantik dan menyediakan sekitar 6 MW daya listrik yang dibutuhkan untuk menjalankan kunci dan bendungan melalui generator hidroelektrik. Setelah bendungan selesai dibangun dan mengisi Danau Gatun, dilakukan pengerukan yang diperlukan untuk mendapatkan kejelasan terkait jalur kapal saat melintasi danau.

Lokasi Gatun dalam banyak hal terbilang ideal untuk pembangunan bendungan; di hulu lokasi bendungan perbukitan yang mengelilingi Sungai Chagres terbuka sangat lebar di sekitar kawasan yang sekarang menjadi Danau Gatun. Di atas celah sempit perbukitan dekat dengan celah yang relatif sempit dengan saluran berbahan dasar batuan alam di tengahnya. Hal ini memungkinkan bendungan berukuran sedang untuk menutup perairan yang sangat besar, yang menyediakan jalur bagi kapal melintasi sebagian besar tanah genting, dan menyediakan reservoir air yang dapat digunakan untuk mengoperasikan kunci. Bukit di tengah merupakan dasar kokoh yang ideal untuk pembangunan saluran pelimpah beton dan bendungannya, bagian utama bendungan adalah tanah. Satu-satunya masalah adalah bendungan berskala besar memerlukan timbunan batu dan tanah dalam jumlah besar yang disediakan oleh sekitar 100 muatan batuan sisa yang diendapkan ke dalam dua dinding paralel batuan sisa dengan jarak sekitar 2.700 kaki (820 m) setiap hari selama beberapa tahun dari Gaillard. Cut (sekarang disebut Culebra Cut) dan penggalian Gatun Locks. Di antara dinding batuan sisa ini, inti yang kedap air dibuat dengan menggunakan teknik pengisian hidrolik yang memompa jutaan meter kubik material tanah liat dan air ke area di antara dinding batuan. Pengisian ini dilakukan dengan menggali tanah liat lunak yang ada pada lembah di bawahnya, di mana kapal keruk menggali tanah liat dan air dan memasukkannya ke dalam pompa lalu mengirimkannya ke dalam kolam yang dibuat antara dinding bagian dalam dan luar bendungan. Campuran yang dipompa didiamkan sampai tanah liatnya mengendap, dan kelebihan air dialirkan dan dipompa kembali ke hilir. Bahan yang dikeringkan dan dikeraskan ini menciptakan inti padat dari semen "alami" di inti bendungan.

Setelah bendungan dibangun sesuai ketinggian yang diinginkan, seluruh sisi hulu diberi lapisan baja untuk mencegah aksi gelombang yang merusak bendungan dengan menempatkan batu-batu besar di permukaannya, terutama di tempat yang terdapat aksi gelombang kuat.

Bendungan ini berisi sekitar 17.000.000 meter kubik (600.000.000 cu ft) material dan lebar dasarnya sekitar 2.700 kaki (820 m), tinggi sekitar 105 kaki (32 m) dan panjang 7.500 kaki (2.300 m). Bendungan ini memiliki berat sekitar 27.000.000 ton panjang (30.000.000 ton pendek). Luasnya adalah 1,17 kilometer persegi (290 hektar), dan mengandung cukup tanah dan batu untuk membangun tembok setinggi 1½ meter dan tebal 29 cm (atau tinggi empat kaki delapan inci dan tebal satu kaki) mengelilingi bumi di ekuator.

Pembangkit listrik

Bendungan ini dilengkapi dengan pembangkit listrik tenaga air, yang terletak di sisi timur saluran pembuangan pelimpahan. Pembangkit listrik ini menggunakan air dari danau untuk menggerakkan sejumlah generator pada turbin; saat pertama kali ditugaskan, tiga generator yang telah dipasang menghasilkan total 6 megawatt (8.000 hp) listrik. Tenaga yang dihasilkan digunakan untuk pengoperasian mesin kunci dan pelimpah, serta untuk penerangan pada kunci dan desa di area kanal.