Идея укротить разрушительные паводки реки Колорадо и использовать её воду для орошения засушливого Юго-Запада США возникла ещё в начале XX века, но лишь в 1928 году Конгресс одобрил масштабный проект Boulder Canyon Project Act, выделив средства на строительство плотины, изначально известной как Boulder Dam, в Чёрном каньоне на границе Аризоны и Невады.
Выбор места для плотины пал на Чёрный каньон (рассматривался и соседний Боулдер-каньон, давший проекту первоначальное имя) после многолетних геологических изысканий. Инженеров привлекли относительно узкие скальные стенки каньона из прочных андезитовых вулканических пород и туфов, способных выдержать колоссальное давление будущего сооружения, несмотря на обнаруженные трещины и зоны разломов.
Перед началом возведения самой плотины требовалось подготовить площадку и отвести могучую реку Колорадо. Для этого в 1931 году началось строительство четырех гигантских обводных тоннелей (два на невадской и два на аризонской стороне) диаметром по 17 метров каждый, пробитых через скалы на высоте выше будущего уровня воды. Их общая длина превысила 5 километров.
Сооружение тоннелей было невероятно опасным и трудным процессом. Рабочие, которых называли "high scalers", висели на скалах на веревках, очищая поверхности от рыхлой породы и устанавливая крепления, часто под динамитными взрывами. Пыль от буровзрывных работ и кремнезём в скалах привели к сотням случаев силикоза, ставшего причиной многих смертей.
Для размещения тысяч рабочих (в разгар строительства их было более 5000) в пустыне был спешно построен целый город - Боулдер-Сити. Это был первый в США город, полностью спланированный и построенный федеральным правительством, с жесткими правилами (изначально запрещалось употребление алкоголя и азартные игры) для поддержания порядка и безопасности.
Чтобы изолировать место будущей плотины от реки, потребовалось возвести две огромные перемычки - со стороны Невады и Аризоны. Сначала соорудили временные коффердамы из земли и камня, затем приступили к бетонированию постоянных перемычек. Их строительство в условиях продолжающегося течения реки было сложнейшей операцией, завершенной к концу 1932 года.
После отвода реки по тоннелям в ноябре 1932 года началась титаническая работа по выемке рыхлых наносов со дна реки и скальной породы со стен каньона до прочного основания. Для этого использовались драглайны, бульдозеры, пневматические отбойные молотки и взрывчатка. Объем удаленной породы составил около 1.5 миллиона кубометров.
Основание под плотину требовалось не просто очистить, но и тщательно "залечить". Инженеры обнаружили большие трещины и зоны разломов в скальном ложе. Для их укрепления была создана уникальная "зубчатая" конструкция основания: вырублены глубокие траншеи (зубья), заполненные специальным бетоном, создавшие прочную связь плотины со скалой. Также в скалу закачали тысячи тонн цементного раствора под давлением (грунтовые завесы).
Плотина Гувера имеет уникальную конструкцию - гравитационно-арочную. Верхняя часть работает преимущественно как тяжелая гравитационная плотина, передавая нагрузку вниз на основание, а нижняя, более узкая часть, изогнутая вверх по течению, работает как арка, передавая давление воды на скальные борта каньона. Это позволило сэкономить огромное количество бетона.
Бетонирование началось в июне 1933 года. Чтобы избежать катастрофического перегрева и растрескивания бетона при застывании (массивные блоки могли остывать годами), была разработана революционная система охлаждения. Внутрь каждого бетонного блока (размером примерно 1.5м х 1.5м) закладывались стальные трубы диаметром 1 дюйм, по которым циркулировала охлажденная речная вода от специального завода по производству льда.
Охлаждение бетона было поэтапным. Сначала циркулировала вода, доводя температуру до приемлемой, затем трубы заполняли охлаждающим раствором хлористого кальция. Только после остывания блока до расчетной температуры трубы заливались цементным раствором. Этот процесс занимал около 6 месяцев на каждый блок и был ключом к монолитности сооружения.
Для доставки бетона от двух специально построенных на месте бетонных заводов к месту укладки использовалась сложная система канатных дорог (кабельных кранов). Краны грузоподъемностью до 20 тонн перемещались по рельсам, проложенным по обеим сторонам каньона, и могли подавать бетон в любую точку стройплощадки с высокой точностью.
Плотина возводилась не монолитным массивом, а отдельными вертикальными колоннами (трапециями), разделенными продольными и поперечными швами. Между колоннами оставались узкие зазоры, которые позже заполнялись цементным раствором под давлением (инъекционные швы) для создания единой конструкции после усадки и остывания бетона.
Высота плотины составляет 221 метр (от основания, а не от уровня реки), толщина у основания - 200 метров, а на гребне - всего 14 метров. Длина по гребню - 379 метров. Всего было уложено около 3.33 миллиона кубометров бетона - достаточно, чтобы построить двухполосную дорогу от Сан-Франциско до Нью-Йорка.
Одновременно с возведением плотины строилось здание электростанции у её основания. Оно спроектировано так, чтобы турбины могли работать при различных уровнях воды в водохранилище (озере Мид). Водозаборные башни высотой 120 метров, расположенные перед плотиной, подают воду к турбинам через огромные напорные трубопроводы диаметром 3.7 метра.
Первоначально на станции было установлено 17 гидроагрегатов: 8 на стороне Невады и 9 на стороне Аризоны. Мощность первых генераторов составляла 82.5 МВт, позже устанавливались более мощные. Турбины типа Фрэнсиса были спроектированы для работы под напором около 180 метров. Первый ток был выдан в октябре 1936 года.
Заполнение озера Мид, крупнейшего искусственного водохранилища в США на момент создания, началось в 1935 году и завершилось только в 1941 году. Его длина составляет около 180 км, объем - 35.2 км3, площадь поверхности - около 640 км2. Создание озера потребовало переселения жителей и переноса железной дороги.
Для пропуска избыточной воды во время паводков плотина оснащена двумя береговыми водосбросами (по одному с каждой стороны), входные порталы которых расположены за водозаборными башнями. Вода по бетонным туннелям диаметром 15.2 метра сбрасывается вниз по течению, минуя электростанцию. Впервые они были использованы в 1941 году.
Интеграция водосбросов в скалы каньона потребовала сложного проектирования. Чтобы избежать эрозии скалы в местах выхода воды, были построены огромные ковши-трамплины и водобойные колодцы, рассеивающие энергию потока. Скорость воды на выходе из туннелей может достигать 50 м/с.
Строительство официально завершилось 1 марта 1936 года, на два года раньше запланированного срока. Официальная церемония открытия состоялась 30 сентября 1935 года при участии президента Франклина Д. Рузвельта. Стоимость строительства составила $49 миллионов (около $880 миллионов в сегодняшних деньгах), и оно было завершено без превышения бюджета.
Плотина стала не только инженерным, но и архитектурным шедевром эпохи Ар-Деко. Архитектор Гордон Кауфманн спроектировае элегантные башни лифтов на гребне, украшенные терраццо и бронзой, монументальные скульптуры крылатых фигур, олицетворяющих "Покорение стихий" (Оскар Хансен), и часы с циферблатами, показывающие время в Аризоне и Неваде.
Одной из малоизвестных особенностей является система вентиляционных шахт внутри тела плотины. Они обеспечивают циркуляцию воздуха и контроль температуры внутри массивной бетонной конструкции даже спустя десятилетия после постройки, предотвращая конденсацию и способствуя долговечности.
Плотина сыграла критическую роль в развитии Юго-Запада США. Она обеспечила надежное водоснабжение для миллионов людей, орошение сотен тысяч гектаров сельхозугодий (особенно в Калифорнийской имперской долине), защиту от разрушительных паводков и стабильное электроснабжение для растущих городов, включая Лас-Вегас и Лос-Анджелес.
Эксплуатация плотины в условиях интенсивного использования и старения потребовала масштабной программы модернизации, начатой в конце XX века. Она включала замену устаревших гидроагрегатов на новые, более мощные и эффективные (сейчас 17 турбин мощностью до 2,080 МВт суммарно), усиление конструкций водосбросов и внедрение современных систем мониторинга и управления.
Модернизация генераторов была особенно сложной. Новые статоры весом свыше 500 тонн доставлялись по узким дорогам через пустыню и опускались в машинный зал через оригинальные шахты с помощью специально сконструированных кранов. Старые генераторы, проработавшие 50 лет, были разобраны и вывезены по частям.
Плотина и озеро Мид стали крупным туристическим центром. Ещё во время строительства её посещали десятки тысяч человек. Сейчас современный визит-центр, смотровые площадки на гребне (доступном для пешеходов) и экскурсии внутрь плотины привлекают около миллиона посетителей в год, несмотря на усиленные меры безопасности после 2001 года.
Уникальной особенностью является наличие автомобильной дороги (Шоссе 93) на гребне плотины, соединявшей Аризону и Неваду. В 2010 году для разгрузки плотины от интенсивного движения и повышения безопасности был открыт новый мост Майка О'Каллагана – Пэта Тиллмана, один из самых высоких арочных мостов в Западном полушарии (высота 270 метров над рекой).
Для контроля состояния плотины используется разветвлённая сеть из сотен датчиков, встроенных в бетон при строительстве. Они измеряют температуру, деформации, напряжения и фильтрацию. Данные постоянно снимаются и анализируются, чтобы гарантировать безопасность и стабильность сооружения. Плотина продолжает незначительно "дышать" под нагрузкой.
Озеро Мид является стратегическим резервуаром воды в засушливом регионе. Его уровень подвержен сильным колебаниям в зависимости от снежного покрова в Скалистых горах и водопотребления. В периоды засухи уровень падает, обнажая когда-то затопленные артефакты (например, город Сент-Томас), что привлекает исследователей и туристов.
Экосистема реки Колорадо ниже плотины значительно изменилась. Регулирование стока устранило паводки, стабилизировало температуру воды (ставшую холоднее из-за забора с глубины озера Мид) и уменьшило поступление наносов. Это повлияло на виды рыб и растения, потребовав мер по сохранению эндемиков, таких как горбатый голавль.
Плотина Гувера стала символом американской инженерной мысли и способности человека преобразовывать природу. Она вдохновила создателей многих других плотин по всему миру. Её конструктивные решения, методы строительства и организации работ (как координировали тысячи рабочих) изучаются до сих пор как классика гидротехнического строительства. Она была признана Национальным историческим памятником в 1985 году.