سد سبرينغ كريك

كان منجم آيرون ماونتن، الذي يُعدّ أكثر مناجم النحاس إنتاجية في كاليفورنيا في مرحلة ما من تاريخه، ^{[ 5 ]} يعمل على ضفاف رافدين من روافد نهر سبرينغ كريك، أعلى موقع السد الحالي، من عام 1879 إلى ستينيات القرن العشرين. استخرج المنجم خام الحديد والفضة والذهب وخام كبريتيد النحاس والبيريت من تكوين صخري يعود تاريخه إلى حوالي 780,000 عام. اكتُشفت إمكانية إنشاء منجم في الموقع عام 1860، عندما اكتشف رجلان، هما المساح ويليام ماجي والمستوطن تشارلز كامدن، رواسب واسعة من خام الحديد على طول أحد روافد نهر سبرينغ كريك. وفي عام 1879، اكتُشفت الفضة أيضًا في الموقع، وبدأ العمل في المنجم. نُقلت ملكية المنجم إلى شركة ماونتن ماينز المحدودة، وهي شركة مقرها لندن ، عام 1894. وفي أواخر القرن التاسع عشر، وُجهت اتهامات لمنجم آيرون ماونتن بالتسبب في نفوق أعداد كبيرة من الأسماك في نهر ساكرامنتو . ومع ذلك، استمر نشاط التعدين، وبحلول عام 1928، كان يتم استخراج 600 طن من الخام من الموقع يوميًا. ^{[ 4 ]}

وُصفت مشكلة جريان المياه من منجم آيرون ماونتن، التي لا تزال مستمرة، ذات مرة على النحو التالي:

...[إن تصريف المياه الحمضية من المناجم] يتجلى بوضوح من خلال المشاكل التي حدثت في منجم آيرون ماونتن في كاليفورنيا.

...أدى إطلاق هذه النفايات إلى القضاء شبه التام على الحياة المائية في العديد من الجداول المحيطة بموقع منجم آيرون ماونتن.

...يستمر العمل على ما يُحتمل أن يكون أكبر وأصعب مشكلة لتصريف المياه الحمضية من المناجم في الولايات المتحدة. ^{[ 6 ]}

-ص. آرني فيسيليند. مكافحة التلوث البيئي 2005

أدى بناء سد شاستا وسد كيسويك (سد تنظيم التدفق الواقع أسفله) في عامي 1943 و1950 على التوالي، إلى إضعاف قدرة نهر ساكرامنتو على تصريف الملوثات من المنجم بشكل كبير. تدفقت مياه الصرف الحمضية من المنجم بحرية عبر جدول سبرينغ كريك مباشرةً إلى خزان كيسويك، مما أدى إلى ترسب الرواسب الملوثة وتحويل لون جزء من المياه إلى لون أحمر صدئ. في السابق، كانت المياه تستمر في التدفق عبر الجدول إلى النهر، ومن ثم إلى المحيط الهادئ . إلا أن تجمع المياه جعل إزالة الملوثات أمرًا بالغ الصعوبة. من عام 1955 إلى عام 1962، بدأ التعدين السطحي في الموقع. في ذروة نشاطه، كان المنجم يُصرّف 5 أطنان من الحديد ، و 290 كيلوغرامًا من النحاس ، و 820 كيلوغرامًا من الزنك إلى الجدول يوميًا. ^{[ 5 ]} بحلول ذلك الوقت، كانت المياه المتدفقة أسفل المصرف ملوثة لدرجة أنها استلزمت بناء سد احتجاز، وهو سد سبرينغ كريك.  

بدأ بناء سد سبرينغ كريك عام ١٩٦١، عندما مُنحت شركة جيبونز آند ريد عقد المشروع. وبدأت عمليات إزالة العوائق في يوليو من العام نفسه، وافتتح مكتب الاستصلاح السد رسميًا في ١٢ سبتمبر ١٩٦١. وبدأ تشييد السد في ٢٠ أكتوبر ١٩٦١، بوضع سد ترابي، يتكون جزئيًا على الأقل من رواسب حمضية جُرفت من سبرينغ كريك. ^{[ ٧ ]} وُضعت الصخور على واجهة السد العلوية بدءًا من ٩ نوفمبر من العام نفسه. وفي عام ١٩٦٢، أثرت سلسلة من الإضرابات العمالية على المجتمعات في الوادي الأوسط، مما أثر أيضًا على بناء السد، الذي توقف مؤقتًا في ٣ مايو من العام نفسه. وبعد استئناف العمل في ٢٦ يونيو، نفدت مواد اللب النفاذة اللازمة للسد سريعًا، فاستُخدمت مواد غير نفاذة لإكمال لب السد. ^{[ ٨ ]}

أُغلق منجم آيرون ماونتن في نهاية المطاف، لكن التلوث استمر ولا يزال مستمرًا، وفي عام 1983، أُدرج منجم آيرون ماونتن ضمن قائمة الأولويات الوطنية . ^{[ 4 ]} يُعرف منجم آيرون ماونتن بأنه يحتوي على أعلى نسبة حموضة طبيعية في المياه على وجه الأرض، حيث وصلت قيمة الرقم الهيدروجيني في عينات المياه إلى -3.6 عند اختبارها في أوائل التسعينيات، أي ما يعادل 100 ضعف حموضة حمض البطاريات تقريبًا . ^{[ 9 ] [ 10 ]} مع ذلك، لا توجد هذه القيمة للرقم الهيدروجيني إلا داخل المنجم وبالقرب منه، إذ يبلغ متوسط ​​الرقم الهيدروجيني للمياه الداخلة إلى خزان سبرينغ كريك 4.12. ^{[ 11 ]}

وُصِف سد سبرينغ كريك لاحقًا بأنه "غير مناسب" لحوض تصريف مياه سبرينغ كريك، حيث تسببت التدفقات الكبيرة لكل من مياه الصرف الطبيعية ومياه الصرف الحمضية من المناجم في حدوث انسكابات متكررة لا يمكن السيطرة عليها عند السد. تحتوي هذه الانسكابات على العديد من المكونات المتطايرة الموجودة في مياه الصرف الحمضية من المناجم، والتي تشمل أكثر المياه حمضيةً الموجودة بشكل طبيعي (أي ليست في المختبر) على وجه الأرض. وقد نُظِر في عدة بدائل لمعالجة هذه المشكلة: ^{[ 12 ]}

• توسيع سد سبرينغ كريك لإنشاء خزان مياه ثلاثة أضعاف حجمه الأصلي: تم النظر في هذه الخطة، ولكن لم يتم تنفيذها أبدًا، حيث تم تقدير تكلفتها بـ 75 مليون دولار أمريكي .
• التغطية الجزئية للموقع: تبين أن جسم الخام في جبل آيرون ضحل، لذا تم النظر في هذا الخيار. إلا أن كثرة الشقوق المتكررة في الجبل جعلت هذا الخيار غير فعال، فلم يتم تنفيذه أيضاً.
• بناء السدود في أعلى النهر: اقترح هذا المشروع بناء عدة سدود في أعلى النهر من شأنها "تقليص مساحة مستجمع المياه بنسبة 40%"، بما في ذلك سد على جدول سليكروك، أحد روافد جدول سبرينغ. وقد تم تنفيذ هذه الخطة، مما ألغى الحاجة إلى توسيع السد.
• إزالة الصخور النفايات: أُزيلت الصخور المستخرجة من المنجم من أكوام المخلفات ووُضعت في خلية مضغوطة. وفي بولدر كريك، وهو رافد آخر لسبرينغ كريك، انخفض مستوى الحموضة قليلاً. ^{[ 12 ]}

في عام ١٩٨٥، تبيّن أن تسرب المياه إلى أساسات سد سبرينغ كريك قد يتسبب في انهياره. وبعد فترة وجيزة من هذا الاكتشاف، بدأت في التسعينيات جدلاً واسعاً حول التسربات غير المنتظمة للمواد السامة الناتجة عن التعدين من السد. ^{[ ٨ ]} وبعد عامين، في مارس ١٩٩٢، تدفقت مياه حمضية بشكل مفاجئ وغير مُسيطر عليه من السد إلى أسفل سبرينغ كريك. وقد لوّث هذا التسرب خزان كيسويك بشدة، وهدّد إمدادات المياه لمدينة ريدينغ بولاية كاليفورنيا . وعلى الرغم من معاناة المنطقة من الجفاف، تمّ إطلاق ٧٧ ألف فدان قدم (٩٥ ألف ^قدم مكعب ) من المياه من بحيرة شاستا ، التي كانت نصف ممتلئة فقط، لتخفيف التلوث. وقُدّرت خسائر المياه، التي كانت في أمسّ الحاجة إليها من قِبل المزارعين في الوادي الأوسط، بنحو ١٨ مليون دولار أمريكي. 

أُنشئت محطة لمعالجة المياه في موقع يُسمى مينيسوتا فلاتس بالقرب من منجم آيرون ماونتن، حيث استُخدم الجير لموازنة درجة حموضة مياه الصرف الحمضية للمنجم. كما تُحوّل المياه من جدول سليكروك إلى موقع المعالجة. وبشكل عام، تُزال أكثر من 95% من السموم الموجودة في المياه من خلال عملية المعالجة. ^{[ 5 ]} وتشمل عملية المعالجة ما يقارب 13.7 كيلومترًا (8.5 ميل) من الأنابيب المتخصصة المقاومة للأحماض، بتكلفة تزيد عن مليون دولار أمريكي للميل الواحد. معظم المياه المتدفقة مباشرة من المنجم لها درجة حموضة قريبة من 1؛ أما درجة الحموضة -3.2 المذكورة سابقًا فتوجد بكميات ضئيلة فقط. وتُخفف المياه بشكل إضافي بفعل التدفق الطبيعي في الروافد والمياه المحولة من جدول كلير كريك المجاور ، ومع ذلك، لا تزال المياه الحمضية بحاجة إلى معالجة. ^{[ 10 ]} 

تقع محطة توليد الطاقة في سبرينغ كريك عند قاعدة سد سبرينغ كريك، وتُغذى في الواقع بتدفق مياه بحيرة ويسكيتاون . تقع البحيرة، التي تشكلت بفعل سد ويسكيتاون، على نهر كلير كريك، وهو مجرى مائي يقع أسفل نهر ساكرامنتو من سبرينغ كريك. يصب كلا المجرىين شرقًا في النهر. اكتمل بناء المحطة وبدأت عملياتها في عام 1964، بقدرة 150,000  كيلوواط. رُفعت القدرة لاحقًا إلى 180,000  كيلوواط. تُعد المحطة محطة توليد طاقة احتياطية ، مزودة بمولدين منفصلين، لتوليد الطاقة اللازمة للتشغيل وتوزيع الطاقة الفائضة على شبكة الكهرباء المحلية. تُحوّل مياه بحيرة ويسكيتاون عبر نفق سبرينغ كريك، وهو قناة يبلغ طولها حوالي 3.9 كيلومتر (2.4 ميل) وقطرها 5.6 ​​متر (18.5 قدم) . ^{[ 1 ]}  

يقدم مكتب الاستصلاح تقريراً مفصلاً عن مواصفات محطة توليد الطاقة:

تضم محطة توليد الطاقة مولدين كهربائيين بقدرة 13.8 كيلوفولت لكل منهما، تبلغ قدرة كل منهما 100,000 كيلوفولت أمبير، ومعامل قدرة 0.90، بالإضافة إلى توربينات فرانسيس. ينقل خط أنابيب سبرينغ كريك المياه من خزان ويسكيتاون، الواقع على نهر كلير كريك، إلى محطة سبرينغ كريك لتوليد الطاقة. يتراوح قطر خط أنابيب سبرينغ كريك بين 5.64 متر (18.5  قدم) و5.18 متر (17.0  قدم)، ويبلغ طوله حوالي 4.8  كيلومتر (3.0  ميل). يتكون خط الأنابيب من النفقين رقم 1 ورقم 2، بالإضافة إلى سيفون روك كريك. تنطلق قناتان مزدوجتان من النفق رقم 2 باتجاه محطة توليد الطاقة. ^{[ 1 ]}

– مكتب استصلاح الأراضي الأمريكي ، قسم نهر ترينيتي التابع لمشروع الوادي الأوسط

خزان سبرينغ كريك هو بحيرة اصطناعية تشكلت خلف السد. يُستخدم الخزان في الغالب لتخزين مياه الفيضانات، ونادرًا ما يمتلئ بكامل سعته البالغة 5870 فدانًا قدمًا (7240 ^قدمًا مكعبًا ) . خلال موسم الجفاف، تتجمع مياه سبرينغ كريك في بركة صغيرة راكدة خلف السد، مما يؤدي إلى ترسب الرواسب الملوثة ومخلفات التعدين الحمضية في الخزان. عندما تكون تدفقات المياه من سد شاستا ، الواقع أعلى نهر ساكرامنتو ، كافية لطرد المياه الملوثة، تُطلق المياه المحتجزة في الخزان عبر منافذ التصريف إلى خزان كيسويك ونهر ساكرامنتو. على الرغم من استراتيجية التشغيل هذه، اعتُبر الخزان في نهاية المطاف غير كافٍ لحوض التصريف، ويمكن أن يمتلئ بكامل سعته بفعل عاصفة شديدة واحدة. غالبًا ما تتدفق كميات هائلة من المياه بشكل غير قابل للسيطرة إلى نهر ساكرامنتو أثناء الفيضانات، عبر مفيض قمة السد، الذي يفتقر إلى البوابات. ونتيجة لذلك، حدثت حالات نفوق جماعي للأسماك خلال هذه التسريبات المفاجئة للملوثات، وكان أحدها حدثًا رئيسيًا في عام 1969. وبسبب هذا التلوث الحمضي المستمر من الخزان، فإن معظم الأسماك الكبيرة تتكاثر في اتجاه مجرى سد تحويل ريد بلاف ، وهو سد يقع أيضًا على نهر ساكرامنتو بالقرب من ريد بلاف، كاليفورنيا . ^{[ 14 ]} 

يستطيع سد سبرينغ كريك تصريف ما يصل إلى 168 مترًا مكعبًا من ^الماء في الثانية من خزان سبرينغ كريك، عبر مفيض قمة السد ومحطة تصريف. يبدأ المفيض من الضفة اليسرى للسد على ارتفاع 242 مترًا ، وينحدر رأسيًا لمسافة 56 مترًا تقريبًا على واجهة السد إلى حوض تهدئة، قبل أن يصب في سبرينغ كريك ثم في نهر ساكرامنتو. يبلغ عرضه حوالي 7.6 مترًا ، ويمكنه استيعاب 149 مترًا مكعبًا في ^{الثانية} . تخترق محطة التصريف السد من ارتفاع أقل بكثير من ارتفاع المفيض؛ وتنتهي عند مخرج قناة تصريف ، وهو تصميم شائع في مصارف مياه الأمطار ولكنه نادر في السدود، عند قاعدة السد. تبلغ السعة القصوى لمحطة التصريف 19 مترًا ^مكعبًا في الثانية. ^{[ 3 ]}