サーモンクリークダム

サーモンクリークダム、アラスカ
アラスカ州ジュノーのサーモンクリークダムの航空写真
アラスカ州サーモンクリークダムの位置
正式名称	サーモンクリークダム
位置	ジュノー、アラスカ州、アメリカ合衆国
座標	北緯58°20′30″ 西経134°24′05″ / 北緯58.34167° 西経134.40139° / 58.34167; -134.40139
建設が始まった	1913年7月24日
オープン日	1914年8月13日
所有者	アラスカ電力公社(AEL&P)
オペレーター	AEL&P
ダムと放水路
ダムの種類	定角コンクリートアーチダム
身長	175フィート（53メートル）
長さ	645フィート（197メートル）
幅（ベース）	上部6.5フィート（2.0メートル）、底部47.5フィート（14.5メートル）
貯水池
作成する	サーモンクリーク貯水池
総容量	18,000エーカーフィート（22,000,000 m 3）
集水域	7.5平方マイル（19 km 2）
表面積	192エーカー（78ヘクタール）
発電所
オペレーター	AEL&P
委託日	1914
設備容量	6.7MW
年間発電量	29.5GWh
多目的使用

サーモンクリークダムは、アラスカ州ジュノーの北西3マイル（5 km）にあるサーモンクリークにあるコンクリートアーチダムです。1914年に建設されたこのダムは、世界初の定角アーチ可変半径ダムです。建設以来、世界中で100を超える同様のダムが建設されました。^[1]このダムは、 2022年にアメリカ土木学会によって国定歴史土木工学ランドマークに指定されました。 ^[2]

このダムはアラスカ・ガスティノー鉱業会社によって鉱山事業の電力需要を満たすために建設された。 ^{[3]このダムは}水力発電、ジュノー市の飲料水源、養殖、漁業に完全に機能し続けている。建設時には、ダムに定アーチ設計を採用したことで、建設に必要なコンクリートが少なくなり、コストが 20% 削減された。初期段階で建設された 2 つの水力発電所 (1 つは上層階、もう 1 つは下層階) のうち、後者は古い発電所の隣に新しい発電所が建設された後もまだ使用されており、ジュノー市のエネルギー需要の 10% を生産している。建設当時、ダムと 2 つの発電所は工学上の驚異と考えられていた。^{[3] [4]どちらも}アラスカ電力会社(AEL&P)によって運営および保守されている。^[5]

ダムは、サーモンクリーク貯水池から南西に3マイル (4.8 km) 流れ、ガスティノー水路に至る、森林に覆われた風光明媚なサーモンクリークの狭い谷間に建設されました。ダム ( USGSマップではジュノー B-2 と表示) は、アラスカ ガスティノー鉱業会社によって特別に建設されたケーブルカーの終点に位置しています。ケーブルカーは、ダムと関連発電所の建設に必要な資材を運搬するために建設されました。電力供給は、南に 6 マイル (9.7 km) 離れたシープクリークの鉱山に向けられました。ただし、サーモンクリークダムの麓にある上部発電所まで 3 マイル (4.8 km) の道路が AEL&P によって建設されていましたが、現在は廃止されています。^{[6] [7] [8]}

クリークは流域内で長さ3マイル（4.8 km）流れ、分水嶺は1.5マイル（2.4 km）、尾根線は2.2マイル（3.5 km）である。川床は大きな砂利と岩盤の基質を持ち、ダムの下流では勾配が緩やかになる。川の平均幅は30フィート（9.1 m）、水深は約1.5フィート（0.46 m）である。^[9]流域は海抜980フィート（300 m）以上の急勾配の丘陵に囲まれている。ダムからジュノー市までの距離は2.9マイル（4.7 km）、ジュノー港までの距離は3.2マイル（5.1 km）、ジュノー港水上機基地までの距離は3.4マイル（5.5 km）である。^[10]

ローマ時代には、水圧に耐え、石積みの継ぎ目を保持する手段として、湾曲したダム（アーチダム）を建設する理論が知られていました。^[11]しかし、19世紀のダム建設のシナリオを支配した石積みアーチダムの背景と、ダム建設のためのコンクリート技術の導入により、アーチダムの構造設計は、建設資材の使用、とりわけ建設コストを最小限に抑えるために、経済的進化の中で劇的な変化を遂げました。基本的に、アーチダムは上流に向かって湾曲した構造であり、水圧は谷の側面に直接伝達されるか、コンクリートの橋台を介して間接的に伝達されます。^{[11] [5]}理論的には、このようなアーチダムのV字谷の理想的な定角アーチは、曲率の中心角が133°です。この理論により、「定角」（または可変半径）アーチダムが開発され、設計も薄型になりました。この理論は、北米でいくつかのダム、特にアラスカで1913年に建設されたサーモンクリークダムで最初に提唱され、1914年に完成しました。^{[11] [5]}この点では、アラスカ・ガスティノー鉱山会社で鉱業に永続的な影響を与えた鉱山技師バートレット・リー・セインは、元フットボールチームメイトの助けを借りて、この薄いアーチダムの設計を導入するのに重要な役割を果たしました。^{[12] [13] [14] [15]}ラース・ヨルゲンセンは、一定のアーチダムの特定の最初の設計を発展させました。^[16]しかし、AEL＆Pは、サーモンクリークダムの設計を当時の主任技師ハリー・L・ワレンバーグに帰しています。このようなダムを建設するアイデアは、ダム建設用の建設資材の使用を節約するために約30年前に考え出されていました。しかし、この概念が地上で変革されたのは、1913年に先駆的な鉱山技術者であるタネによってでした。^{[11] [14] [15]}

アーチダムの設計では、2 つの基本的な形状が採用されています。これらは、定半径アーチと定角アーチであり、後者の設計の方が複雑です。単一半径アーチとしても知られる定半径アーチ設計では、ダムの形状は円筒形で、上流面は垂直で、下流面は傾斜しています。^[13]定角アーチ設計には、可変半径アーチもあります。この設計では、中央の開口角は一定ですが、アーチ半径は基部から頂部に向かって増加します。この頂部に向かう増加は、峡谷の峡谷幅の増加に比例します。さらに、定アーチ設計の理論によれば、ダムの基部でのアーチ作用が基部に最大の圧力をかけます。特に、V 字型の峡谷は、このタイプのダムを建設するための理想的な特徴と考えられています。この設計は、定半径アーチ設計とは対照的に、建設資材の使用を大幅に節約します。このコンセプトを考案したラース・R・ヨルゲンソンは、ダムの最も経済的な設計は、最小量のコンクリートで、最適な開口角133.6°で得られることを証明した。^[13]この設計は、いくつかの修正を加えてサーモンクリークダムに適用され、底部の半径147.5フィート（45.0メートル）、頂部の半径331フィート（101メートル）まで変化する一定の開口角113°で設計された。^[13]

ダム建設予定地の峡谷の「V」字型の形状は、サーモンクリーク建設予定地にこのタイプのダムを建設するのに理想的であると判断された。^[12]

貯水池の縁の状況に基づいて1平方フィートあたり10トン（500 kPa）の氷圧が考慮され、設計は1平方フィートあたり20トン（1,000 kPa）の氷圧についても確認されました。後者の場合、結果として生じる圧縮値におけるコンクリートの安全率は5で安全であると考えられました。^[12]ダムは基底幅47.5フィート（14.5 m）（ある資料では幅37.5フィート（11.4 m）とも記載されています）に設計され、ダム高168フィート（51 m）を超えると上部の幅6.5フィート（2.0 m）（ある資料^[6]では幅6フィート（1.8 m）とも記載されています）に細くなります。ダムの基部の地質条件もダムの種類を決定づけた。アーチダムの基礎を大規模な掘削に頼らずに築くために、幅75フィート（23メートル）の平坦な岩盤が利用可能であった。^[12]岩の傾斜も、平坦な基部の上流側と下流側の両方で急であった。堤防から堤防までの天端の長さは640フィート（200メートル）。^[13]ダムは、満水位で約18,000エーカーフィート（22,000,000 m ^{3 ）の貯水量を想定しており、水深が25フィート（7.6メートル）のときは445エーカーフィート（549,000 m 3}）になる。直径4フィート（1.2メートル）の鋼鉄製排水管をダムの中央基部に余水路として埋め込むことが提案された。ダムの頂上標高は海抜343フィート（105メートル）に計画された。貯水池の水は192エーカー（78ヘクタール）の面積に広がり、排水される集水域は7.5平方マイル（19平方キロメートル）である^。 [ ^17]

同時に、貯水池の水から鉱業用の電力を生成するために2つの発電所が計画されました。ダムの下流約1マイル（1.6 km）にある3MWの上部発電所と、ガスティノー海峡の岸近くにある3MWの下部発電所です。^{[5] [18] [19]}サーモンクリークに採用された可変半径タイプのダムの形状は、特に米国西部の多くの高大ダムの標準となりました。国立科学財団のSimScienceプロジェクトの記事では、次のように述べられています。^[1]

上流側の膨らみは、橋台付近のより強い湾曲した下部アーチによるアンダーカットを相殺する役割を果たし、一方、顕著な下流側の土台は、上流側の土台部分の引張応力を軽減しました。この新しい設計の完全な実現は、ダム全体をコンクリートで建設することによって可能になりました。

— シムサイエンス

コンクリートアーチダムと2つの発電所の計画に基づき、1912年5月に建設が開始されました。^[5]最初に、サーモンクリークとガスティノー水路の合流点の岸に下部発電所の建設が開始され、1913年3月にここから鉱山まで送電線が敷設され、1913年4月にダムの建設が開始されました。^[5]ダムの建設施設は上流に設置され、破砕工場で岩を破砕して骨材（細粒と粗粒）が製造されました。骨材は設計された割合でセメントと少量の石灰と混合され、ダムに打設するコンクリートが製造されました。最初のコンクリートは1913年7月14日にダムに投入された。ダムは13ヶ月をかけて1914年8月13日に完成した。54,000立方ヤード（41,000 m ³ ）のコンクリートがダムに投入された。コンクリートは1日あたり400立方ヤード（310 m ³ ）の割合で投入された。 ^{[5] [12]}

1912年から1914年にかけて、ダムによって作られた貯水池に貯められた水を利用するために2つの発電所が建設されました。最初の発電所である上部発電所「発電所2」は、ダムの1マイル（1.6 km）下に位置し、 600フィート（180 m）の水頭でそれぞれ稼働する1.5MWのユニット2台が設置されていました。この発電所からの放水は、長さ10,000フィート（3,000 m）の発電水路を通って、ガスティノー水路の岸にある「発電所1」という2番目の発電所に送られました。この場所の発電所にも、500フィート（150 m）の水頭でそれぞれ稼働する1.5MWのユニット2台がありました。したがって、2つの発電所からの合計発電量は6,000kW（8,000馬力）でした。 1916年、2つの発電所の平均負荷は5,187馬力（3,868kW）でした。海岸沿いの発電所1の近くには、オフィスビル、機械工場、製材所、食堂、スタッフの住宅施設も建設されました。^{[5] [19]}

完成以来、ダムと2つの発電所は多くの修復措置を経てきました。発電所2号館は1923年に火災で被害を受けました。1935年に修復されました。最終的に1998年に放棄されました。^{[5] [3]}

老朽化に伴い、ダムも改修が必要となり、1967年に工事が行われた。劣化したコンクリートは除去され、ダム本体は再グラウトされ、ダムの上流面の上部45フィート（14メートル）に高強度コンクリートの層が設けられた。^{[5] [3]}

下部発電所も大規模な改修工事を受けたが、運営と保守のコストが高かったため1974年12月に閉鎖された。1984年に古い発電所に隣接して6.7MWの発電能力を持つ新しい発電所が建設された。^{[5] [3]}

このプロジェクトは当初、鉱業の需要を満たすための水力発電のために建設されましたが、長年にわたり、発電、飲料水、漁業の利点を備えた多目的貯水池へと進化しました。^[5]

修復されたダムと下院議事堂敷地内の新しい発電所施設は現在完全に機能している。発電所の発電能力は年間29.5GWhで、ジュノーの電力需要の約10%を占める。アラスカ電力会社がシステムの運営と保守を行っている。^[5]

サーモン クリーク貯水池は、アラスカ電力会社 (AEL&P) と共同で提供される二次飲料水源です。水は、海抜近くにあるサーモン クリーク発電所の近くから引かれています。発電所からの排水は、水処理プラントにポンプで送られ、膜ろ過、塩素処理、ソーダ灰による pH とアルカリ度の調整が行われてから、配水システムに供給されます。このシステムは、2015 年にジュノー市自治区 (CBJ) によって運用開始されました。貯水池は塩素接触タンクとしても使用されており、ここで塩素を加えて浄化し、病原体と反応する時間を与えてから、市に供給されます。ただし、この水源は季節的に濁度が高くなる可能性があり、また、発電機ユニットの年間メンテナンスによる中断もあります。このシステムは、2,000,000 米ガロン (7,600 m ³ ) の水を供給できます。水資源は一般的に汚染されておらず、 EPAとアラスカ州環境保全局（ADEC）が定めた飲料水基準を満たすかどうか、毎月水質の監視と検査が行われています。 ^{[20] [21]}

1880年、リチャード・ハリスとジョー・ジュノーが（金鉱探査のために初めてこの地域を訪れた際に）サーモン・クリークと名付けた。地元の人々はそれを「ドッグ・サーモン」を意味するティルヒニと呼んだ。これはアラスカのティンギット・インディアンが使っていた先住民の名前で、この名前はいくつかの初期の地形図にも示されている。^[7] 1917年、アラスカ魚類野生生物保護区の支援を受けて、5万匹の稚魚（孵化したばかりの小さな若い魚）を貯水池に放流し、サーモン・クリーク貯水池での魚の繁殖が確立された。アラスカ魚類野生生物保護区はジュノーに孵化場を維持していた。これは貯水池のサーモンの魚の繁殖に役立った。湖が釣りに開放された頃には、魚は6インチ（150 mm）の大きさで、6～8インチ（150～200 mm）のフライで釣れたと報告されている。^[22]サーモン・クリーク貯水池は現在、一年中餌釣りに開放されている。サーモンの種類は多種多様である。確認されている魚種としては、ドリー・ヴァーデン、カワマス、淡水マス、サケ科、シロザケ、ギンザケなどがある。^[23]

ウィキメディア・コモンズには、サーモン・クリーク・ダムに関連するメディアがあります。

• 定角アーチダム
• AEL&P - ページ 8–12 サーモン クリーク ダム
• FERC 許可文書