スプリングクリークダム

スプリングクリークダム
正式名称	スプリングクリークデブリダム
位置	シャスタ・トリニティ国有林 カリフォルニア州シャスタ郡
座標	北緯40°37′47″ 西経122°28′27″ / 北緯40.6298° 西経122.4741° / 40.6298; -122.4741
建設が始まった	1961年; 63年前 （1961年）
オープン日	1963年; 61年前 （1963年）
オペレーター	開拓局
ダムと放水路
押収物	スプリングクリーク
身長	196フィート（60メートル）
長さ	1,110 フィート (340 メートル)
放水路タイプ	制御不能なコンクリートの溢れ
放水路容量	5,260立方フィート/秒（149 m 3 /秒）
貯水池
作成する	スプリングクリーク貯水池
総容量	5,870 エーカーフィート(7,240 ダム3 )
集水域	16平方マイル（41 km 2）
発電所
タービン	90MWフランシス水車2基
設備容量	150MW 180MW（最大）
米国地質調査所地名情報システム: スプリング クリーク ダム

スプリングクリーク・デブリス・ダムは、米国カリフォルニア州シャスタ郡のサクラメント川の支流スプリングクリークにあるアースフィルダムである。1963年に完成したこのダムは、米国開拓局によって管理されており、主にアイアンマウンテン鉱山から発生する強酸性鉱山排水を集めるために使用されている。^[1]ダムは、長さ1マイル（1.6 km）未満のスプリングクリーク貯水池を形成している。スプリングクリークとサウスフォークスプリングクリークは、16平方マイル（41 km ²）の流域から貯水池に流れ込んでいる。^{[2]ダムは、}カリフォルニア州ケズウィック市とケズウィック貯水池のすぐ上流にある。^{[3]この事業は}、セントラルバレープロジェクトのトリニティ川部門 の一部である。^[1]

スプリングクリークダムの主な目的は、旧アイアンマウンテン鉱山からの酸性鉱山排水を集めることだった。この排水はスプリングクリークとその支流をひどく汚染していた。このダムは、何百万人ものカリフォルニア人の主たる水源であるサクラメント川を汚染していたこれらの汚染物質に対処するために建設された。サクラメント川と比較すると流域は小さいが、この川は世界で最も汚染され酸性化した川の一つである。^{[4] [5]}

ダムと貯水池、そして鉱山とその地下に建設されたその他の処理施設により、スプリング クリークの乾燥気候による汚染は最大 95% 削減されました。しかし、問題は主に貯水池からの制御不能な大規模な流出という形で依然として発生しています。1990 年代には、物理​​的にも生物学的にも、ダムの構造的完全性と安全性に関する懸念がいくつか浮上しました。シャスタ湖からの緊急放水は、スプリング クリークの排水路からの大量の酸流出を薄めるために、しばしば数千エーカー フィートの水に相当します。^[5]

アイアンマウンテン鉱山は、少なくともその歴史のある時点ではカリフォルニアで最も生産性の高い銅鉱山であり、^[5] 1879年から1960年代まで、現在のダムサイトの上流にあるスプリングクリークの2つの支流の岸に沿って操業していました。鉱山では、約78万年前の岩層から鉄鉱石、銀、金、硫化銅鉱石、黄鉄鉱を採掘しました。この場所の鉱山の可能性は、1860年に測量士ウィリアム・マギーと入植者チャールズ・カムデンの2人がスプリングクリークの支流の1つに沿って広大な鉄鉱石の鉱床を発見したときに発見されました。1879年には、この場所で銀も発見され、鉱山が始まりました。所有権は1894年にロンドンの会社であるマウンテンマインズ社に移されました。19世紀の終わりには、アイアンマウンテン鉱山はサクラメント川の魚の大量死の原因となったとされています。それにもかかわらず、採掘活動は継続され、1928年までに1日あたり600トンの鉱石が採掘されるようになった。^[4]

アイアンマウンテン鉱山の流出問題は今も続いており、かつては次の​​ように説明されていました。

...[酸性鉱山排水]は、カリフォルニア州のアイアンマウンテン鉱山の問題によって最も鮮明に例証されています。

...この廃棄物の放出により、アイアンマウンテン鉱山の敷地を囲む多くの小川の水生生物が事実上絶滅しました。

...米国でおそらく最大かつ最も困難な酸性鉱山排水問題への取り組みが継続されている。^[6]

-P.アーン・ヴェシリンド。環境汚染の制御、2005

1943年のシャスタダムとその放水池（下流の調整ダム）であるケズウィックダムの建設と1950年の建設により、鉱山から汚染物質を洗い流すサクラメント川の能力が著しく損なわれた。酸性の鉱山排水はスプリングクリークを流れて直接ケズウィック貯水池に流れ込み、汚染された堆積物を堆積させ、水の一部を赤錆びた色合いに変えた。以前は、水はクリークを下って川に流れ込み、太平洋に流れていた。しかし、水が溜まると汚染物質を除去するのが極めて困難になった。1955年から1962年にかけて、この場所で露天掘りが始まった。最盛期には、鉱山から1日あたり鉄5トン、銅650ポンド（290 kg）、亜鉛1,800ポンド（820 kg）が川に排出された。 ^[5]当時、排水路を流れる水は汚染がひどく、貯水ダムであるスプリングクリークダムの建設が必要になった。

スプリング クリーク ダムは 1961 年に着工され、ギボンズ アンド リードという会社が契約を獲得しました。同年 7 月に伐採作業が開始され、 1961 年 9 月 12 日に開拓局によってダムが正式に開通しました。ダムの建設は 1961 年 10 月 20 日に始まり、ダムの堤防が築かれました。堤防は少なくとも部分的にスプリング クリークから浚渫された酸性の堆積物で構成されています。^[7] 同年 11 月 9 日からダムの上流面に敷石が敷かれました。1962 年には、一連の労働ストライキがセントラル バレーのコミュニティに影響を及ぼし、ダムの建設にも影響を及ぼし、同年 5 月 3 日にダムの建設は一時中断されました。6 月 26 日に工事が再開された後、ダムの透水性コア材料がすぐに供給されなくなり、不透水性材料を使用してダムのコアが完成しました。^[8]

最終的にアイアンマウンテン鉱山は閉鎖されましたが、汚染は続き、現在も続いており、1983年にアイアンマウンテン鉱山は国家優先リストに記載されました。^[4]アイアンマウンテン鉱山は、地球上で最も酸性の強い天然水があることで知られており、1990年代初頭に検査されたサンプルは最大で-3.6のpH値を示し、これはバッテリー酸の約100倍の酸性度です。^{[9] [10]}ただし、このpH値は鉱山の内部と近くでのみ確認されており、スプリングクリーク貯水池に流入する水の平均pHは4.12です。^[11]

スプリングクリークダムは、自然排水と酸性鉱山排水の両方の大きな流れにより、ダムで頻繁に制御不能な流出を引き起こしたため、スプリングクリーク流域には「小さすぎる」と後に判断されました。流出した酸性鉱山排水には多くの揮発性成分が含まれており、地球上で最も酸性度の高い自然発生水（つまり実験室ではない水）が含まれています。この問題を改善するために、いくつかの代替案が検討されました。^[12]

• スプリングクリークダムを拡張して、元のサイズの3倍の貯水池を作る: この計画は検討されましたが、費用が7,500万ドルと見積もられたため、実現しませんでした。
• 敷地の部分的な覆土 (カバーリング): アイアン マウンテンの鉱床は浅いと判断されたため、この代替案が検討されました。しかし、山中で亀裂が頻繁に発生するため、この方法は非効率的であり、実施されることはありませんでした。
• 上流のダム建設: この提案は、スプリング クリークの支流であるスリックロック クリークのダムを含め、上流に複数のダムを建設して「流域を 40 パーセント削減」することを要求していました。この計画は実行され、ダムの拡張は不要になりました。
• 廃岩石の除去：鉱山から採掘された岩石は尾鉱山から取り除かれ、圧縮されたセルに廃棄されました。スプリングクリークの別の支流であるボルダークリークでは、酸性度がわずかに低下しました。^[12]

1985年、スプリングクリークダムの基礎部分への水の浸透がダムの決壊の原因となる可能性があることが判明した。この発見から間もなく、1990年代にダムからの鉱山毒素の不定期な流出をめぐる論争が始まった。^[8] 2年後の1992年3月、制御不能で予期せぬ酸性水がダムからスプリングクリークに流れ込んだ。この流出によりケズウィック貯水池がひどく汚染され、カリフォルニア州レディングの水供給が脅かされた。この地域は干ばつに見舞われていたにもかかわらず、汚染を薄めるために、水位が半分しかなかったシャスタ湖から77,000エーカーフィート（95,000 ダム³）の水が放水された。セントラルバレーの農業利用者に切実に必要とされていた水の損失は、1,800万ドルと推定された。

アイアンマウンテン鉱山近くのミネソタフラッツという場所に水処理場が建設され、酸性鉱山排水の pH バランスをとるために石灰が使われています。スリックロッククリークからも水が処理場に回されています。全体として、水中の毒素の 95% 以上が処理プロセスによって除去されます。^[5]処理プロセスには、1 マイルあたり 100 万ドル以上の費用がかかる、約 8.5 マイル (13.7 km) の特殊な耐酸性パイプラインが含まれます。鉱山から直接流れる水のほとんどは pH レベルが 1 に近く、前述の -3.2 の pH は少量しか見つかりません。水は支流の自然流と近くのクリアクリークから回された水によってさらに希釈されますが、酸性水は依然として処理が必要です。^[10]

スプリングクリークはサクラメント川の南東方向に流れる長さ9マイル (14 km) の支流で、およそ16平方マイル (41 km ² ) の土地から水が供給されています。^[3]このクリークはサクラメント川の流域より上のクラマス山脈に源を発し、おおむね南東方向に流れてから南に曲がり、急に西に曲がってスプリングクリーク貯水池に流れ込みます。貯水池から真西に進み、ケズウィック貯水池の支流に直接注ぎます。このクリークは実際には鉱山のそばを流れることはありません。クリークに含まれる酸性の鉱山排水は、実際にはボルダークリークとスリックロッククリークという2つの小さな支流によって運ばれています。前者はアイアンマウンテン鉱山の北側から南東に流れてスプリングクリークに至り、後者は鉱山の南側を排水して南東に流れてスプリングクリークに至ります。サウスフォークスプリングクリークはスプリングクリーク貯水池の西と北を流れる小さな支流ですが、その流域は鉱山から遠く離れているため、酸性鉱山排水は流れ込んできません。^[5]貯水池からの流入量と流出量は非常に不規則で、3月から4月の特定の10日間では毎秒0立方フィート（0 m ³ ）から毎秒約225立方フィート（6.4 m ^{3 ）の範囲です。 [13]}

フラット・クリークは南東に流れる小川で、2つの分岐を経てスプリング・クリークの上流でサクラメント川に注ぐ。この川はミネソタ・フラッツの尾鉱堆積場から汚染された流出水を受けるが、スプリング・クリークほど汚染されておらず酸性度も低い。別の川であるロック・クリークは3つの分岐を経て東に流れ、スプリング・クリークの下流でサクラメント川とケズウィック貯水池に合流する。^[5]

スプリング クリーク ダムは高さ 196 フィート (60 m)、頂部の長さは 1,110 フィート (340 m)、基部の厚さは 1,040 フィート (320 m) です。頂部は海抜 816 フィート (249 m) の高さにあります。貯水池は、満水時および放水路頂部レベルで海抜 795 フィート (242 m) にあります。満水時には、貯水池には 5,870エーカー フィート(7,240  dam ³ ) の水を貯めることができ、水深は約 184 フィート (56 m) です。1 つの放水路は、峡谷の左岸にあるダムの頂部を横切っています。放水路の幅は 25 フィート (7.6 m) で、毎秒5,260 立方フィート (149 m ³ )の水の流れに対応できます。ダムの放水口はダムの基部に位置し、毎秒660立方フィート（19 m ^{3 ）の水の流れに対応できる。 [3]}ダム下流のスプリングクリーク発電所は最大18万キロワットの電力を発電する。

スプリングクリーク発電所はスプリングクリークダムの麓に位置し、実際にはウィスキータウン湖から水が供給されている。ウィスキータウンダムによって形成された湖は、スプリングクリークからサクラメント川に沿って下流に流れるクリアクリークにある。両方の川は東に流れて川に流れ込む。発電所は1964年に完成し、150,000kWの容量で稼働を開始した。容量は後に180,000kWにアップグレードされた。この発電所は2つの独立した発電機を備えたピーク対応の発電所で、運用用の電力を生成し、余剰電力を地元の電力網に配電している。ウィスキータウン湖からの水は、長さ約2.4マイル（3.9km）、直径18.5フィート（5.6m）の導管であるスプリングクリークトンネルを通って迂回される。^[1]

開拓局は発電所の仕様について詳細な報告書を発表している。

発電所には、定格出力 100,000 kVA、力率 0.90 の 13.8kV 発電機 2 台とフランシス水車が設置されている。スプリング クリーク電力導管は、クリア クリークにあるウィスキータウン貯水池からスプリング クリーク発電所に水を運んでいる。スプリング クリーク電力導管の直径は 5.64 メートル (18.5 フィート) から 5.18 メートル (17.0 フィート) まで変化し、長さは約 4.8 km (3.0 マイル) である。電力導管は、トンネル No. 1、No. 2、およびロック クリーク サイフォンから構成されている。2 本の導水管がトンネル No. 2 から発電所へと伸びている。^[1]

–米国開拓局、セントラルバレープロジェクトのトリニティ川部門

スプリング クリーク貯水池は、ダムの背後に形成された人造湖です。この貯水池は主に洪水調節用の貯水池として使用され、5,870エーカー フィート(7,240 ダム³ ) の容量まで満たされることはめったにありません。乾季には、スプリング クリークの水がダムの背後にある小さなよどんだ池に溜まり、汚染された堆積物と酸性の鉱山廃棄物が貯水池のスペースに堆積します。サクラメント川上流のシャスタ ダムからの流量が汚染された水を流すのに十分である場合、貯水池に保持されている水は、放水口からケズウィック貯水池とサクラメント川に放出されます。この運用戦略にもかかわらず、貯水池は最終的に流域には不十分であると判断され、1 回の激しい嵐で満水になる可能性があります。洪水時には、ゲートのないダムの頂上放水路から制御不能な流出水が頻繁にサクラメント川に流れ込みました。その結果、突然の汚染物質の放出で多数の魚が死に、その主なものは1969年に発生した。貯水池からのこの一貫した酸性汚染により、ほとんどの大型魚は、カリフォルニア州レッドブラフ近郊のサクラメント川にあるレッドブラフ分水ダムの下流で産卵する。^[14]

^{スプリング クリーク ダムは、スプリング クリーク貯水池から最高毎秒 5,920 立方フィート (168 m 3} ) の水を、頂放水路と放水口から放出できる。放水路はダムの左岸の標高 795 フィート (242 m) から始まり、ダム面を垂直に約 184 フィート (56 m) 下って静水盆に入り、スプリング クリークに流れ込んでサクラメント川に注いでいる。幅約 25 フィート (7.6 m) で、毎秒 5,260 立方フィート (149 m ³ ) の水を流すことができる。放水口は放水路よりはるかに低い標高からダムを貫通するトンネルで、導管は暗渠出口で終わる。この設計は雨水排水路ではよく見られるが、ダムではほとんど見られない。放水施設の最大容量は毎秒660立方フィート（19m3）である。^{[ 3]}

• カリフォルニア州のダムと貯水池の一覧
• アメリカ合衆国開拓局のダム一覧

• スーター、グレン W.水生毒性学と環境運命、196 ページ。ASTM インターナショナル、1989
• Westの連邦補足書、第1シリーズ、1253および1261ページ。カリフォルニア大学、1998年。
• ジャーナル、988、991–993ページ。アメリカ水道協会、1965年。
• ヒンチフ、デイブ。スプリングクリークデブリダムの性能パラメータ。開拓局、1997年。
• ヴァレロ、ダニエル A. 『失われたパラダイム』、342～344 ページ。バターワース・ハイネマン、2005 年。
• 国際水理学研究協会。環境および沿岸水理学、21～24ページ（スプリングクリークダムのセクション）。アメリカ土木学会、1997年。

• スプリング クリーク、アイアン マウンテン鉱山、スプリング クリーク ダムの NOAA 写真ギャラリー
• EPA アイアンマウンテン鉱山のケーススタディ
• アイアンマウンテン鉱山スーパーファンドサイトからの酸性流出 2008-10-06ウェイバックマシンにアーカイブ
• 北カリフォルニアの魚類、野生生物、レクリエーションに対する干ばつの影響（スプリングクリークダムセクション）2011-07-28 にWayback Machineでアーカイブ
• アイアン マウンテン鉱山とスプリング クリーク流域の写真ツアー
• スプリングクリーク発電所の性能データは、2009-05-14 にWayback Machineにアーカイブされています。
• トリニティ川支部の歴史