سد كريستال سبرينغز

سد كريستال سبرينغز هو سد خرساني جاذبي شُيّد عبر نهر سان ماتيو في مقاطعة سان ماتيو، بولاية كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية. يحجز السد المياه في وادٍ متصدع ناتج عن صدع سان أندرياس، مُشكّلاً خزان كريستال سبرينغز . يقع السد على بُعد حوالي 340 مترًا (1100  قدم) شرق الصدع. وتملكه وتُشغّله هيئة المرافق العامة في سان فرانسيسكو ، ويُخزّن مياه الشرب لمدينة سان فرانسيسكو . يبلغ ارتفاع السد الحالي 44 مترًا (145  قدمًا) وطول قمته 180 مترًا (600  قدم).

كان هذا أول سد خرساني ضخم يُبنى في الولايات المتحدة. عند اكتماله عام ١٨٨٩، أصبح أكبر هيكل خرساني في العالم وأطول سد في الولايات المتحدة. أشارت مراجعة أجرتها الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE) ومعهد المهندسين المدنيين في بريطانيا العظمى عام ٢٠٢٤ إلى أنه يُرجح أن يكون أقدم سد خرساني ضخم في العالم. ^{[ ١ ]} أثرت تقنيات البناء المستخدمة في السد، بما في ذلك غسل الركام والوصلات المتداخلة، على تطوير سدود الجاذبية اللاحقة، مثل سد هوفر وسد غراند كولي . في ديسمبر ٢٠٢٣، اعترفت به الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين كمعلم تاريخي وطني للهندسة المدنية.

خضع السد لعمليات إصلاح وتحسين متعددة طوال فترة وجوده، ونجا من زلزال سان فرانسيسكو عام 1906 وزلزال لوما بريتا عام 1989 بأقل قدر من الأضرار.

تأسست شركة سبرينغ فالي ووتر ووركس ، وهي شركة مرافق خاصة قامت لاحقًا بتطوير سد كريستال سبرينغز، عام 1858 لتزويد مدينة سان فرانسيسكو الساحلية سريعة التوسع بمصدر مياه موثوق. تحت قيادة جورج إنسين، أحد كبار ملاك الأراضي ، سرعان ما احتكرت الشركة سوق المياه في سان فرانسيسكو. ^{[ 3 ] [ 4 ]} وإدراكًا منها أن أي مصدر مياه محتمل يجب أن يأتي من خارج حدود المدينة القاحلة طبيعيًا، اتجهت إنسين نحو مقاطعة سان ماتيو المجاورة ، بما فيها من جبال وجداول غير مطورة إلى حد كبير. على مدى العقود الثلاثة التالية، أنشأت شركة سبرينغ فالي ووتر ووركس مجموعة متنوعة من القنوات والسدود والأنفاق لربط مستجمع مياه وادي سان أندرياس بسان فرانسيسكو. مع ذلك، ظلت هناك رغبة في إنشاء خزان أكبر لضمان حصول سان فرانسيسكو على مصدر مياه أكثر موثوقية على المدى الطويل. ^{[ 1 ]}

هيرمان شوسلر ، مهاجر ألماني انتقل إلى كاليفورنيا عام 1864 كمهندس مدني، سرعان ما ترقى في المناصب ليصبح كبير مهندسي شركة سبرينغ فالي للمياه. وإدراكًا منه للرغبة المتزايدة في إنشاء خزان مائي، شجع شوسلر الشركة على الاستحواذ على أكبر قدر ممكن من أراضي مستجمعات المياه. وبحلول الوقت الذي بدأ فيه شوسلر بالتفكير في إنشاء سد لحجز مياه سان ماتيو كريك ، كانت الشركة قد استحوذت بالفعل على أكثر من 100,000 فدان (40,000 هكتار) من الأراضي المميزة في جميع أنحاء شبه جزيرة سان فرانسيسكو . ^{[ 1 ]} 

كان لموقع السد المقترح مزايا وعيوب: فهو يقع في وادٍ يبلغ طوله 210 أمتار (700 قدم) تشكل بفعل جدول سان ماتيو، وترتفع جدرانه الصخرية الرملية لأكثر من 61 مترًا (200 قدم) من قاع الجدول. ويحيط السد بوادٍ أكبر يمتد شرقًا وغربًا منه. وقد أدى التصميم الأولي لشوسلر إلى تكوين بحيرة يبلغ طولها حوالي 14 كيلومترًا (9 أميال ) . وأظهرت الاختبارات الجيولوجية التي أُجريت باستخدام تقنيات الحفر أن الوادي مناسب لبناء السد: فأساسه من الحجر الرملي الصلب الخالي من الشقوق أو الصدوع. ^{[ 5 ]}   

تطلّبت تصاميم شوسلر ارتفاعًا مُتوقعًا يبلغ 140 قدمًا (43 مترًا) . في ذلك الوقت، لم يكن في العالم سوى 17 سدًا مبنيًا يزيد ارتفاعها عن 95 قدمًا (29 مترًا) ، وجميعها تقع خارج الولايات المتحدة. ^{[ 1 ]} كانت غالبية هذه السدود إما مملوءة بالصخور أو بالتراب ، إلا أن هذا النهج لم يكن مناسبًا لتصميم شوسلر، لعدم وجود محاجر ملائمة لاستخراج المواد منها. ^{[ 1 ]} أثناء البحث عن مواقع للمحاجر، عُثر على نتوء كبير من الحجر الرملي المتصلب ، وهو مناسب جدًا للخرسانة. ولذلك، لجأ شوسلر إلى تصميم يستخدم كتلًا خرسانية ضخمة . ^{[ 6 ]}  

في ذلك الوقت، لم تكن الولايات المتحدة تمتلك مصنعًا كبيرًا للأسمنت، مما استدعى نقل أسمنت بورتلاند عبر السفن من شبه جزيرة سوانسكومب إلى سان فرانسيسكو ، ^{[ 1 ]} حيث كان مصنع أسمنت بورتلاند آنذاك أحد أكبر المصانع في المملكة المتحدة، قبل نقله بالسكك الحديدية إلى سان ماتيو. ^{[ 7 ] [ 8 ]} وكان الرمل يُنقل من نورث بيتش في سان فرانسيسكو عبر السفن إلى رصيف كويوت بوينت ، ثم يُستخدم فريق من العربات التي تجرها الخيول لنقله إلى موقع بناء السد. وبلغ إجمالي ما استُخدم في بناء السد ما يقارب مليون برميل من الرمل. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

شُيّد السدّ عن طريق صبّ كتل خرسانية كبيرة متشابكة، يتراوح طولها بين 2.1 و2.7 متر، في مكانها، وتركها لتتصلّب قبل صبّ الكتل المجاورة. ^{[ 9 ]} وقد مكّن هذا من تصلب الكتل بشكل منفصل، مع ضمان عدم تشقّق الخرسانة أثناء عملية التصلّب. ومن السمات التصميمية المهمة عدم محاذاة الفواصل الأفقية والرأسية. وهذا ما يجعل السدّ يبدو كوحدة متجانسة رغم كونه مصنوعًا من آلاف الكتل الفردية، ويعزز في الوقت نفسه استقراره الإنشائي. ^{[ 5 ]} 

حرص شوسلر على أن يتم صب كل كتلة من كتل السد بالخرسانة المصنوعة وفقًا للنسب الدقيقة لمواصفات الخلطة الخاصة به: أي أنه تم الحفاظ على نسبة الماء إلى الأسمنت عند 0.45 في جميع أنحاء المشروع. ^{[ 10 ]}

اكتمل بناء السد عام 1889 بارتفاع 37 مترًا (120 قدمًا) ، مما جعله أطول سد في الولايات المتحدة آنذاك. ^{[ 1 ]} في البداية، كان يُعتقد أن ملء الخزان سيستغرق حوالي عقد من الزمن، إلا أن شتاءً ماطرًا في الفترة 1889-1890 تسبب في فيضان السد في عام واحد فقط، مما دفع شوسلر إلى التخطيط لإضافة جزء آخر ليصل الارتفاع الإجمالي للسد إلى 44 مترًا (145 قدمًا) . ^{[ 5 ] [ 11 ]} عند اكتماله، وباستخدام 120,000 متر مكعب (157,000 ياردة مكعبة ⁾ من الخرسانة، ^{[ 1 ]} كان أكبر هيكل خرساني في العالم. ^{[ 12 ]}   

في عام 1976، صنّفت جمعية المهندسين المدنيين الأمريكية (ASCE) فرع سان فرانسيسكو السد كمعلم تاريخي للهندسة المدنية في كاليفورنيا. ^{[ 13 ] [ 14 ]} وفي عام 2023، صنّفته الجمعية نفسها كمعلم تاريخي وطني للهندسة المدنية. ^{[ 15 ]}

شُيّد برجان لتصريف المياه بالقرب من السد، بُني أولهما عام ١٨٩١. بُنيت محطة ضخ كريستال سبرينغز بجوار السد وبوابة الدخول، وصُممت لضخ المياه من خزان كريستال سبرينغز إلى بحيرة سان أندرياس القريبة ، حيث يمكن توزيعها لاحقًا في جميع أنحاء سان فرانسيسكو. ^{[ ٤ ]} اشترت مدينة سان فرانسيسكو شركة سبرينغ فالي للمياه عام ١٩٢٨، من خلال سندات بقيمة ٤١ مليون دولار أمريكي وافق عليها الناخبون. ترتب على عملية البيع نقل جميع حقوق المياه والسدود والخزانات ومستجمعات المياه في سبرينغ فالي إلى المدينة، بما في ذلك كريستال سبرينغز. ^{[ ١٦ ]} أدت منحة تمويل عامة أخرى من مدينة سان فرانسيسكو عام ١٩٣٣، والتي كانت تهدف إلى تطوير وتوسيع مشروع هيتش هيتشي ، إلى إجراء إصلاحات وتحديثات لمحطة الضخ، مما مكّنها من ضخ ما يصل إلى ٧٠ مليون جالون يوميًا إلى خزان سان أندرياس. ^{[ 4 ]} وصلت أول شحنة مياه من هيتش هيتشي إلى خزان كريستال سبرينغز في 28 أكتوبر 1934. ^{[ 17 ]}

قبل إنشاء نفق كريستال سبرينغز الالتفافي الأصلي عام 1969، كان سد كريستال سبرينغز المحطة قبل الأخيرة لمياه هيتش هيتشي قبل توزيعها. ويحجز السد حاليًا مزيجًا من مياه هيتش هيتشي ومياه من منطقة تجميع المياه الخاصة به. ^{[ 18 ]}

بدأت هيئة المرافق العامة في سان فرانسيسكو ، المالكة لحوض تصريف المياه الذي تبلغ مساحته 23,000 فدان، أعمال تجديد السد عام 2003. وفي عام 2012، أُنجزت خطوة رئيسية في عملية التجديد، تمثلت في مضاعفة عرض المفيض الرئيسي ورفع السد لزيادة سعة تخزين المياه. واكتملت أعمال التجديد، التي تهدف إلى تحسين موثوقية النظام في حال وقوع زلزال، عام 2016. وفي أكتوبر 2010، أُغلق طريق سكاي لاين بوليفارد ، الواقع أعلى السد، لإنشاء جسر بديل. وإلى جانب الجسر البديل، رُفع الجدار الحاجز بمقدار تسعة أقدام، ووُسّع مفيض السد، ونُقلت خطوط الكهرباء إلى الجانب السفلي من الجسر. واكتملت أعمال البناء في أواخر عام 2018، وأُعيد افتتاح الطريق في يناير 2019. ^{[ 19 ]}

• قائمة السدود والخزانات في كاليفورنيا

• بوستل، ميتشل (1994). سان ماتيو: تاريخ مئوي . سان فرانسيسكو: سكوتوال أسوشيتس، ناشرون. ISBN 0-942087-08-9.

• لجنة المرافق العامة في سان فرانسيسكو
• وصف مشروع SFPUC
• متحف تاريخ مقاطعة سان ماتيو