سد فورت بيك

يُعدّ سد فورت بيك أعلى السدود الستة الرئيسية على طول نهر ميسوري ، ويقع في شمال شرق ولاية مونتانا بالولايات المتحدة الأمريكية ، بالقرب من مدينة غلاسكو ، ومجاورًا لبلدة فورت بيك . يبلغ طوله 6409 أمتار (21026 قدمًا) وارتفاعه أكثر من 76 مترًا (250 قدمًا) ، وهو أكبر سد مملوء مائيًا في الولايات المتحدة ، ويُشكّل بحيرة فورت بيك ، خامس أكبر بحيرة اصطناعية في الولايات المتحدة، إذ يزيد طولها عن 210 كيلومترات (130 ميلًا) ، وعمقها عن 61 مترًا (200 قدم) ، ويبلغ طول شاطئها 2450 كيلومترًا (1520 ميلًا) ، أي أطول من ساحل ولاية كاليفورنيا. ^{[ 3 ]} ويقع السد ضمن محمية تشارلز إم. راسل الوطنية للحياة البرية . يمتلك فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي السد والبحيرة التي يبلغ طولها 134 ميلاً (216 كم) ويديرهما ، وهما موجودان لأغراض توليد الطاقة الكهرومائية، والسيطرة على الفيضانات، وإدارة جودة المياه. ^{[ 4 ]}      

تبلغ القدرة الاسمية للسد حاليًا 185.25 ميغاواط ، موزعة على 5 وحدات توليد (موزعة بدورها بين الشبكتين الغربية والشرقية ). تبلغ قدرة ثلاث وحدات في محطة توليد الطاقة رقم 1، التي اكتمل بناؤها عام 1951، 105 ميغاواط. أما وحدتا التوليد المتبقيتان في محطة توليد الطاقة رقم 2، اللتان اكتمل بناؤهما عام 1961، فتبلغ قدرتهما الاسمية 80 ميغاواط. ^{[ 5 ]}

يبلغ أقصى ارتفاع تشغيلي لحوض البحيرة 2250 قدمًا (686 مترًا) فوق مستوى سطح البحر، بينما يبلغ ارتفاع التشغيل الطبيعي 2246 قدمًا (685 مترًا) فوق مستوى سطح البحر. ^{[ 6 ]} ويتذبذب مستوى البحيرة بمرور الوقت بناءً على عدد من العوامل. خلال الأسبوع الأول من فبراير 2007، سجل الخزان أدنى مستوى قياسي له عند 2197 قدمًا (670 مترًا) فوق مستوى سطح البحر، أي أقل بنحو 12 قدمًا (3.7 مترًا) من أدنى مستوى قياسي سابق سُجل عام 1991. ^{[ 7 ] [ 8 ]} وفي يونيو 2011، استجابةً لفيضانات نهر ميسوري عام 2011 ، كان السد يُطلق ما يقرب من 66000 قدم مكعب في الثانية (1900 متر ^مكعب /ثانية) ، وهو ما تجاوز بكثير الرقم القياسي السابق البالغ 35000 قدم مكعب /ثانية (990 متر ^مكعب /ثانية) الذي سُجل عام 1975. ^{[ 9 ]}        

كان سد فورت بيك مشروعًا رئيسيًا لإدارة الأشغال العامة ، ضمن برنامج الصفقة الجديدة . بدأ بناء السد عام ١٩٣٣، وبلغ ذروته في يوليو ١٩٣٦، حيث وظّف ١٠٥٤٦ عاملًا. اكتمل بناء السد، الذي سُمّي تيمنًا بمركز تجاري من القرن التاسع عشر، عام ١٩٤٠، وبدأ توليد الكهرباء في يوليو ١٩٤٣. بُنيت مدينة فورت بيك في مونتانا ، وهي "المدينة الحكومية"، لإيواء أفراد فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي والرجال الذين يشغلون "مناصب مسؤولية" وعائلاتهم خلال فترة بناء السد. لا تزال العديد من المرافق التي كانت تُستخدم لإيواء عمال السد قائمة حتى اليوم، مثل المركز الترفيهي ومسرح فورت بيك . بالإضافة إلى فورت بيك، نشأت مدن أخرى لإيواء العمال، من بينها ويلر وماكون سيتي، فضلًا عن أكثر من اثنتي عشرة مدينة أخرى. نُقلت العديد من المنازل لاحقًا إلى مزارع وبلدات في أنحاء مونتانا.

يُعد سد فورت بيك أحد السدود الستة الرئيسية على نهر ميسوري التي تُشغلها فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي، منطقة أوماها . وتشمل السدود الواقعة أسفل سد فورت بيك: سد غاريسون (بالقرب من ريفرديل، داكوتا الشمالية )، وسد أواهي (بالقرب من بيير، داكوتا الجنوبية )، وسد بيغ بيند (بالقرب من فورت تومسون، داكوتا الجنوبية )، وسد فورت راندال (بالقرب من بيكستاون، داكوتا الجنوبية )، وسد غافينز بوينت (بالقرب من يانكتون، داكوتا الجنوبية ). تُشكل هذه السدود الستة خزانات مياه على نهر ميسوري بسعة تخزينية إجمالية تبلغ حوالي 73,129,000 فدان قدم (90,203 كيلومتر مكعب ⁾ ومساحة سطحية مائية تبلغ حوالي 1,111,884 فدان (449,963 هكتار) .   

وقع الاختيار على موقع يمتد على طول نهر ميسوري من الجنوب إلى الشمال. ويتكون قاع النهر في الموقع من رواسب طميية يبلغ سمكها حوالي 49 مترًا ، تتنوع بين رمال وحصى خشنة نفاذة وطين غير نفاذ . وتحت هذه الرواسب، تقع طبقة سميكة (حوالي 300 متر ) من طفلة بير باو . يُصنف هذا الصخر الزيتي على أنه صخر زيتي متماسك، ويحتوي على طبقات رقيقة من البنتونيت (أقل من 2.5 إلى 15.2 سم ) . أُزيلت الطبقة العلوية من الطين اللين من الرواسب الغرينية لتأسيس السد على الرواسب الرملية المستقرة أسفلها، على ارتفاع حوالي 620 مترًا . وتألفت الرواسب المتبقية من المواد الغرينية المذكورة سابقًا. احتوت هذه الرواسب على طبقات مترابطة عديدة من الرمال الخشنة والحصى، مما استلزم تركيب جدار من الألواح الفولاذية وصولًا إلى الصخر الزيتي المتماسك، من الدعامة اليسرى إلى الدعامة اليمنى .     

بحسب التصميم، يمتد السد إلى ارتفاع 693 مترًا (2275 قدمًا) ، ليصبح ارتفاعه الإجمالي 69 مترًا (225 قدمًا) من قاع النهر المُزال، ويبلغ طوله من الدعامة اليسرى إلى الدعامة اليمنى حوالي 3200 متر (10500 قدم) . صُمم الجانب العلوي للسد بميل متوسط ​​رأسي واحد على أربعة أفقية، وتضمن ثلاثة أرفف أفقية مُدمجة في المنحدر. وكان من المقرر إنشاء سد ترابي أكثر استواءً (بميل رأسي واحد على 7.5) بين المحطتين 30+00 و75+00 (أي ما يقارب النصف الأوسط من طول السد).   

بعد اختيار طريقة البناء بالردم الهيدروليكي ، تم بناء أربع جرافات كهربائية. ونظرًا لبُعد الموقع عن أقرب شاطئ، أُنشئ حوض بناء سفن في الموقع، أطلق عليه العمال اسم "بحرية فورت بيك" و"أكبر حوض بناء سفن في مونتانا". كانت هذه الجرافات تضخ المواد من حفر الاستعارة القريبة إلى موقع السد، حيث تُصرّف عبر أنابيب على طول الحواف الخارجية للردم. ترسبت المواد الخشنة بسرعة، بينما حملت المواد الناعمة إلى أسفل التل نحو ما سيصبح لاحقًا قلب السد. أُخذت عينات من جميع المناطق بانتظام للتأكد من أن المواد تتمتع بخصائص التدرج والتماسك المحددة في التصميم.

انهيار السد أثناء الإنشاء

استمرت هذه العملية حتى وصل ارتفاع الردم إلى حوالي 690 مترًا (2250 قدمًا) ، بينما كان ارتفاع الخزان 645.4 مترًا (2117.5 قدمًا) . عند هذه النقطة، ازداد خطر فيضان حوض الردم أو انفجار الغلاف نتيجةً لضيق الضفاف. لهذا السبب، تم تركيب نظام إنذار شامل على طول الجزء الضيق من الغلاف في اتجاه المنبع. كان بإمكان هذا النظام إيقاف مضخات التجريف فورًا في حال اكتشاف أي خرق في الغلاف. تضمن جزء من هذا النظام مراقبة ارتفاعات حوض الردم وخطوط الأنابيب التي تنقل الردم المجروف.  

في صباح يوم 22 سبتمبر 1938، كشف فحصٌ أجراه المهندس المسؤول عن الإنشاءات أن ارتفاع خط الأنابيب بالنسبة إلى حوض التجميع بالقرب من المحطة 15+10 (انظر الصورة الجوية المرفقة) كان 2.5 قدم (0.76 متر) فقط ، بينما كان من المفترض أن يكون 4.5 قدم (1.4 متر) . وعلى الفور، تم إرسال فريق مسح لتحديد ما إذا كانت التربة التي بُني عليها خط الأنابيب تهبط أم أن قاعدة خط الأنابيب نفسها تهبط. وأظهرت القياسات الأولية أن خط الأنابيب كان أقرب إلى حوض التجميع مما كان متوقعًا من المحطة 15+00 إلى المحطة 17+00. وتم تحديد موعد اجتماع مع مهندس المنطقة والمشرفين في تمام الساعة 1:15 ظهرًا بالقرب من الموقع المذكور.   

في حوالي الساعة 1:15  ظهرًا، بدأ حوض السد بالقرب من المحطة 15+00 بالهبوط تدريجيًا. ومع ازدياد سرعة الهبوط، ظهرت شقوق على عمق 9.1 متر (30 قدمًا) أسفل قمة السد في الجهة العلوية. ومع ازدياد هبوط الحوض، بدأت أجزاء من الهيكل بالانزلاق للخلف إلى منطقة حوض السد، وبدأت غالبية الهيكل في الجهة العلوية بالتحرك نحو الخزان، متجهةً جنوبًا ودائرةً قليلًا حول الدعامة الشرقية. انفصل الطرف الغربي لكتلة الانهيار عن السد بالقرب من المحطة 27+00، وتدفقت مياه حوض السد بسرعة من الثغرة التي تشكلت في الهيكل. واستمرت أجزاء من السد في الجزء الذي لا يزال مستقرًا من السد بالانزلاق في الحفرة التي نتجت عن فقدان كتلة الانهيار. كان أحد مشرفي البناء يرجع بسيارته بعيدًا عن الجرف المتقدم غربًا على طول الشاطئ لتجنب الانهيار الأرضي، ولاحظ أن الجرف الصغير في المركز كان يتقدم غربًا بسرعة تساوي سرعته (حوالي 10 أميال في الساعة (16 كم/ساعة)).   

غمرت مياه الانهيار الأرضي بارجة ضخ كانت راسية بالقرب من السد عند دعامته الشرقية، فغرقت مع عدة جرارات وشاحنات نقل وحفارات على المنحدر. من بين 134 رجلاً كانوا يعملون في المنطقة آنذاك، جرف الانهيار الأرضي 34 منهم. من هؤلاء الـ 34، لم يتمكن أحد من إنقاذ ثمانية منهم، فلقيوا حتفهم. من بين هؤلاء الثمانية، لم يُعثر إلا على جثتين فقط، مما يعني أن ستة رجال ما زالوا مدفونين تحت الأنقاض. الضحايا هم: ^{[ 10 ]}

• أوليفر بوخر، 58 عامًا، عامل، هينسديل
• جون آي. جونسون، 25 عامًا، سائق قارب آلي، دودسون
• والتر لوبينج، 29 عامًا، مساعد عامل حفر، برنامج الصفقة الجديدة
• آرتشي موير، 26 عامًا، عامل سطح السفينة، هينسديل
• دوغلاس ج. مور، 35 عاماً، مساعد مدير مدرسة دوبوا (تم العثور على جثته)
• دولفي بولسون، 51 عامًا، عامل
• ألبرت ستوزر، 23 عامًا، عامل سطح السفينة، غلاسكو (تم العثور على الجثة)
• نيلسون ب. فانستون، 31 عامًا، رئيس العمال

في الاختبارات والتحليلات التي أجراها سلاح المهندسين وغيرهم لتحديد سبب الانهيار الأرضي، تمّ النظر في عدة أنماط محتملة للانهيار ، وهي: الحركة على طول منطقة ضعيفة في الصخر الزيتي عند الدعامة، والحركة على طول سطح الصخر الزيتي، وانفجار الغلاف نتيجةً لضغط اللب المفرط، والتسييل المؤقت للغلاف أو رمال الأساس. أشارت اختبارات معملية مكثفة على الصخر الزيتي، المتأثر بالعوامل الجوية وغير المتأثر بها، إلى قوى تؤدي إلى معامل أمان أكبر من واحد. كما عُثر على أجزاء من الصخر الزيتي المتأثر بالعوامل الجوية في كتلة الانهيار، مما يشير إلى أن سطح الانزلاق يقع في مكان ما داخل الصخر الزيتي، ولكن على الأرجح على عمق ضحل. تبيّن أن مادة اللب أقوى بكثير مما كان متوقعًا (بزاوية احتكاك تبلغ حوالي 29 درجة)، وقد اندفعت إلى داخل الانهيار ككتلة صلبة تقريبًا، مما يجعل من غير المرجح أن تكون مادة اللب هي نقطة الضعف في الانهيار. أُجريت اختبارات معملية على مادة الغلاف ورمال الأساس، وتبيّن أن كثافة كلتا المادتين أعلى من الكثافة الحرجة للتسييل. لم تكن هناك أي دلائل على اهتزازات أرضية، زلزالية أو غيرها. ربما حدث بعض التسييل بعد بدء الانزلاق، ولكن من غير المرجح أن يكون هو سبب الانزلاق.

يبدو أن نقطة الضعف الرئيسية في السد تكمن في طبقات البنتونيت في تكوين بير باو الصخري. وقد سُجلت ضغوط مائية عالية جدًا في بعض نقاط هذا التكوين الصخري أثناء عملية الإنشاء. يُرجح أن يكون سبب ذلك هو التصلب الناتج عن طبقة التربة السطحية المستخدمة في ردم السد. ولم يكن بالإمكان تخفيف ضغط المسام الزائد نظرًا لانخفاض نفاذية التكوين الصخري المحيط. وقد أدى ذلك إلى انخفاض الإجهاد الفعال في البنتونيت، وبالتالي انخفاض مقاومة القص بشكل كبير .

بحسب صحيفة بيلينغز غازيت ، فقد تضرر السد بسبب "الفيضانات والجريان السطحي القياسي في عام 2011". اعتبارًا من مارس 2013، "وافق فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي على أكثر من 42.9 مليون دولار لإصلاح سد فورت بيك ". ^{[ 11 ]}

ربما اشتهر سد فورت بيك بكونه موضوع صورة فوتوغرافية للمفيض التقطتها مارغريت بورك وايت أثناء بنائه، والتي كانت صورة الغلاف للعدد الأول من مجلة لايف في 23 نوفمبر 1936. وفي وقت لاحق، تم استخدام صورة بورك وايت على طابع بريدي أمريكي في سلسلة "الاحتفال بالقرن".

كما أن السد يمثل محورًا رئيسيًا في رواية "مواجهة الشمس" للكاتب إيفان دويج المولود في مونتانا ، والتي نُشرت عام 1996. تروي الرواية قصة عائلة داف الخيالية وأدوارها المختلفة في مشروع السد الضخم، وتصف في الوقت نفسه ظروف العمل وأسلوب حياة آلاف العمال الذين تم توظيفهم لبناء سد فورت بيك، وكثير منهم من المستوطنين القادمين من مزارع تقع على النهر والتي كان من المقرر أن تختفي تحت مياه بحيرة فورت بيك التي تشكلت حديثًا.

كما ورد ذكر سد فورت بيك في رواية إيفان دويج ، "حكاية النادل" .

كتاب "خمسون سنتًا في الساعة: بناة سد فورت بيك ومدنه المزدهرة" ، من تأليف الكاتبة لويس لونكويست من مونتانا، والمنشور عام 2006، هو تاريخ شامل لبناء سد فورت بيك ومفيضه. وقد وفّر مشروع الأشغال العامة رقم 30، الذي بناه فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي، آلاف الوظائف خلال فترة الكساد الكبير. يتضمن الكتاب تاريخ المدن المزدهرة التي نشأت في المنطقة، و"سكان المشروع" الذين عاشوا وعملوا في فورت بيك خلال فترة بناء السد.

كتب السيد مونتغمري ، في كتابه "تاريخ شخصي"، مقال بعنوان "غبار غير محسوس"، نُشر في مجلة نيويوركر بتاريخ 27 مارس 1989، صفحة  94، ابن مهندس عمل في بناء السد. بعد وفاة والده، بحث المؤلف في تاريخ بناء السد ودور والده فيه.

• دويغ، إيفان (1996) تحدي الشمس ، نيويورك: سايمون وشوستر ، رقم ISBN 0-684-81171-5
• لونكويست، لويس (2006) خمسون سنتًا في الساعة: البناة والمدن المزدهرة لسد فورت بيك ، دار نشر ماونت سكاي، رقم ISBN 0-9786963-0-1
• ميدلبروكس، تي إيه (1942)، "انهيار فورت بيك"، معاملات الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين، 107، 723-764
• "تقرير عن انهيار جزء من الواجهة العلوية لسد فورت بيك" (1939)، فيلق المهندسين، جيش الولايات المتحدة.

• مشروع فورت بيك التابع لفيلق المهندسين بالجيش الأمريكي
• سنيك بوت: محجر للصخور المستخدمة في بناء سد فورت بيك
• سد فورت بيك، موقع إلكتروني غير رسمي
• صور من موقع البناء لمجلة لايف
• سد فورت بيك ( أرشيف 8 سبتمبر 2017) على موقع Wayback Machine. فيلم وثائقي من إنتاج PBS
• السجل التاريخي للهندسة الأمريكية (HAER) رقم MT-136، " خط نقل هافر رينبو (خط نقل فورت بيك-رينبو) "، 30 صورة، 51 صفحة بيانات، صفحتان لشرح الصور