Pregrade proti poplavam, orkanske ovire in neurja

V dobi globalnega segrevanja in ekstremnih vremenskih razmer tveganje za življenje v bližini nikoli ni bilo večje. Zaščita pred nevihtnimi prenapetostmi in orkanske ovire so bila rešitev v nekaterih skupnostih, toda za kakšno estetsko ceno? Ali lahko umetniki in arhitekti naredijo inženiring lepši? Preučitev vprašanj in raziskovanje rešitev nam bodo pomagali razumeti izzive v resničnem svetu, ki vplivajo na posledice globalnih podnebnih sprememb.

Med letoma 2008 in 2013 je ameriška vojska Corp of Engineers - ista skupina, ki je bila odgovorna za neustrezen sistem nabiranja v New Orleans - dokončana orkanska ovira, široka skoraj dve milji, čez mešanico vodnih poti približno 12 milj vzhodno od centra mesta Novo Orleans. Preprečna pregrada za betonske in jeklene orkane se imenuje Notranji pristaniški navigacijski kanal Jezero Borgne, prenapetostna pregrada deluje v tandemu s sistemom levee. Pregrada je prva obrambna črta z blaženjem nevihtnih sunkov, povezanih z orkani.

Orkan je a nizkotlačni center. Čez zemljo nizkotlačni centri niso dovolj močni za premikanje zemlje. Vendar lahko centri z nizkim tlakom, ki so nad vodo, dejansko potisnejo in premikajo vodo. Orkanski vetrovi puhajo vodo, ne samo ustvarjajo valove, ampak tudi ustvarjajo kupolo ali naliv visoke vode. Poleg običajne plime lahko nevihtna nevihta poleg valov, ki jih piha močan orkanski veter, ustvari tudi izjemno nevihtno nevihto. Orkanske pregrade zagotavljajo zaščito pred pričakovanimi nevihtnimi plimi.

Nevihtno neurje NI cunamija ali plimovanja, podobno pa je. Nevihtna nevihta je nenormalno dvig morske gladine, ki jih običajno povzroča ekstremno vreme. Tudi previsoka plima ima valove, vendar valovi niso tako dramatično visoki kot cunami. Cunamiji so dobesedno "pristaniški valovi", ki jih povzroči podzemna motnja, kot potres. Izjemna poplava je rezultat obeh dogodkov.

Ko gledamo a zemljevid, kje ljudje živijo, ni težko predstavljati, kako ranljivo je lahko življenje in premoženje pred hudimi vremenskimi vplivi. Čeprav konstrukcijski zgradbe, odporne proti cunamiju ob obali je možnost, naraščajoča nevihtna nevihta je lahko neusmiljena. Ameriški nacionalni center za organe je zagotovil Flash animirani primer viharne nevihte (Potreben je vtičnik Flash). V tej animaciji se nevihta in sunki valov ne ujemajo z majhno oviro, ki ščiti zgradbo.

V Rhode Islandu je močan nalet neurja leta 2012 blokiral močan nalet neurja iz leta 2012. Tehnologija orkanskih ovir je naložba za katero koli regijo, ampak poglejte, kako delujejo.

Orkanska ovira Fox Point je v East Providenceu na Rhode Islandu, ki leži čez reko Providence, ki se izliva v zaliv Narragansett. Dolga je 3000 in visoka 25 metrov. Zgrajena je bila med letoma 1960 in 1966, da je mesto zaščitila pred viharjem, visokim 20 metrov nad morsko gladino.

Sistem je sestavljen iz treh vrat Tainter, petih črpalk za rečno vodo in dveh kamnov in zemlje visokega 10 do 15 čevljev dajatve ali nasipi ob bregu reke. S stroški 16 milijonov dolarjev (1960 dolarjev) sta država in lokalna vlada plačali le 30 odstotkov stroškov, zvezna vlada pa je subvencionirala večino stroškov sistema orkanskih ovir.

Tri vrata Tainter, imenovana tudi radialna vrata, se lahko zaprejo, da ustvarijo pol kilometra dolgo, 25 metrov visoko oviro med mestom Providence in vodami iz zaliva Narragansett. Voda, ki teče po reki Providence proti morju, se črpa, ko se nabira za zaprtimi vrati. Črpalna postaja, dolga 213 in široka 91 čevljev, je zgrajena iz armiranega betona in opeke. Pet črpalk ima zmogljivost za črpanje 3.150.000 litrov rečne vode na minuto v zaliv Narragansett.

Vsaka Tainter vrata so kvadratna 40 čevljev in tehtajo 53 ton. Zasnovani tako, da se krivijo navzven proti zalivu, da razbijejo udar valov, se vrata s pomočjo elektromotorjev in gravitacije spuščajo na 1,5 noge na minuto. Za spuščanje vrat iz zaprtega položaja potrebujete približno 30 minut, vendar približno dve uri, da se vrata dvignejo iz zaprtega položaja, saj gravitacija deluje proti temu, da se dvignejo. Po potrebi se vrata lahko spuščajo in dvignejo ročno.

Zasnova katere koli orkanske pregrade je odvisna od pogojev. Črpalna postaja v Fox Pointu je pomemben element za zaščito mesta Providence. Brez izčrpavanja rečne vode, ko reko »zaklenejo« vrata, bi se oblikoval rezervoar in poplavil mesto - ravno tistemu, kar se Providence poskuša izogniti.

Vrata Tainter je v 19. stoletju izumil ameriški inženir in domačin Wisconsina Jeremiah Burnham Tainter. Ukrivljena vrata so pritrjena na enega ali več kosov trikotnih okvirjev. Širok konec ogrodja trikotnika je pritrjen na ukrivljena vrata, zgornja točka zgornje plošče pa se zasuka, da premaknete vrata.

Tainter vrata so znana tudi kot radialna vrata. Gravitacija in vodni tlak dejansko pomagata premikati vrata navzgor in navzdol, kot ilustriral Arif Setya Budi in tudi v animacija ki ga je zagotovilo zgodovinsko društvo okrožja Dunn v Wisconsinu.

V jezovih se uporabljajo tudi Tainter vrata, je tudi orkanska pregrada tudi jez? Da in ne. Jeza je zagotovo vodna ovira, toda jezovi in ​​rezervoarji na splošno niso izdelani samo za uporabo v sili. Edini namen orkanske pregrade je zaščita pred nevihtno nevihto ali nevihto. Mesto Providence je za Fox Point opredelilo dve osrednji funkciji:

1. "za zaustavitev visokih plimovanj zaradi morebitnih nevihtnih nalivov v zalivu Narragansett"
2. "za vzdrževanje toka reke, tako da vodostaji ne bodo previsoki za pregrado"

Kot vsak gradbeni projekt je treba priznati potrebo in financirati, preden se lahko začneta arhitektura in gradnja. Pred točko Fox je mesto Providence vsako leto grozilo. Septembra 1938, je Orkan New England povzročil škodo na premoženju za 200 milijonov dolarjev in 250 smrti s samo 3,1 centimetrov dežja. Avgusta 1954 je dr. Orkan Carol povzročil 41 milijonov dolarjev škode na premoženju s poplavami ob visoki plimi, 13 čevljev nad normalno. Zakon o nadzoru poplav iz leta 1958 je dovolil gradnjo pregrade v Fox Pointu. Ameriški inženirski korpus inženirjev (USACE) je februarja 2010 prevzel nadzor in s tem vsako leto prihranil stotine tisoč dolarjev. Mesto vzdržuje sistem nasipa in nasipov.

Navpična dvižna vrata so podobna Tainter vrata, saj se dvigajo in spuščajo za nadzor pretoka vode. Medtem ko so vrata Tainterja ukrivljena, navpična dvižna vrata niso.

Tu prikazana vrata, vrata Bayou Bienvenue, so del velikega projekta v vrednosti 14,45 milijard dolarjev v Novem Orleans - navigacijski kanal po notranjosti pristanišča - prenapetostna bariera v jezeru Borgne, imenovan tudi Veliki zid mesta Louisiana. Betonska pregradna stena, ki jo je zgradil inženirski ameriški vojni inženir, je dolga skoraj dve milji in visoka 26 čevljev.

Poplave in neurja niso značilna niti za ZDA niti za Severno Ameriko. Po vsem svetu inženirji so našli načine za obvladovanje poplav. V obdobju ekstremnih vremenskih razmer je tovrstno reševanje problemov uspešno področje inženirskega študija.

Zakaj veliko urbano območje, kot je New York City, nima zaščite pred nevihtnimi prenapetostmi? V letu 2012 je neurja zaradi orkana Sandy je preplavila ulice, podzemne železnice in infrastrukturo največjega mesta v Ameriki. Od takrat delovne skupine preučujejo izvedljivost protipoplavne ovire v newyorškem pristanišču. Nikoli ne pozabite, da so jih imele druge industrializirane države po vsem svetu visokotehnološke rešitve za nadzor poplav leta.

Ljudje imamo ljubezenski sovražni odnos z vodo - bogata narava je potrebna za življenje, vendar veliko ljudi umre zaradi dogodkov, povezanih z vodo. Vsak dan se nenamerno utopi deset ljudi. Avtomobilske nesreče zaradi bliskovitih poplav in ekstremnih vremenskih razmer so nepredvidljive. Ali pa so?

Zdi se, da lahko kdorkoli ustavi naraščajoče vode. S hitrim iskanjem "stene protipoplavne stene" v Googlu najdete številne izdelke od Home Depot, Ace Hardware, Amazon in večjih komercialnih podjetij.

Pred kratkim so skupnosti uporabljale sirene za opozarjanje na nevarnosti, povezane z vremenom. Nekatere skupnosti še danes uporabljajo ta preprost pristop k poplavam. Z mešanico lokaliziranih kamer (pogosto na droneh), programsko opremo za kartiranje in aplikacijami za opozarjanje na nesreče, podjetja, kot so Tehnologija gledalcev S sedežem v Austinu, Teksas nudi skupnostim "zavedanje o razmerah na daljavo", kar pomeni opozarjajo vas na poplavljene ceste in nevarne razmere, preden lahko reševalne ekipe sploh pridejo tam. Aplikacije za katastrofe velja za visokotehnološke rešitve v Združenih državah Amerike, vendar ne bi orkanske ovire bile bolj koristne?

• Agencija za upravljanje v nujnih primerih, Mesto Providence, 5. novembra 2012
• Dejstva ovire za orkan Fox Point, Mesto Providence na www.providenceri.com/efile/705
• Posodobitev poročila za Rhode Island, Ameriški inženirski korpus inženirjev, okrožje New England, 31. julij 2012 na www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Ameriški vojni inženirski korpus. IHNC - LAKE BORGNE SURGE BARRIER, posodobljeno junij 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centri za nadzor in preprečevanje bolezni. "Nenamerno utopitev: Pridobite dejstva." 28. aprila 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html