Tulvaesteet, hurrikaanin esteet ja myrskyn nousu

Ilmaston lämpenemisen ja äärimmäisten sääolosuhteiden aikana veden lähellä asumiseen liittyvät riskit eivät ole koskaan olleet suuremmat. Myrskyn ylijännitesuoja ja hurrikaaniesteet ovat olleet ratkaisu joillekin kunnille, mutta millä esteettisillä kustannuksilla? Voivatko taiteilijat ja arkkitehdit tehdä suunnittelusta kauniimpaa? Kysymysten tutkiminen ja ratkaisujen etsiminen auttaa meitä ymmärtämään globaalin ilmastomuutoksen vaikutuksia ympäröivät todellisen maailman haasteet.

Vuosina 2008–2013 yhdysvaltalainen armeijan insinööriyhtiö - sama ryhmä, joka vastaa riittämättömästä tasoitusjärjestelmästä New Orleans - valmistunut hurrikaanieste lähes kahden mailin leveällä vesiväylien sekoituksella noin 12 mailia itään New Yorkin keskustasta Orleans. Sisäsataman navigointikanavan järven Borgne-ylijännitesuojaksi kutsutut betoni- ja teräs hurrikaaniesteet toimivat samanaikaisesti levee-järjestelmän kanssa. Este on ensimmäinen puolustuslinja lieventämällä hirmumyrskyihin liittyviä myrskyn nousuja.

Hurrikaani on matalapainekeskus. Maassa matalapainekeskukset eivät ole riittävän vahvoja siirtämään maata. Veden yli olevat matalapainekeskukset voivat tosiasiallisesti työntää ja siirtää vettä. Hirmumyrskyvoimat tuulet puhaltavat vettä paitsi aiheuttaen aaltoja, myös luomalla kuplan tai korkeaveden nousun. Normaalin nousuveden ohella myrskyvirta voi aiheuttaa äärimmäisen myrskyveden voimakkaan hurrikaanituulen puhaltamien aaltojen lisäksi. Hirmumyrskyt suojaavat odotetuilta myrskyvuoroilta.

Myrskyn nousu EI ole tsunamin tai vuoroveden aalto, mutta se on samanlainen. Myrskyn aalto on epänormaali merenpinnan nousu, johtuen yleensä äärimmäisestä säästä. Superkorkealla vuorovedellä on myös aaltoja, mutta aallot eivät ole yhtä dramaattisesti korkeita kuin tsunami. Tsunamit ovat kirjaimellisesti "satama-aaltoja", jotka johtuvat maanalaisesta häiriöstä, kuten maanjäristyksestä. Äärimmäiset tulvat ovat seurausta molemmista tapahtumista.

Kun tarkastelemme a kartta missä ihmiset asuvat, ei ole vaikea kuvitella kuinka herkkä elämä ja omaisuus voivat olla ankarille sääille. Vaikka rakentaminen tsunaminkestävät rakennukset rantaviivaa pitkin on mahdollista, nouseva myrskyvesi voi olla säälimätön. Yhdysvaltain kansallinen hurrikaanikeskus on toimittanut a Flash-animoitu esimerkki myrskyn noususta (Flash-laajennus vaaditaan). Tässä animaatiossa myrskyn aalto yhdessä jytinä olevien aaltojen kanssa eivät ole sopusoinnussa pienen rakennetta suojaavan esteen kanssa.

Rhode Islandilla hirmumyrsky Sandyn vuoden 2012 mahtava myrskyn nousu estettiin vuonna 1966 suunnitellulla kappaleella. Hurrikaaniesteiden tekniikka on sijoitus mille tahansa alueelle, mutta katso miten ne toimivat.

Fox Pointin hurrikaanieste sijaitsee East Providencessa, Rhode Islandilla, Providence-joen yli, joka virtaa Narragansett Bayyn. Se on 3000 jalkaa pitkä ja 25 jalkaa korkea. Se rakennettiin vuosina 1960 - 1966 suojelemaan kaupunkia 20 metrin korkeudella myrskyisiltä vuorovesiin.

Järjestelmä koostuu kolmesta tainer-portista, viidestä jokiveden pumpusta ja kahdesta 10–15 jalkaa korkeasta kivestä ja maasta levees tai patikoi joen rantaa pitkin. Osavaltion ja paikallishallinto maksoi 16 miljoonan dollarin (1960 dollarin) kustannuksista vain 30 prosenttia kustannuksista, kun taas liittohallitus tuki suurimman osan hurrikaaniballijärjestelmän kustannuksista.

Kolme tainer-porttia, joita kutsutaan myös radiaalisiksi porteiksi, voivat olla lähellä puoli mailia pitkä, 25 jalkaa korkea este Providence-kaupungin ja Narragansett-lahden vesien välillä. Providence-joesta alaspäin mereen virtaava vesi pumpataan pois, kun se kerääntyy suljettujen porttien taakse. 213 jalkaa pitkä ja 91 jalkaa leveä pumppausasema on rakennettu teräsbetonista ja tiilestä. Viiden pumpun kapasiteetti on pumppaa 3 150 000 gallonaa jokivettä minuutissa Narragansett-lahdelle.

Jokainen tainer-portti on neliömetriä 40 jalkaa ja painaa 53 tonnia. Portit lasketaan paikoilleen sähkömoottorien ja painovoiman avulla 1,5 jalkaa minuutissa, jotta ne katoavat ulospäin kohti lahtea aaltojen iskujen katkaisemiseksi. Niiden laskeminen vie noin 30 minuuttia, mutta porttien nostaminen suljetusta asennosta noin kaksi tuntia, koska painovoima vaikuttaa niitä nostamalla. Portteja voidaan tarvittaessa laskea ja nostaa manuaalisesti.

Kaikkien hurrikaaniesteiden suunnittelu riippuu olosuhteista. Fox Pointin pumppausasema on tärkeä tekijä Providence-kaupungin suojelemisessa. Ilman pumppaavan jokivettä, kun joki porttien "johdolla" on, vesisäiliö muodostuu ja tulvii kaupungin - juuri sitä mitä Providence yrittää välttää.

Tainter-portti keksittiin 1800-luvulla amerikkalainen insinööri ja Wisconsinin alkuperäiskansojen Jeremiah Burnham Tainter. Kaareva portti on kiinnitetty yhteen tai useampaan ristikkomaiseen, kolmionmuotoiseen runkokappaleeseen. Kolmion rungon leveä pää on kiinnitetty kaarevaan porttiin, ja ristikon kärkipiste pyörii portin liikuttamiseksi.

Tainer-portti tunnetaan myös radiaalisena porttina. Painovoima ja vedenpaine auttavat liikuttamaan porttia ylös ja alas, kuten kuvaa Arif Setya Budi ja myös animaatio tarjoaa Dunn Countyn historiallinen yhdistys Wisconsinissa.

Takkaporttia käytetään myös padoissa, joten onko hurrikaani este myös pato? Kyllä ja ei. Pato on varmasti vesieste, mutta padot ja säiliöt yleensä niitä ei ole rakennettu vain hätäkäyttöön. Hurrikaaniesteen ainoa tarkoitus on suojautua myrskyn nousulta tai myrskyveltä. Providence-kaupunki on määritellyt Fox Pointille kaksi keskeistä toimintoa:

1. "hidastaa vuorovesi mahdollisesta myrskyn noususta Narragansett-lahdella"
2. "Jokivirtauksen ylläpitäminen siten, että vedenpinnat eivät nouse liian korkealle esteen takana"

Kuten kaikki rakennushankkeet, myös tarve on tunnustettava ja rahoitus on toteutettava, ennen kuin arkkitehtuuri ja rakentaminen voivat alkaa. Ennen Fox Pointia Providence-kaupunki uhattiin joka vuosi. Syyskuussa 1938 Uusi Englannin hirmumyrsky aiheutti 200 miljoonan dollarin omaisuusvahinkoja ja 250 kuolemaa vain 3,1 tuumaa sadetta. Elokuussa 1954 Hurrikaani Carol aiheutti 41 miljoonan dollarin omaisuusvahinkoja tulvaveden nousuveden aikana, joka oli 13 jalkaa normaalin yläpuolella. Vuoden 1958 tulvavalvontalaki sallii esteen rakentamisen Fox Pointiin. Yhdysvaltain armeijan insinööriyksikkö (USACE) otti hallintaansa helmikuussa 2010 ja säästi Providence-kaupungin satoja tuhansia dollareita vuosittain. Kaupunki ylläpitää oja- ja tasoitusjärjestelmää.

Pystysuora nostoportti on samanlainen kuin takkaportti siinä mielessä, että se nostaa ja laskee veden virtauksen hallitsemiseksi. Vaikka takkaportti on kaareva, pystysuora nostoportti ei kuitenkaan ole.

Tässä näkyvä portti, Bayou Bienvenue -portti, on osa valtavaa New Yorkin 14,45 miljardin dollarin hanketta Orleans - sisäsataman navigointikanava - Borgne-järven ylijännitesuoja, jota kutsutaan myös Ison-Britannian muuriksi Louisianassa. Yhdysvaltain armeijainsinöörien rakentama betoniseinä on lähes kahden mailin pituinen ja 26 jalkaa korkea.

Tulvat ja myrskyn nousut eivät ole ainutlaatuisia Yhdysvalloissa eikä Pohjois-Amerikassa. Kautta maailman insinöörit ovat löytäneet tapoja hallita tulvia. Äärimmäisen sään aikakaudella tämäntyyppinen ongelmanratkaisu on kukoistava tekniikan tutkimuksen alue.

Miksi New Yorkin kaltaisella suurella kaupunkialueella ei ole myrskynsuojausta? Vuonna 2012 myrskyn nousua hirmumyrsky Sandy tulvi kaduille, metroille ja infrastruktuurille Amerikan suurimmasta kaupungista. Siitä lähtien työryhmät ovat tutkineet tulvaesteen toteutettavuutta New Yorkin satamassa. Älä koskaan muista, mitä muilla teollisuusmailla ympäri maailmaa on ollut korkean teknologian ratkaisut tulvien hallintaan vuosia.

Ihmisillä on rakkauden vihan suhde veteen - luonnon runsas yhdiste on välttämätöntä elämälle, mutta joukko ihmisiä kuolee veteen liittyvistä tapahtumista. Kymmenen ihmistä hukkuu tahattomasti joka päivä. Salamaisten tulvien ja äärimmäisten sääolosuhteiden aiheuttamat auto-onnettomuudet ovat arvaamattomia. Vai ovatko he?

Näyttää siltä, ​​että kuka tahansa voi lopettaa nousevien vesien. Nopea Google-haku "tulvasuojaseinät" löytää joukon tuotteita Home Depot, Ace Hardware, Amazon ja suuremmilta kaupallisilta yrityksiltä.

Vasta kauan sitten yhteisöt käyttivät sireenejä varoittaakseen säästä aiheutuvista vaaroista. Jotkut yhteisöt käyttävät edelleen tätä yksinkertaista lähestymistapaa tulviin. Yhdistelmällä paikallisia kameroita (usein droneissa), kartoitusohjelmistoja ja katastrofivaroitussovelluksia, yritykset, kuten Beholder-tekniikka Pääkonttori sijaitsee Austinissa, Texasissa, ja tarjoaa "etätilannetietoisuutta" yhteisöille - toisin sanoen he varoittavat tulvista teistä ja vaarallisista tilanteista, ennen kuin hätä miehistö voi päästä siellä. Katastrofisovellukset pidetään korkean teknologian ratkaisuina Yhdysvalloissa, mutta eikö hurrikaaniesteistä olisi apua?

• Hätätilanteiden hallintavirasto, Providence, 5. marraskuuta 2012
• Fox Pointin hirmumyörin esteet, Providence-kaupunki osoitteessa www.providenceri.com/efile/705
• Päivitä raportti Rhode Islandille, Yhdysvaltain armeijan insinöörit, New England District, 31. heinäkuuta 2012, osoitteessa www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Yhdysvaltain armeijan insinöörit. IHNC - BORGNE -JÄRJESTELMÄ, päivitetty kesäkuussa 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Tautien torjunta- ja ehkäisykeskukset. "Tahaton hukkuminen: tutustu tosiasioihin." 28. huhtikuuta 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html