Plūdu barjeras, viesuļvētras barjeras un vētras uzplūdi

Globālās sasilšanas un ekstremālu laika apstākļu laikmetā risks dzīvot ūdens tuvumā nekad nav bijis lielāks. Aizsardzība pret vētru pārspriegumu un viesuļvētras barjeras ir bijušas risinājums dažām pašvaldībām, bet par cik estētiskām izmaksām? Vai mākslinieki un arhitekti var padarīt inženieriju skaistāku? Jautājumu izpēte un risinājumu izpēte palīdzēs mums izprast reālās pasaules izaicinājumus, kas saistīti ar globālo klimata pārmaiņu ietekmi.

Laikā no 2008. līdz 2013. gadam ASV armijas inženieru korpuss - tā pati grupa, kas ir atbildīga par neatbilstošo Jauns līmeņa sistēmu Orleāna - pabeidza viesuļvētras barjeru gandrīz divu jūdžu platumā pāri ūdensceļu sajaukumam apmēram 12 jūdzes uz austrumiem no New pilsētas centra Orleāna. Saukts par Iekšostas ostas navigācijas kanāla Borgne ezera pārsprieguma barjeru, betona un tērauda viesuļvētras barjera darbojas paralēli grīdu sistēmai. Barjera ir pirmā aizsardzības līnija, mazinot negaisa pieaugumu, kas saistīts ar viesuļvētrām.

Viesuļvētra ir zema spiediena centrs. Zem zemes zema spiediena centri nav pietiekami spēcīgi, lai pārvietotos pa zemi. Tomēr zema spiediena centri, kas atrodas virs ūdens, faktiski var virzīt un pārvietot ūdeni. Viesuļvētras vēja pūš ūdens, ne tikai radot viļņus, bet arī radot kupolu vai augsta ūdens pieplūdumu. Kopā ar parasto paisumu, negaisa laikā, spēcīga viesuļvētra var radīt spēcīgu negaisu, turklāt viļņiem, ko izpūst spēcīgs viesuļvētras vējš. Viesuļvētras barjeras nodrošina aizsardzību paredzamajiem negaisa plūdiem.

Vētras pieaugums NAV cunami vai paisuma vilnis, bet tas ir līdzīgi. Negaisa pieaugums ir nenormāla jūras līmeņa celšanās, ko parasti rada ārkārtēji laika apstākļi. Īpaši augstajam bēgumam ir arī viļņi, taču viļņi nav tik dramatiski augsti kā cunami. Cunami burtiski ir "ostas viļņi", ko izraisa pazemes traucējumi, piemēram, zemestrīce. Īpaši plūdi ir abu notikumu rezultāts.

Kad mēs skatāmies uz a cilvēku dzīves karte, nav grūti iedomāties, cik jutīga dzīve un īpašumi var būt nelabvēlīgiem laikapstākļiem. Kaut arī būvē cunami necaurlaidīgas ēkas gar krasta līniju ir vērojams negaisa straujš negaiss. ASV Nacionālais viesuļvētru centrs ir nodrošinājis a Flash animēts Storm Surge piemērs (Nepieciešams Flash spraudnis). Šajā animācijā negaisa pieaugums un viļņveida viļņi neatbilst mazajai barjerai, kas aizsargā struktūru.

Rodas salā viesuļvētras “Sandy” 2012. gada vareno vētru uzplūdu apturēja 1966. gada inženierijas priekšmets. Viesuļvētras barjeru tehnoloģija ir ieguldījums jebkuram reģionam, bet redziet, kā viņi darbojas.

Fox Point viesuļvētras barjera atrodas Providensas austrumu daļā Rodas salā, kas atrodas pāri Providensas upei, kas ietek Narragansett līcī. Tas ir 3000 pēdas garš un 25 pēdas augsts. Tas tika uzbūvēts no 1960. līdz 1966. gadam, lai pasargātu pilsētu no vētras paisuma, kas atrodas 20 pēdas virs jūras līmeņa.

Sistēma sastāv no trim Tainer vārtiem, pieciem upju ūdens sūkņiem un diviem 10 līdz 15 pēdu augstiem akmeņiem un zemes nolīdzina vai grimst gar upes krastu. Par 16 miljoniem ASV dolāru (1960 dolāriem) valsts un pašvaldības maksāja tikai 30 procentus no izmaksām, bet federālā valdība subsidēja lielāko daļu viesuļvētras barjeru sistēmas izmaksu.

Trīs Tainer vārti, saukti arī par radiālajiem vārtiem, var būt tuvu, lai izveidotu pusmiltu garu, 25 pēdu augstu barjeru starp Providensas pilsētu un Narragansett līča ūdeņiem. Ūdens, kas plūst Providensas upē līdz jūrai, tiek izsūknēts, jo tas uzkrājas aiz aizvērtiem vārtiem. Sūkņu stacija, kuras garums ir 213 pēdas un platums ir 91 pēda, ir veidota no dzelzsbetona un ķieģeļiem. Pieciem sūkņiem ir spēja sūknēt 3 150 000 galonu upes ūdens minūtē Narragansett līcī.

Katra krāsotāja vārti ir 40 pēdas kvadrātpēdi un sver 53 tonnas. Paredzēti, lai izliektos uz āru līča virzienā, lai sagrautu viļņu triecienu, vārti tiek nolaisti vietā ar elektromotoriem un smagumu ar ātrumu 1,5 pēdas minūtē. To nolaišana prasa apmēram 30 minūtes, bet vārtu pacelšanai no aizvērtas vietas - apmēram divas stundas, jo smagums darbojas pret to pacelšanu. Ja nepieciešams, vārtus var nolaist un pacelt manuāli.

Jebkuras viesuļvētras barjeras dizains ir atkarīgs no apstākļiem. Sūkņu stacija Fox Point ir svarīgs elements Providences pilsētas aizsardzībā. Neizsūknējot upes ūdeni, kad upi vārti "aizsprosto", izveidosies ūdenskrātuve un pārpludinās pilsētu - tas ir tieši tas, ko Providence cenšas izvairīties.

Taineru vārtus 19. gadsimtā izgudroja amerikāņu inženieris un Viskonsinas dzimtais Džeremijs Burnhams Tainters. Liektie vārti ir piestiprināti pie viena vai vairākiem kopnēm līdzīgiem trīsstūrveida karkasa gabaliem. Trīsstūra ietvara platais gals ir piestiprināts pie izliektajiem vārtiem, un kopnes virsotnes punkts griežas, lai pārvietotu vārtus.

Tainer vārti ir pazīstami arī kā radiālie vārti. Smagums un ūdens spiediens faktiski palīdz pārvietot vārtus augšup un lejup, kā ilustrējis Arifs Setja Budi un arī animācija nodrošina Dunnas apgabala vēsturiskā biedrība Viskonsīnā.

Aizsardzības aizsprosti tiek izmantoti arī aizsprostu vārtiem, tāpēc vai viesuļvētras barjera ir arī aizsprosts? Jā un nē. Aizsprosts noteikti ir ūdens barjera, bet aizsprosti un rezervuāri parasti tie nav konstruēti tikai ārkārtas gadījumiem. Viesuļvētras barjeras vienīgais mērķis ir aizsardzība pret vētru uzplūdu vai plūdmaiņu. Providensas pilsēta Fox Point ir definējusi divas galvenās funkcijas:

1. "aizkavētu plūdmaiņas no iespējamās vētras uzplūdiem Narragansett līcī"
2. "uzturēt upes plūsmu tā, lai ūdens līmenis nekļūtu pārāk augsts aiz barjeras"

Tāpat kā jebkurš būvniecības projekts, pirms arhitektūras un būvniecības sākšanas ir jāapzinās nepieciešamība un jāiegūst finansējums. Pirms Lapsa punkta Providence pilsēta tika apdraudēta katru gadu. 1938. gada septembrī Jaunanglijas viesuļvētra nodarīja 200 miljonus dolāru īpašuma bojājumus un 250 nāves gadījumus ar tikai 3,1 collas lietus. 1954. gada augustā Viesuļvētra “Carol” nodarīja 41 miljonu dolāru lielu īpašuma postījumu plūdmaiņu laikā, paisuma laikā - 13 pēdas virs normas. Ar 1958. gada Plūdu kontroles likumu tika atļauts būvēt barjeru Fox Point. ASV armijas inženieru korpuss (USACE) pārņēma kontroli 2010. gada februārī, ietaupot Providensas pilsētu simtiem tūkstošu dolāru gadā. Pilsēta uztur dambju un platformu sistēmu.

Vertikāli paceļamie vārti ir līdzīgi taineru vārtiem, jo ​​tie paceļ un nolaižas, lai kontrolētu ūdens plūsmu. Kamēr apdares vārti ir izliekti, vertikāli pacelšanas vārti nav.

Šeit parādītie vārti, Bayou Bienvenue vārti, ir daļa no masveida 14,45 miljardu dolāru liela projekta New Orleāna - Iekšējās ostas navigācijas kanāls - Borgne ezera pārsprieguma barjera, saukta arī par Lielo Maltas sienu Luiziāna. ASV armijas inženieru korpusa uzceltā betona barjeras siena ir gandrīz divas jūdzes gara un 26 pēdas augsta.

Plūdi un negaisa straumi nav raksturīgi tikai Savienotajām Valstīm un Ziemeļamerikai. Visā pasaulē inženieri ir atraduši plūdu kontroles veidus. Ekstremālu laikapstākļu laikmetā šāda veida problēmu risināšana ir plaukstoša inženierzinātņu studiju joma.

Kāpēc lielai pilsētas teritorijai, piemēram, Ņujorkai, nav aizsardzības pret negaisu pārspriegumu? 2012. gadā vētras uzplūds no viesuļvētras Sandy pārpludināja ielas, metro un infrastruktūru no lielākās pilsētas Amerikā. Kopš tā laika darba grupas pēta plūdu barjeras iespējamību Ņujorkas ostā. Nekad neaizmirstiet to, kas bijis citām rūpnieciski attīstītajām valstīm visā pasaulē augsto tehnoloģiju risinājumi plūdu kontrolei gadiem.

Cilvēkiem ir mīlestības naida attiecības ar ūdeni - bagātīgais dabas savienojums ir nepieciešams dzīvei, bet daudzi cilvēki mirst no notikumiem, kas saistīti ar ūdeni. Katru dienu netīšām noslīkst desmit cilvēku. Automašīnu avārijas no plūdiem un ārkārtējiem laikapstākļiem nav prognozējamas. Vai arī viņi?

Liekas, ka ikviens var apturēt augošos ūdeņus. Ātrā Google meklēšana pēc “plūdu barjeru sienām” atrod masīvu no Home Depot, Ace Hardware, Amazon un lielākiem, komerciāliem uzņēmumiem.

Ne tik sen, kopienas izmantoja sirēnas, lai brīdinātu par briesmām, kas saistītas ar laika apstākļiem. Dažas kopienas mūsdienās turpina izmantot šo vienkāršoto pieeju plūdiem. Izmantojot dažādus lokalizētus fotoaparātus (bieži dronos), kartēšanas programmatūru un trauksmes signālu lietojumprogrammas, tādi uzņēmumi kā Skatītāju tehnoloģija Galvenā mītne atrodas Ostinā, Teksasā, un tā piedāvā kopienām "attālinātu situācijas apzināšanos" viņi brīdina jūs par applūdušiem ceļiem un bīstamām situācijām, pirms avārijas brigādes var pat nokļūt tur. Katastrofu programmas tiek uzskatīti par augsto tehnoloģiju risinājumiem Amerikas Savienotajās Valstīs, bet vai viesuļvētras barjeras nebūtu noderīgākas?

• Ārkārtas situāciju pārvaldības aģentūra, Providensas pilsēta, 2012. gada 5. novembris
• Fox Point viesuļvētras barjeru fakti, Providensas pilsēta vietnē www.providenceri.com/efile/705
• Atjaunināt ziņojumu par Rodas saluASV armijas inženieru korpuss, Jaunanglijas apgabals, 2012. gada 31. jūlijs vietnē www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• ASV armijas inženieru korpuss. IHNC - BORGNE LAKE SURGE BARRIER, atjaunināts 2013. gada jūnijā, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Slimību kontroles un profilakses centri. "Netīša noslīkšana: iegūstiet faktus." 2016. gada 28. aprīlis https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html