Oversvømmelsesbarrierer, orkanbarrierer og stormurge

I en tid med global opvarmning og ekstremt vejr har risikoen for at bo i nærheden af ​​vand aldrig været større. Storme mod oversvømmelse og orkanbarrierer har været løsningen for nogle kommuner, men til hvilke æstetiske omkostninger? Kan kunstnere og arkitekter gøre engineering smukkere? Undersøgelse af spørgsmålene og udforskning af løsninger vil hjælpe os med at forstå de virkelige udfordringer omkring virkningerne af globale klimaforandringer.

Mellem 2008 og 2013 var U.S. Army Corp of Engineers - den samme gruppe, der var ansvarlig for det utilstrækkelige levee-system i New Orleans - afsluttede en orkanbarriere næsten to miles bred over en blanding af vandveje omkring 12 mil øst for centrum af New Orleans. Kaldte den indre havnenavigationskanal Lake Borgne overspændingsbarriere, beton- og stålhurrikanbarrieren fungerer i tandem med skibssystemet. Barrieren er den første forsvarslinje ved at afbøde stormbølgene, der er forbundet med orkaner.

En orkan er en lavtrykscenter. Over land er lavtrykscentre ikke stærke nok til at flytte jorden. Imidlertid kan lavtrykscentre, der er over vand, faktisk skubbe og bevæge vandet. Orkankraft vinde blæser vand ikke kun skaber bølger, men også skaber en kuppel eller bølge af højt vand. Sammen med et normalt højvande kan en stormbølge skabe en ekstrem stormvande ud over de bølger, der blæses af kraftig orkanvind. Orkanbarrierer giver beskyttelse mod forventede stormflod.

En stormbølge er IKKE en tsunami eller flodbølge, men den er ens. Stormbølgen er en unormal stigning i havniveauet, som regel forårsaget af ekstremt vejr. Superhøjvandet har også bølger, men bølgerne er ikke så dramatisk høje som en tsunami. Tsunamier er bogstaveligt talt "havnebølger" forårsaget af en underjordisk forstyrrelse, som et jordskælv. Ekstrem oversvømmelse er resultatet af begge begivenheder.

Når vi ser på en kort over hvor folk bor, er det ikke svært at forestille sig, hvor sårbart liv og ejendom kan være for hårdt vejr. Selvom konstruktion tsunamisikre bygninger langs kysten er en mulighed, et stigende stormvande kan være nådeløs. U.S. National Hurricane Center har leveret en Flash-animeret eksempel på en Storm Surge (Flash-plug-in kræves). I denne animation er stormbølgen sammen med dunkende bølger ikke noget at matche den lille barriere, der beskytter strukturen.

I Rhode Island blev orkanen Sandys 2012 mægtige stormbølge blokeret af et 1966-stykke ingeniørarbejde. Teknologien med orkanbarrierer er en investering for enhver region, men se, hvordan de fungerer.

Fox Point-orkanbarrieren er i East Providence, Rhode Island, beliggende over Providence-floden, der strømmer ind i Narragansett Bay. Den er 3.000 fod lang og 25 fod høj. Det blev bygget mellem 1960 og 1966 for at beskytte byen mod en stormvande på 20 fod over havets overflade.

Systemet består af tre Tainter-porte, fem pumper til flodvand og to 10- til 15 fod høje sten og jord diger eller diger langs flodens bredde. Til en pris på 16 millioner dollars (1960 dollars) betalte stat og lokal regering kun 30 procent af omkostningerne, mens den føderale regering subsidierede det meste af udgifterne til orkansperringssystemet.

Tre Tainter-porte, også kaldet radiale porte, kan lukke for at give en halv kilometer lang, 25 fods høj barriere mellem City of Providence og farvandet fra Narragansett Bay. Vand, der strømmer ned langs Providence-floden til havet, pumpes ud, når det bygger sig op bag de lukkede porte. Pumpestationen, 213 fod lang og 91 fod bred, er konstrueret af armeret beton og mursten. Fem pumper har en kapacitet til at pumpe 3.150.000 gallon flodvand pr. Minut ind i Narragansett Bay.

Hver Tainter-port er 40 fod firkantet og vejer 53 tons. Portene er designet til at krumme udad mod bugten for at bryde påvirkningen af ​​bølgerne og sænkes på plads af elektriske motorer og tyngdekraften med 1,5 fod i minuttet. Det tager ca. 30 minutter at sænke dem, men ca. to timer at hæve portene fra en lukket position, da tyngdekraften virker imod, at de hæves. Om nødvendigt kan portene sænkes og hæves manuelt.

Designet af enhver orkanbarriere afhænger af forholdene. Pumpestationen ved Fox Point er et vigtigt element i beskyttelsen af ​​Providence City. Uden at pumpe flodvand ud, når floden er "dæmpet" af portene, ville et reservoir danne og oversvømme byen - lige hvad Providence forsøger at undgå.

Tainter gate blev opfundet i det 19. århundrede af den amerikanske ingeniør og Wisconsin indfødte Jeremiah Burnham Tainter. Den buede port er fastgjort til en eller flere faglignende, trekantede rammer. Den brede ende af trekantrammen er fastgjort til den buede port, og spidsen af ​​spidsen roterer for at bevæge porten.

Tainter-porten er også kendt som en radial gate. Tyngdekraften og vandtrykket hjælper faktisk med at bevæge porten op og ned, som illustreret af Arif Setya Budi og også i animation leveret af Dunn County Historical Society i Wisconsin.

En Tainter gate bruges også i dæmninger, så er en orkanbarriere også en dæmning? Ja og nej. En dæmning er bestemt en vandbarriere, men dæmninger og reservoirer er normalt ikke konstrueret til nødsituation. Det eneste formål med en orkanbarriere er at beskytte mod stormbølger eller stormvande. City of Providence har defineret to centrale funktioner for Fox Point:

1. "at forsinke højvande fra potentielle stormbølger i Narragansett Bay"
2. "at opretholde flodstrømmen, så vandstanderne ikke bliver for høje bag barrieren"

Som ethvert byggeprojekt skal et behov anerkendes, og finansiering skal realiseres, før arkitektur og konstruktion kan begynde. Før Fox Point blev byen Providence truet hvert år. I september 1938 New England-orkanen forårsagede 200 millioner dollars ejendomsskade og 250 dødsfald med kun 3,1 tommer regn. I august 1954 Orkanen Carol forårsagede 41 millioner dollars ejendomsskade med oversvømmelse tidevand ved højvande, 13 fod over det normale. Flood Control Act fra 1958 godkendte opførelse af en barriere ved Fox Point. U.S. Army Corps of Engineers (USACE) tog kontrol i februar 2010 og reddede Providence City hundreder af tusinder af dollars hvert år. Byen opretholder diget og levee-systemet.

En lodret liftport ligner en Tainter-port, idet den hæver og sænker for at kontrollere vandstrømmen. Mens en Tainter-port er buet, er en lodret løfteport dog ikke.

Porten vist her, Bayou Bienvenue gate, er en del af et massivt $ 14,45 milliarder projekt i nyt Orleans - den indre havnenavigationskanal - Lake Borgne overspændingsbarriere, også kaldet The Great Wall of Louisiana. Betonbarrierevæggen, der er bygget af U.S. Army Corps of Engineers, er næsten to miles lang og 26 fod høj.

Oversvømmelser og stormbølger er ikke unikke for USA eller Nordamerika. Over hele verden ingeniører har fundet måder at kontrollere oversvømmelser på. I en æra med ekstrem vejr er denne type problemløsning et blomstrende område af ingeniørstudier.

Hvorfor har et stort byområde som New York City ingen storm mod overspændingsbeskyttelse? I 2012 blev stormbølgen fra orkanen Sandy oversvømte gaderne, metroerne og infrastrukturen af den største by i Amerika. Siden da har arbejdsgrupper undersøgt gennemførligheden af ​​en oversvømmelsesbarriere i New York Harbour. Nevermind, som andre industrialiserede lande over hele kloden har haft højteknologiske løsninger til oversvømmelseskontrol årevis.

Mennesker har et kærlighedshat-forhold til vand - naturens rigelige sammensætning er nødvendig for livet, men scoringer af mennesker dør af vandrelaterede begivenheder. Ti mennesker drukner utilsigtet hver dag. Bilulykker på grund af oversvømmelse og ekstrem vejr er uforudsigelige. Eller er de det?

Det ser ud til, at enhver kan stoppe stigende farvande. En hurtig Google-søgning efter "oversvømmelsesbarrierer vægge" finder en række produkter fra Home Depot, Ace Hardware, Amazon og større, kommercielle virksomheder.

Det var ikke så længe siden, at samfundene brugte sirener til at advare om vejrrelaterede farer. Nogle samfund bruger i dag fortsat denne forenklede tilgang til oversvømmelser. Med en blanding af lokaliserede kameraer (ofte på droner), kortlægningssoftware og applikationer om katastrofevarsel kan virksomheder som f.eks Beholder Technology med hovedkontor i Austin, Texas, tilbyder ”fjern situationsbevidsthed” til samfundene - hvilket er at sige de advarer dig om oversvømmede veje og farlige situationer, før nødpersonalierne endda kan komme der. Katastrofe-apps betragtes som højteknologiske løsninger i USA, men ville orkanbarrierer ikke være mere nyttige?

• Emergency Management Agency, City of Providence, 5. november 2012
• Fox Point Hurricane Barrier Facts, City of Providence på www.providenceri.com/efile/705
• Opdater rapport for Rhode Island, U.S. Army Corps of Engineers, New England District, 31. juli 2012 på www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• U.S. Army Corps of Engineers. IHNC - LAKE BORGNE SURGE BARRIER, Opdateret juni 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centre for sygdomskontrol og -forebyggelse. "Utilsigtet drukning: Få fakta." 28. april 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html