Barijere od poplava, uraganske barijere i olujne udare

U doba globalnog zagrijavanja i ekstremnih vremenskih prilika, rizici življenja u blizini vode nikada nisu bili veći. Zaštita od naleta od oluja i uraganskih barijera bili su rješenje za neke zajednice, ali po kojoj estetskoj cijeni? Mogu li umjetnici i arhitekti učiniti inženjering ljepšim? Ispitivanje pitanja i istraživanje rješenja pomoći će nam da razumemo izazove iz stvarnog svijeta koji utječu na posljedice globalnih klimatskih promjena.

Između 2008. i 2013., američki vojni inženjerski korpus - ista grupa odgovorna za neadekvatni sustav podmetača u Novom Orleans - dovršena uraganska barijera široka gotovo dvije milje preko mješavine plovnih putova oko 12 milja istočno od centra grada Orleans. Nazvani kanalom za zaštitu od prenapona unutarnjeg lučkog kanala Jezero Borgne, betonska i čelična uraganska barijera djeluje u tandemu sa sustavom levee. Pregrada je prva linija obrane ublažavanjem olujnih udara povezanih s uraganima.

Uragan je središte niskog tlaka. Nad kopnom centri niskog tlaka nisu dovoljno jaki da bi se kretali po zemlji. Međutim, centri niskog tlaka koji su iznad vode zapravo mogu gurati i pomicati vodu. Vjetrovi s uraganima pušu vodu ne samo stvarajući valove, već i stvaraju kupolu ili navalu visoke vode. Uz normalnu visoku plimu, olujna bura može stvoriti i ekstremnu olujnu plimu osim valova koji je puhao jak uraganski vjetar. Olujne barijere pružaju zaštitu očekivanim olujnim plimama.

Olujna bura NIJE cunami ili plimni val, ali slično je. Olujna bura je an nenormalan porast razine mora, obično uzrokovano ekstremnim vremenskim prilikama. Super-visoka plima također ima valove, ali valovi nisu tako dramatično visoki kao tsunami. Tsunami su doslovno "lučki valovi" uzrokovani podzemnim poremećajem, poput zemljotresa. Ekstremne poplave rezultat su oba događaja.

Kad pogledamo a karta mjesta gdje ljudi žive, nije teško zamisliti koliko ranjiv život i imovina mogu biti teška vremena. Iako konstrukcijski zgrade otporne na cunami uz obalu je opcija, usponska oluja može biti neumoljiva. Američki nacionalni centar za uragane osigurao je Flash animirani primjer olujne udara (Flash dodatak potreban). U ovoj animaciji, oluja i pljuskovi valova ne odgovaraju maloj barijeri koja štiti strukturu.

U Rhode Islandu, uragan Sandy iz 2012. snažne olujne udare blokirao je inženjerski rad iz 1966. godine. Tehnologija uraganskih barijera ulaganje je za bilo koju regiju, ali pogledajte kako djeluju.

Orkanska barijera Fox Point nalazi se u Istočnom Providenceu na Rhode Islandu smještenom preko rijeke Providence koja se uliva u zaljev Narragansett. Duga je 3000 metara i visoka 25 metara. Izgrađena je između 1960. i 1966. kako bi zaštitila grad od oluje od 20 metara nadmorske visine.

Sustav se sastoji od tri vrata Tainter, pet crpki za riječnu vodu i dva kamena i zemlje visoke 10 do 15 stopa. nasipi ili nasipi uz obalu rijeke. Po cijeni od 16 milijuna dolara (1960 dolara), država i lokalna uprava platili su samo 30 posto troškova, dok je savezna vlada subvencionirala većinu troškova sustava barijere uragana.

Tri Tainter vrata, koja se nazivaju i radijalna vrata, mogu se zatvoriti kako bi pružila pet kilometara dugačku, 25 metara visoku barijeru između grada Providencea i voda iz zaljeva Narragansett. Voda koja teče niz rijeku Providence do mora iscrpljuje se tijekom nakupljanja iza zatvorenih vrata. Crpna stanica dužine 213 i širine 91 metra izgrađena je od armiranog betona i opeke. Pet crpki ima kapacitet za ispumpavanje 3.150.000 litara riječne vode u minutu u zaljev Narragansett.

Svaka Tainter vrata su kvadratna 40 stopa i teška 53 tone. Dizajnirana da krivulja prema van zaljeva kako bi prekinula udar valova, električni motori i gravitacija spuštaju kapije na mjesto brzinom od 1,5 stopa u minuti. Za spuštanje kapije iz zatvorenog položaja potrebno je oko 30 minuta, ali gravitacija djeluje protiv podizanja. Ako je potrebno, kapije se mogu spuštati i podizati ručno.

Dizajn svih uraganskih barijera ovisi o uvjetima. Crpna stanica u Fox Point-u važan je element zaštite grada Providencea. Bez ispumpavanja riječne vode kada rijeku "prokopaju" vrata, formirao bi se rezervoar i poplavio grad - upravo ono što Providence pokušava izbjeći.

Tainter kapiju izumio je u 19. stoljeću američki inženjer i rodom iz Wisconsina Jeremiah Burnham Tainter. Zakrivljena vrata pričvršćena su na jedan ili više komada trokutastih okvira sličnih potkrovlju. Široki kraj okvira trokuta pričvršćen je zakrivljenim vratima, a vršna točka rešetke okreće se za pomicanje vrata.

Tainter vrata su poznata i kao radijalna vrata. Gravitacija i pritisak vode zapravo pomažu pomicanje vrata gore i dolje, kao ilustrirao Arif Setya Budi i također u animacija osigurava Povijesno društvo okruga Dunn u Wisconsinu.

Tainter vrata se također koriste u branama, pa je uraganska barijera također brana? Da i ne. Brana je sigurno vodena prepreka, ali brane i akumulacije uglavnom nisu konstruirani samo za hitne potrebe. Jedina svrha uraganske barijere je zaštita od olujnog udara ili oseke. Grad Providence odredio je dvije središnje funkcije za Fox Point:

1. "za zaustavljanje velikih plima od potencijalnih olujnih udara u zaljevu Narragansett"
2. "za održavanje protoka rijeke tako da se vodostaji ne bi previsoko zaklonili"

Kao i svaki građevinski projekt, potreba se mora priznati i financirati prije nego što započnu arhitektura i izgradnja. Prije točke Fox, Grad Providence je svake godine prijetio. U rujnu 1938 Uragan New England prouzročila štetu od imovine na 200 milijuna dolara i 250 smrti uz samo 3,1 centimetara kiše. U kolovozu 1954. god. Uragan Carol prouzrokovao imovinsku štetu od 41 milijuna dolara poplavom plime i oseke, 13 stopa iznad normalne. Zakon o suzbijanju poplava iz 1958. godine odobrio je izgradnju barijere na mjestu Fox. Inženjerski vojni korpus SAD-a (USACE) preuzeo je kontrolu u veljači 2010. godine, štedeći Grad Providence stotine tisuća dolara svake godine. Grad održava sustav nasipa i nasipa.

Okomita kapija za podizanje je slična Tainter vratima po tome što se podiže i spušta kako bi kontrolirala protok vode. Iako su vrata Taintera zakrivljena, vertikalna vrata za dizanje nisu.

Vrata prikazana ovdje, vrata Bayou Bienvenue, dio su ogromnog projekta vrijednog 14,45 milijardi dolara u Novom Orleans - navigacijski kanal unutarnje luke - Prenaponska barijera jezera Borgne, koji se naziva i Veliki zid grada Louisiana. Betonski pregradni zid koji je sagradio inženjerski vojni inženjerski savez Sjedinjenih Država, dugačak je gotovo dvije milje i visok 26 metara.

Poplave i olujni udari nisu jedinstveni ni za Sjedinjene Države ni za Sjevernu Ameriku. Kroz svijet inženjeri su pronašli načine za kontrolu poplave. U doba ekstremnih vremenskih prilika ova vrsta rješavanja problema uspješno je područje strojarskog proučavanja.

Zašto veliko gradsko područje poput New Yorka nema zaštitu od olujnih udara? Godine 2012 oluja od uragana Sandy preplavila je ulice, podzemne željeznice i infrastrukturu najvećeg grada u Americi. Od tada, radne skupine proučavaju izvodljivost barijere od poplave u njujorškoj luci. Zapamtite da su ih imale i druge industrijske zemlje širom svijeta visokotehnološka rješenja za kontrolu poplava godinama.

Ljudi imaju ljubavnu vezu mržnje s vodom - obilje prirode je neophodno za život, ali mnoštvo ljudi umire od vodenih događaja. Deset ljudi se svakodnevno nehotice utapa. Automobilske nesreće od brzih poplava i ekstremnih vremenskih prilika nepredvidive su. Ili jesu?

Čini se da svatko može zaustaviti porast vode. Brzo Googleovo pretraživanje "zidova za zaštitu od poplave" pronalazi niz proizvoda od kuće Depot, Ace Hardware, Amazon i većih komercijalnih tvrtki.

Ne tako davno zajednice su upotrebljavale sirene kako bi upozorile na opasnosti povezane s vremenom. Neke zajednice i danas koriste ovaj jednostavni pristup poplavama. Sa kombinacijom lokaliziranih kamera (često na dronovima), programa za mapiranje i aplikacija za upozoravanje na katastrofe, tvrtke poput Tehnologija gledatelja sa sjedištem u Austinu, Texas nudi zajednici "udaljenu situacijsku svijest" - što treba reći upozoravaju vas na poplavljene ceste i opasne situacije prije nego što ekipe hitne pomoći uopće mogu doći tamo. Aplikacije za katastrofe u Sjedinjenim Državama smatraju se visokotehnološkim rješenjima, no ne bi li uraganske barijere mogle biti korisnije?

• Agencija za upravljanje u hitnim situacijama, Grad Providence, 5. studenog 2012
• Činjenice prepreke uragana Fox Point, Grad Providence na www.providenceri.com/efile/705
• Ažuriranje izvješća za Rhode Island, Američki vojni korpus inženjera, okrug New England, 31. srpnja 2012. na www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Američki vojni inženjerski korpus. IHNC - LAKE BORGNE SURGE BARRIER, Ažurirano lipanj 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centar za kontrolu i prevenciju bolesti. "Nenamjerno utapanje: Nabavite činjenice." 28. travnja 2016. https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html