Bariere de inundații, bariere de uragan și furtună

Într-o epocă a încălzirii globale și a vremii extreme, riscurile de a trăi în apropierea apei nu au fost niciodată mai mari. Protecția împotriva supratensiunilor împotriva furtunii și barierele împotriva uraganelor au fost soluția pentru unele comunități, dar cu ce cost estetic? Artiștii și arhitecții pot face ingineria mai frumoasă? Examinarea întrebărilor și explorarea soluțiilor ne vor ajuta să înțelegem provocările din lumea reală care înconjoară efectele schimbărilor climatice globale.

Între 2008 și 2013, Corpul de Ingineri al Armatei SUA - același grup responsabil pentru sistemul inadecvat de pârghie din New Orleans - a finalizat o barieră împotriva uraganului cu o lungime de aproape două mile pe un mix de căi navigabile la aproximativ 12 mile est de centrul orașului New Orleans. Numită canalul de navigație în portul interior de pe malul lacului Borgne, bariera de uragan din beton și oțel funcționează în tandem cu sistemul de leviere. Bariera este prima linie de apărare prin atenuarea surplusurilor de furtună asociate uraganelor.

Un uragan este un centru de presiune joasă. Peste teren, centrele de joasă presiune nu sunt suficient de puternice pentru a muta pământul. Cu toate acestea, centrele de joasă presiune care sunt peste apă pot efectiv împinge și muta apa. Vânturile cu forță de uragan suflă apa nu numai că creează valuri, ci și creează o cupolă sau un val de apă ridicat. Împreună cu o val de mare normal, o val de furtună poate crea o val de extremă furtună, pe lângă valurile suflate de vântul puternic de uragan. Barierele uraganelor oferă protecție împotriva mareei de furtună anticipate.

Un val de furtună NU este un tsunami sau un val de maree, dar este similar. Val de furtună este un creștere anormală a nivelului mării, de obicei cauzate de vremea extremă. Valul super-înalt are și valuri, dar valurile nu sunt la fel de mari ca un tsunami. Tsunami-urile sunt literalmente „valuri de port” cauzate de o tulburare subterană, precum un cutremur. Inundațiile extreme sunt rezultatul ambelor evenimente.

Când ne uităm la a harta locurilor în care locuiesc oamenii, nu este dificil să ne imaginăm cât de vulnerabile pot fi viața și proprietățile la vremea severă. Deși construiește clădiri rezistente la tsunami de-a lungul țărmurilor este o opțiune, o vală de furtună în creștere poate fi neobosită. Centrul Național al Uraganelor din SUA a furnizat un Exemplu animat de Flash al unei furtuni de furtună (Este necesar plug-in flash). În această animație, surplusul de furtună, împreună cu valurile de bătaie nu se potrivesc cu mica barieră care protejează structura.

În Rhode Island, puternica val a furtunilor Uraganului Sandy din 2012 a fost blocată de o piesă tehnică din 1966. Tehnologia barierelor de uragan este o investiție pentru orice regiune, dar vedeți cum funcționează.

Bariera de uragan Fox Point se află în East Providence, Rhode Island, situată peste râul Providence, care se varsă în Golful Narragansett. Are 3.000 de metri lungime și 25 de înălțime. A fost construit între 1960 și 1966 pentru a proteja orașul de o val de furtună de 20 de metri deasupra nivelului mării.

Sistemul constă din trei porți Tainter, cinci pompe pentru apa de râu și două pietre și pământ înalte de 10-15 metri levees sau diguri de-a lungul malului râului. Cu un cost de 16 milioane de dolari (1960 de dolari), guvernul local și statul au plătit doar 30 la sută din costuri, în timp ce guvernul federal a subvenționat cea mai mare parte a costurilor sistemului de bariere împotriva uraganelor.

Trei porți Tainter, numite și porți radiale, se pot apropia pentru a oferi o barieră înaltă de 25 de metri lungime între Orașul Providenței și apele din Golful Narragansett. Apa care curge pe râul Providence spre mare este pompată pe măsură ce se acumulează în spatele porților închise. Stația de pompare, lungă de 213 de picioare și 91 de metri lățime, este construită din beton armat și cărămidă. Cinci pompe au o capacitate de pompare 3.150.000 de galoane de apă de râu pe minut în Golful Narragansett.

Fiecare poartă Tainter are 40 de metri pătrați și cântărește 53 de tone. Proiectate să se curbeze spre exterior spre golf pentru a sparge impactul valurilor, porțile sunt coborâte în loc de motoarele electrice și gravitația la 1,5 metri pe minut. Durează aproximativ 30 de minute pentru a le coborî, dar aproximativ două ore pentru a ridica porțile dintr-o poziție închisă, deoarece gravitația acționează împotriva creșterii lor. Dacă este necesar, porțile pot fi coborâte și ridicate manual.

Proiectarea oricărei bariere de uragan depinde de condiții. Stația de pompare de la Fox Point este un element important pentru protejarea orașului Providence. Fără a pompa apa râului atunci când râul este „bătut” de porți, s-ar forma un rezervor și va inunda orașul - exact ceea ce Providence încearcă să evite.

Poarta Tainter a fost inventată în secolul 19 de către inginerul american și originarul din Wisconsin, Jeremiah Burnham Tainter. Poarta curbă este atașată la una sau mai multe piese de cadru triunghiulare, asemănătoare cu trunchiul. Capătul larg al cadrului triunghiului este atașat la poarta curbată, iar punctul de vârf al trunchiului se rotește pentru a muta poarta.

Poarta Tainter este cunoscută și sub numele de poartă radială. Gravitatea și presiunea apei ajută de fapt la mutarea porții în sus și în jos ilustrat de Arif Setya Budi și, de asemenea, în animaţie furnizat de Societatea istorică a județului Dunn din Wisconsin.

O poartă Tainter este de asemenea folosită în baraje, deci o barieră de uragan este de asemenea un baraj? Da și nu. Un baraj este cu siguranță o barieră de apă, dar baraje și rezervoare în general nu sunt construite numai pentru utilizare de urgență. Singurul scop al unei bariere de uragan este protejarea împotriva unei furtuni sau a unei valuri de furtună. Orașul Providence a definit două funcții centrale pentru Fox Point:

1. "pentru a retrage marea ridicată de potențialele furtuni din Golful Narragansett"
2. "pentru a menține debitul râului astfel încât nivelul apei să nu fie prea ridicat în spatele barierei"

Ca orice proiect de construcție, trebuie recunoscută o necesitate, iar finanțarea trebuie realizată înainte ca arhitectura și construcția să poată începe. Înainte de Fox Point, Orașul Providenței era amenințat în fiecare an. În septembrie 1938, Uraganul New England a provocat daune materiale de 200 de milioane de dolari și 250 de decese cu doar 3,1 centimetri de ploaie. În august 1954, Uraganul Carol a provocat daune de proprietate de 41 de milioane de dolari cu valuri de inundații la val de mare, cu 13 metri peste normal. Legea privind controlul inundațiilor din 1958 autoriza construcția unei bariere la Fox Point. Corpul de Ingineri al Armatei SUA (USACE) a preluat controlul în februarie 2010, economisind orașul Providence sute de mii de dolari în fiecare an. Orașul menține sistemul de diguri și de leviere.

O poartă verticală de ridicare este similară cu o poartă Tainter, deoarece ridică și coboară pentru a controla fluxul de apă. În timp ce o poartă Tainter este curbă, totuși, o poartă de ridicare verticală nu este.

Poarta prezentată aici, poarta Bayou Bienvenue, face parte dintr-un proiect masiv de 14,45 miliarde de dolari în New Orleans - Canalul de navigație în portul interior - Lacul Borgne, Bariera de surge, numită și Marele Zid din Louisiana. Zidul de barieră din beton construit de Corpul de Ingineri al Armatei SUA are o lungime de aproape doi mile și 26 de înălțime.

Inundațiile și creșterea furtunilor nu sunt unice atât pentru Statele Unite, nici pentru America de Nord. În întreaga lume inginerii au găsit modalități de a controla inundațiile. Într-o epocă a vremii extreme, acest tip de rezolvare a problemelor este o zonă înfloritoare a studiului ingineriei.

De ce o zonă urbană mare precum New York nu are protecție împotriva supratensiunilor? În 2012, apariția furtunilor din uraganul Sandy a inundat străzile, metroule și infrastructura din cel mai mare oraș din America. De atunci, grupurile de lucru studiază fezabilitatea unei bariere de inundații în portul New York. Nu vă dați seama că au avut alte țări industrializate de pe glob soluții de înaltă tehnologie pentru controlul inundațiilor pentru ani.

Oamenii au o relație de ură de dragoste cu apa - compusul abundent al naturii este necesar pentru viață, dar mulți oameni mor din cauza evenimentelor legate de apă. Zece oameni se îneacă neintenționat în fiecare zi. Accidentele auto cauzate de inundații fulgerătoare și vreme extremă sunt imprevizibile. Sau sunt?

Se pare că oricine poate opri creșterea apelor. O căutare rapidă pe Google pentru „ziduri de barieră pentru inundații” găsește o serie de produse de la Home Depot, Ace Hardware, Amazon și companii mai mari, comerciale.

Nu în urmă cu mult timp, comunitățile au folosit sirenele pentru a avertiza asupra pericolelor legate de vreme. Unele comunități continuă să folosească astăzi această abordare simplică a inundațiilor. Cu un mix de camere localizate (adesea pe drone), software de mapare și aplicații de alertare a dezastrelor, companii precum Tehnologia Beholder cu sediul în Austin, Texas oferă „conștientizare situațională la distanță” comunităților - adică ei vă avertizează despre drumurile inundate și situațiile periculoase înainte ca echipele de urgență să poată ajunge chiar Acolo. Aplicații pentru dezastre sunt considerate soluții de înaltă tehnologie în Statele Unite, dar barierele de uragan nu ar fi mai utile?

• Agenția de gestionare a situațiilor de urgență, orașul Providence, 5 noiembrie 2012
• Fapte de barieră în uraganele Fox Point, orașul Providence la www.providenceri.com/efile/705
• Actualizați raportul pentru Rhode Island, Corpul de Ingineri al Armatei S.U.A., districtul New England, 31 iulie 2012 la www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Corpul de Ingineri din SUA. IHNC - LACUL BORGNE SURGE BARRIER, actualizat în iunie 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centre pentru controlul și prevenirea bolilor. „Îngroșarea neintenționată: obțineți faptele”. 28 aprilie 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html