Барьеры от наводнений, ураганные барьеры и штормовые нагоны

В эпоху глобального потепления и экстремальных погодных условий риск жизни у воды никогда не был выше. Защита от штормовых нагонов и ураганные барьеры были решением для некоторых общин, но какой ценой эстетические? Могут ли художники и архитекторы сделать инжиниринг красивее? Изучение вопросов и поиск решений помогут нам понять реальные проблемы, связанные с последствиями глобального изменения климата.

В период с 2008 по 2013 год Инженерный корпус армии США - та же самая группа, ответственная за неадекватную систему дамб в Новом Орлеан - преодолел ураганный барьер шириной около двух миль по водным путям в 12 милях к востоку от центра города Нью Orleans. Этот бетонный и стальной барьер для ураганов работает в тандеме с системой дамб, называемой барьером для защиты от перенапряжения на внутреннем канале озера Боргне. Барьер является первой линией обороны, смягчая штормовые нагоны, связанные с ураганами.

Ураган это центр низкого давления. Над землей центры низкого давления недостаточно сильны, чтобы перемещать землю. Однако центры низкого давления над водой могут толкать и перемещать воду. Ураганные ветры уносят воду, не только создавая волны, но и создавая купол или прилив высокой воды. Наряду с обычным приливом, штормовой нагон может создать экстремальный штормовой прилив в дополнение к волнам, унесенным сильным ураганным ветром. Ураганные барьеры обеспечивают защиту от ожидаемых штормовых приливов.

Шторм не является цунами или приливной волной, но это похоже. Штормовой всплеск ненормальное повышение уровня моря, как правило, вызвано экстремальной погодой. У супер-прилива также есть волны, но волны не так сильно, как цунами. Цунами - это буквально «волны гавани», вызванные подземным волнением, например, землетрясением. Чрезвычайное наводнение - результат обоих событий.

Когда мы смотрим на карта где живут людиНетрудно представить, насколько уязвима жизнь и имущество к суровой погоде. Хотя строительство здания, защищающие от цунами вдоль береговой линии есть вариант, приливный шторм может быть неослабевающим. Национальный центр ураганов США предоставил Flash анимированный пример штормовой волны (Требуется Flash-плагин). В этой анимации штормовой нагон вместе с грохотом волн не соответствует небольшому барьеру, защищающему конструкцию.

В Род-Айленде мощный ураган Сэнди в 2012 году ураганом был перекрыт инженерным сооружением 1966 года. Технология ураганных барьеров является инвестицией для любого региона, но посмотрите, как они работают.

Ураганный барьер Фокс-Пойнт находится в Восточном Провиденсе, штат Род-Айленд, через реку Провиденс, которая впадает в залив Наррагансетт. Это 3000 футов в длину и 25 футов в высоту. Он был построен между 1960 и 1966 годами, чтобы защитить город от штормового прилива 20 футов над уровнем моря.

Система состоит из трех ворот Tainter, пяти насосов для речной воды и двух камней и земли высотой от 10 до 15 футов. дамб или дамб на берегу реки. При стоимости 16 миллионов долларов (1960 долларов) правительство штата и местное правительство оплатило только 30 процентов стоимости, в то время как федеральное правительство субсидировало большую часть стоимости системы защиты от ураганов.

Три ворот Tainter, также называемые радиальными воротами, могут закрываться, чтобы обеспечить 25-метровый барьер длиной в полмилию между городом Провиденс и водами из залива Наррагансетт. Вода, стекающая по реке Провиденс к морю, откачивается по мере накопления за закрытыми воротами. Насосная станция длиной 213 футов и шириной 91 фут построена из железобетона и кирпича. Пять насосов способны перекачивать 3150 000 галлонов речной воды в минуту в залив Наррагансетт.

Каждые ворота Tainter имеют площадь 40 футов и весят 53 тонны. Предназначенные для изгиба наружу в сторону залива, чтобы преодолеть воздействие волн, ворота опускаются на место с помощью электродвигателей и силы тяжести со скоростью 1,5 фута в минуту. Чтобы опустить их, требуется около 30 минут, но чтобы поднять ворота из закрытого положения, требуется около двух часов, поскольку против них поднимается сила тяжести. При необходимости ворота можно опускать и поднимать вручную.

Дизайн любого ураганного барьера зависит от условий. Насосная станция в Фокс-Пойнте является важным элементом защиты города Провиденс. Без откачивания речной воды, когда река «заперта» воротами, водохранилище образовало бы и затопило город - именно то, что провидение пытается избежать.

Ворота Tainter были изобретены в 19 веке американским инженером и уроженцем Висконсина Джеремией Бёрнхемом Тайнтером. Изогнутые ворота прикреплены к одной или нескольким ферменным треугольным элементам конструкции. Широкий конец треугольного каркаса прикреплен к изогнутым воротам, а вершина фермы вращается для перемещения ворот.

Ворота Tainter также известны как радиальные ворота. Гравитация и давление воды на самом деле помогают перемещать ворота вверх и вниз, так как проиллюстрировано Арифом Сетей Буди а также в анимация предоставлено Историческим обществом округа Данн в Висконсине.

Ворота Tainter также используются в плотинах, поэтому барьер от ураганов также является плотиной? Да и нет. Плотина, безусловно, является водным барьером, но плотины и водохранилища как правило, не предназначены только для использования в экстренных случаях. Единственная цель ураганного барьера - защита от штормового нагона или штормового прилива. Город Провиденс определил две основные функции Fox Point:

1. «чтобы сдержать приливы от потенциальных штормовых нагонов в заливе Наррагансетт»
2. «поддерживать речной сток таким образом, чтобы уровень воды не становился слишком высоким за барьером»

Как и в случае любого другого строительного проекта, необходимо признать необходимость и обеспечить финансирование до того, как начнется строительство и строительство. До Фокс-Пойнта город Провиденс подвергался угрозам каждый год. В сентябре 1938 года Ураган Новой Англии нанес ущерб имуществу на 200 миллионов долларов и 250 смертей с дождем всего 3,1 дюйма. В августе 1954 г. Ураган Кэрол нанес ущерб имуществу в размере 41 млн. долл. США в результате наводнения во время прилива, что на 13 футов выше нормы. Закон о борьбе с наводнениями 1958 года разрешил строительство барьера на мысе Фокс. Армейский инженерный корпус США (USACE) взял под свой контроль в феврале 2010 года, спасая город Провиденс сотни тысяч долларов в год. Город поддерживает систему дамбы и дамбы.

Вертикальные подъемные ворота похожи на ворота Tainter в том, что они поднимают и опускают, чтобы контролировать поток воды. В то время как ворота Tainter изогнуты, вертикальные подъемные ворота - нет.

Ворота, показанные здесь, ворота Bayou Bienvenue, являются частью масштабного проекта стоимостью 14,45 миллиардов долларов в Нью-Йорке. Орлеан - Навигационный канал Внутренней Гавани - Барьерный барьер на озере Боргне, также называемый Великой стеной Луизиана. Бетонная барьерная стена, построенная Инженерным корпусом армии США, имеет длину около двух миль и высоту 26 футов.

Наводнения и штормовые нагоны не уникальны ни для Соединенных Штатов, ни для Северной Америки. По всему миру инженеры нашли способы борьбы с наводнениями. В эпоху экстремальных погодных условий этот тип решения проблем является процветающей областью инженерных исследований.

Почему в больших городских районах, таких как Нью-Йорк, нет защиты от штормовых нагонов? В 2012 году штормовой ураган от урагана «Сэнди» затопил улицы, метро и инфраструктуру самого большого города в Америке. С тех пор рабочие группы изучали возможность защиты от наводнений в гавани Нью-Йорка. Неважно, что другие промышленно развитые страны по всему миру имели высокотехнологичные решения для борьбы с наводнениями годами.

Люди имеют отношения любви и ненависти к воде - природное богатство необходимо для жизни, но десятки людей умирают от связанных с водой событий. Десять человек тонут непреднамеренно каждый день. Автомобильные аварии от ливневых паводков и экстремальных погодных условий непредсказуемы. Или они?

Кажется, что любой может остановить рост воды. Быстрый поиск в Google по запросу «барьерные стены» находит множество продуктов от Home Depot, Ace Hardware, Amazon и более крупных коммерческих компаний.

Не так давно общины использовали сирены, чтобы предупредить об опасностях, связанных с погодой. Некоторые сообщества сегодня продолжают использовать этот упрощенный подход к наводнениям. С набором локализованных камер (часто на дронах), картографическим программным обеспечением и приложениями оповещения о бедствиях такие компании, как Технология Beholder Штаб-квартира в Остине, штат Техас, предлагает населению "дистанционную ситуационную осведомленность", то есть они предупреждают вас о затопленных дорогах и опасных ситуациях, прежде чем аварийные бригады могут даже получить там. Бедствия приложений считаются высокотехнологичными решениями в Соединенных Штатах, но разве барьеры от ураганов не будут более полезными?

• Агентство по чрезвычайным ситуациям, город Провиденс, 5 ноября 2012 г.
• Факты об урагане в Фокс Пойнте, город Провиденс, www.providenceri.com/efile/705
• Обновление отчета для Род-Айленда, Инженерный корпус армии США, округ Новая Англия, 31 июля 2012 г., www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Инженерный корпус армии США. IHNC - БАРЬЕР SURGE LAKE BORGNE, Обновлено в июне 2013 г., http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Центры по контролю и профилактике заболеваний. «Непреднамеренное утопление: узнайте факты». 28 апреля 2016 г. https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html