Protipovodňové zábrany, hurikánové bariéry a búrka

V období globálneho otepľovania a extrémneho počasia nebolo riziko bývania pri vode nikdy väčšie. Ochrana pred prepätím a hurikánové bariéry boli riešením pre niektoré komunity, ale za aké estetické náklady? Môžu umelci a architekti skrášliť inžinierstvo? Preskúmanie otázok a objavovanie riešení nám pomôže pochopiť skutočné výzvy spojené s účinkami globálnej zmeny podnebia.

Od roku 2008 do roku 2013 americká armádna skupina inžinierov - rovnaká skupina zodpovedná za neprimeraný systém hrádzí v New Orleans - dokončil hurikánovú bariéru takmer dve míle široké cez zmes vodných ciest asi 12 kilometrov východne od centra mesta New Orleans. Prekážková bariéra pre bariéru proti prepätiu vo vnútornom prístave pri jazere Borgne, betónová a oceľová hurikánová bariéra pracuje v tandeme s hrádzovým systémom. Bariéra je prvou obrannou líniou zmiernením prudkých búrok spôsobených hurikánmi.

Hurikán je nízkotlakové centrum. Na pevnine nie sú nízkotlakové strediská dostatočne silné na to, aby sa pohybovali zemou. Nízkotlakové strediská, ktoré sú nad vodou, však môžu vodu skutočne tlačiť a pohybovať. Hurikán-sila vetra fúka vodu nielen vytvára vlny, ale tiež vytvára kupolu alebo nárast vysokej vody. Spolu s normálnym prílivom vĺn môže búrkový prírastok okrem vĺn spôsobených silným vetrom hurikánu vytvoriť extrémny príliv búrok. Hurikánové bariéry poskytujú ochranu pred očakávaným prílivom búrok.

Búrkový nárast NIE JE vlnou tsunami alebo prílivovou vlnou, ale je podobný. Búrkový nárast je neobvyklé stúpanie hladiny mora, zvyčajne spôsobené extrémnym počasím. Super-vysoký príliv má tiež vlny, ale vlny nie sú také dramaticky vysoké ako cunami. Tsunami sú doslova „prístavné vlny“ spôsobené podzemným narušením, napríklad zemetrasenie. Extrémne záplavy sú výsledkom oboch udalostí.

Keď sa pozrieme na a mapa, kde ľudia žijú, nie je ťažké predstaviť si, aký zraniteľný môže byť život a majetok v nepriaznivom počasí. Aj keď sa stavia budovy odolné voči cunami pozdĺž pobrežia je možnosť, stúpajúci príliv búrky môže byť neúprosný. Americké národné hurikánové centrum poskytlo a Animovaný príklad bleskového nárazu (Vyžaduje sa doplnok Flash). V tejto animácii búrkový nárast spolu s búšiacimi vlnami nezodpovedajú malej bariére chrániacej štruktúru.

Na ostrove Rhode Island bol mohutný nárast búrky v roku 2012 spôsobený hurikánmi Sandy. Technológia prekážok proti hurikánu je investíciou pre každý región, ale pozrite sa, ako fungujú.

Hurikán Fox Point sa nachádza vo východnej časti Providence na ostrove Rhode Island, ležiacej naprieč riekou Providence, ktorá tečie do zátoky Narragansett. Je 3000 metrov dlhý a 25 metrov vysoký. Bol postavený v rokoch 1960 až 1966, aby chránil mesto pred prílivom búrok 20 metrov nad morom.

Systém sa skladá z troch Tainterových brán, piatich čerpadiel pre riečnu vodu a dvoch 10 až 15 stôp vysokých kameňov a zeme hrádze alebo hrádze pozdĺž brehu rieky. Za cenu 16 miliónov dolárov (1960 dolárov) zaplatila štátna a miestna vláda iba 30 percent nákladov, zatiaľ čo federálna vláda dotovala väčšinu nákladov na hurikánový bariérový systém.

Tri brány typu Tainter, nazývané aj radiálne brány, sa môžu uzavrieť, aby poskytovali pol kilometrov dlhú, 25 metrov vysokú bariéru medzi mestom Providence a vodami z zálivu Narragansett. Voda tečúca po rieke Providence do mora sa čerpá, pretože sa vytvára za uzatvorenými bránami. Čerpacia stanica dlhá 213 stôp a 91 stôp je vyrobená z vystuženého betónu a tehly. Päť čerpadiel má kapacitu čerpania 3 150 000 galónov riečnej vody za minútu do zátoky Narragansett.

Každá brána Tainter má štvorcový meter štvorcový a váži 53 ton. Brány sú navrhnuté tak, aby sa ohýbali smerom von k zálivu, aby prerušili dopad vĺn. Elektromotory a gravitácia sa spúšťajú rýchlosťou 1,5 stopy za minútu. Zaťaženie brán z uzavretej polohy trvá približne 30 minút, ale približne dve hodiny, pretože gravitácia pôsobí proti zdvihnutiu. V prípade potreby je možné brány spustiť a zdvihnúť ručne.

Konštrukcia akejkoľvek hurikánovej bariéry závisí od podmienok. Čerpacia stanica vo Fox Point je dôležitým prvkom ochrany mesta Providence. Bez odčerpávania riečnej vody, keď je rieka „prehradená“ bránami, by sa z mesta vytvorila vodná nádrž a zaplavila by sa to, čomu sa Providence snaží vyhnúť.

Tainterovu bránu vymyslel v 19. storočí americký inžinier a rodák z Wisconsinu Jeremiah Burnham Tainter. Zakrivená brána je pripevnená k jednému alebo viacerým trojuholníkovým nosníkom podobným nosníkom. Široký koniec trojuholníkovej konštrukcie je pripojený k zakrivenej bráne a vrcholový bod nosníka sa otáča tak, aby pohyboval bránou.

Tainterova brána je tiež známa ako radiálna brána. Gravitácia a tlak vody skutočne pomáhajú posúvať bránu nahor a nadol, ako ilustruje Arif Setya Budi a tiež v USA animácie poskytovaná Historickou spoločnosťou Dunn County Historical Society vo Wisconsine.

Tainterova brána sa používa aj v priehradách, takže hurikánová bariéra je priehradou? Áno a nie. Priehrada je určite vodnou prekážkou, ale priehrady a nádrže vo všeobecnosti nie sú skonštruované iba na núdzové použitie. Jediným účelom hurikánovej bariéry je ochrana pred búrkou alebo prílivom búrok. Mesto Providence vymedzilo dve hlavné funkcie pre Fox Point:

1. „spomaliť prílivy z možného náporu búrok v Narragansettskom zálive“
2. „na udržanie toku rieky tak, aby sa hladiny vody za bariérou nedostali príliš vysoko“

Pred začatím architektúry a výstavby je potrebné rovnako ako každý stavebný projekt uznať potrebu a zabezpečiť financovanie. Pred Fox Pointom bolo každý rok ohrozené mesto Providence. V septembri 1938 Hurikán v Novom Anglicku spôsobil škodu na majetku 200 miliónov dolárov a 250 úmrtí iba s 3,1 palca dažďa. V auguste 1954 Hurikán Carol spôsobil škodu na majetku vo výške 41 miliónov dolárov povodňami pri prílivu a odlivu, 13 metrov nad normálu. Zákon o ochrane pred povodňami z roku 1958 povolil výstavbu bariéry vo Fox Point. Americký armádny zbor inžinierov USA (USACE) prevzal kontrolu vo februári 2010 a každý rok ušetril mestu Providence stovky tisíc dolárov. Mesto udržuje systém hrádzí a hrádzí.

Vertikálna výťahová brána je podobná Tainterovej bráne tým, že zdvíha a spúšťa na reguláciu prietoku vody. Kým Tainterova brána je zakrivená, vertikálna zdvíhacia brána nie je.

Brána zobrazená tu, brána Bayou Bienvenue, je súčasťou rozsiahleho projektu v New New York v hodnote 14,45 miliárd dolárov Orleans - plavebný kanál vnútorného prístavu - prepäťová bariéra pri jazere Borgne, tiež nazývaná Veľká múr Louisiana. Betónová bariérová stena postavená americkým armádnym zborom inžinierov je takmer dve kilometre dlhá a 26 metrov vysoká.

Záplavy a prudké búrky nie sú jedinečné pre USA ani pre Severnú Ameriku. Po celom svete Inžinieri našli spôsoby, ako kontrolovať povodne. V ére extrémneho počasia je tento typ riešenia problémov prosperujúcou oblasťou inžinierskeho štúdia.

Prečo veľká mestská oblasť, ako je New York, nemá ochranu proti prepätiu? V roku 2012 Búrka z hurikánu Sandy zaplavila ulice, podchody a infraštruktúru najväčšieho mesta v Amerike. Odvtedy študujú pracovné skupiny realizovateľnosť protipovodňovej zábrany v prístave New York. Nevadí, aké mali iné priemyselné krajiny na celom svete high-tech riešenia pre ochranu pred povodňami roky.

Ľudia majú lásku k nenávisti s vodou - bohatá zložka prírody je nevyhnutná pre život, ale veľa ľudí zomiera na udalosti súvisiace s vodou. Každý deň sa neúmyselne utopí desať ľudí. Dopravné nehody spôsobené povodňami a extrémnym počasím sú nepredvídateľné. Alebo sú?

Zdá sa, že ktokoľvek môže zastaviť stúpajúcu vodu. Rýchle hľadanie výrazu „protipovodňové steny“ v sieti Google nájde celý rad produktov od spoločností Home Depot, Ace Hardware, Amazon a väčších komerčných spoločností.

Nie je to tak dávno, čo komunity používali sirény, aby varovali pred poveternostnými rizikami. Niektoré komunity dnes používajú tento zjednodušený prístup k povodniam. Spoločnosti, ako sú napr Technológia domácnosti Spoločnosť Texas so sídlom v Austine ponúka komunitám „vzdialené situačné povedomie“ - to znamená varujú pred zaplavenými cestami a nebezpečnými situáciami skôr, ako sa pohotovostné posádky dostanú tam. Aplikácie pre katastrofy sú v Spojených štátoch považované za špičkové riešenia, ale neboli by hurikánové prekážky užitočnejšie?

• Agentúra pre núdzové riadenie, mesto Providence, 5. novembra 2012
• Fakty o prekážke hurikánu Fox Point, City of Providence, www.providenceri.com/efile/705
• Aktualizovať správu pre ostrov Rhode Island, US Army Corps of Engineers, New England District, 31. júl 2012, www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Americký armádny zbor inžinierov. IHNC - LAKE BORGNE SURGE BARRIER, Aktualizované júna 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centrá pre kontrolu a prevenciu chorôb. "Neúmyselné topenie: Získajte fakty." 28. apríla 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html