Protipovodňové zábrany, hurikánové bariéry a bouřkový nárůst

Ve věku globálního oteplování a extrémního počasí nebyla nikdy větší rizika pro život u vody. Ochrana před přepětím bouře a hurikánové bariéry byly řešením pro některá společenství, ale za jakou estetickou cenu? Umí umělci a architekti zkrášlit inženýrství? Zkoumání otázek a objevování řešení nám pomůže porozumět skutečným výzvám spojeným s dopady globálních změn klimatu.

Od roku 2008 do roku 2013 americká armádní skupina inženýrů - stejná skupina odpovědná za nedostatečný systém hrází v New Orleans - dokončil hurikánovou bariéru téměř dvě míle široké přes směs vodních cest asi 12 mil východně od centra New Orleans. Přepážka Barge Surge Barrier Inner Harbor Navigation Canal Lake Borgne, betonová a ocelová hurikánová bariéra funguje společně s hrázovým systémem. Bariéra je první obrannou linií zmírněním bouřkových vln spojených s hurikány.

Hurikán je nízkotlaké centrum. Na zemi nejsou nízkotlaká centra dostatečně silná, aby se pohybovala zemí. Nízkotlaká centra, která jsou nad vodou, však mohou vodu skutečně tlačit a pohybovat. Hurikánové větry foukají vodu nejen vytvářením vln, ale také vytvářením kopule nebo náporem vysoké vody. Spolu s normálním přílivem může bouřkový nárůst kromě vln způsobených silným hurikánovým větrem vytvořit také příliv bouřek. Hurikánové bariéry poskytují ochranu před očekávaným přílivem bouří.

Přepětí bouře NENÍ vlnou tsunami nebo přílivovou vlnou, ale je to podobné. Přepětí bouře je neobvyklé zvýšení hladiny moře, obvykle způsobené extrémním počasím. Super příliv má také vlny, ale vlny nejsou tak dramaticky vysoké jako tsunami. Tsunami jsou doslova „přístavní vlny“ způsobené podzemním narušením, jako je zemětřesení. Extrémní záplavy jsou výsledkem obou událostí.

Když se podíváme na mapa, kde lidé žijí, není těžké si představit, jak zranitelný život a majetek může být pro těžké počasí. Přestože se buduje budovy odolné vůči tsunami podél pobřeží je možnost, stoupající příliv bouře může být neúprosný. Americké národní hurikánové centrum poskytlo Animovaný příklad bleskového bouře (Vyžaduje plug-in Flash). V této animaci bouřkový nárůst spolu s bušícími vlnami neodpovídají malé bariéře chránící strukturu.

Na ostrově Rhode Island byl mohutný bouřkový nárůst hurikánu Sandy v roce 2012 blokován technikou z roku 1966. Technologie hurikánových bariér je investicí pro jakýkoli region, ale podívejte se, jak fungují.

Překážka hurikánu Fox Point se nachází na východě Providence na ostrově Rhode Island, situovaném přes řeku Providence, která teče do zátoky Narragansett. Je dlouhý 3 000 stop a vysoký 25 stop. Byl postaven v letech 1960 až 1966, aby chránil město před přílivem bouří 20 metrů nad mořem.

Systém se skládá ze tří Tainterových bran, pěti čerpadel pro říční vodu a dvou 10 až 15 stop vysokého kamene a země levees nebo hráze podél břehu řeky. Za cenu 16 milionů dolarů (1960 dolarů) zaplatila státní a místní vláda pouze 30 procent nákladů, zatímco federální vláda dotovala většinu nákladů na hurikánový bariérový systém.

Tři brány Tainter, nazývané také radiální brány, se mohou uzavřít a poskytnout tak půl metru dlouhou, 25 stop vysokou bariéru mezi městem Providence a vodami z zálivu Narragansett. Voda stékající po řece Providence k moři je čerpána, jak se hromadí za uzavřenými branami. Čerpací stanice, 213 stop dlouhá a 91 stop široká, je vyrobena ze železobetonu a cihel. Pět čerpadel má kapacitu čerpání 3 150 000 galonů říční vody za minutu do Narragansettského zálivu.

Každá brána Tainter má čtverec 40 stop a váží 53 tun. Jsou navrženy tak, aby se ohýbaly směrem ven k zálivu, aby přerušily dopad vln. Vrata jsou spouštěna elektrickými motory a gravitací rychlostí 1,5 stopy za minutu. Zvedání bran z uzavřené polohy trvá přibližně 30 minut, ale přibližně dvě hodiny, protože gravitace působí proti zvedání. V případě potřeby lze vrata spustit a zvednout ručně.

Konstrukce jakékoli hurikánové bariéry závisí na podmínkách. Čerpací stanice v Fox Point je důležitým prvkem ochrany města Providence. Bez odčerpávání říční vody, když je řeka „přehrazena“ branami, by město vytvořilo nádrž a zaplavilo město - tomu, čemu se Providence snaží zabránit.

Tainterovu bránu vynalezl v 19. století americký inženýr a Wisconsin rodák Jeremiah Burnham Tainter. Zakřivená brána je připevněna k jednomu nebo více příhradovým trojúhelníkovým rámovým dílům. Široký konec kostry trojúhelníku je připevněn ke zakřivené bráně a vrcholový bod nosníku se otáčí, aby pohyboval branou.

Tainterova brána je také známá jako radiální brána. Gravitace a tlak vody ve skutečnosti pomáhají posunout bránu nahoru a dolů, jak ilustrované Arifem Setya Budim a také v animace poskytuje Historická společnost Dunn County Historical Society ve Wisconsinu.

Tainterova brána se také používá u přehrad, takže je hurikánová bariéra také přehradou? Ano i ne. Přehrada je jistě vodní překážkou, ale přehrady a nádrže obecně nejsou konstruovány pouze pro nouzové použití. Jediným účelem hurikánové bariéry je ochrana před bouří nebo vlnou. Město Providence definovalo dvě hlavní funkce pro Fox Point:

1. "zpomalit přílivy od potenciálních bouří v Narragansettském zálivu"
2. „udržovat průtok řeky tak, aby se hladiny vody za bariérou příliš nedostaly“

Stejně jako u každého stavebního projektu musí být uznána potřeba a musí být realizováno financování před zahájením architektury a výstavby. Před Fox Pointem bylo každoročně ohroženo město Providence. V září 1938 Hurikán v Nové Anglii způsobil škodu na majetku 200 milionů dolarů a 250 úmrtí s deštěm jen 3,1 palce. V srpnu 1954 Hurikán Carol způsobil škodu na majetku ve výši 41 milionů dolarů povodněmi při přílivu, 13 stop nad normální. Zákon o povodňové kontrole z roku 1958 povolil výstavbu bariéry ve Fox Point. Americký armádní sbor inženýrů USA (USACE) převzal kontrolu v únoru 2010 a každoročně ušetřil City Providence stovky tisíc dolarů. Město udržuje systém hrází a hrází.

Svislá zvedací brána je podobná Tainterově bráně v tom, že zvedá a spouští k řízení průtoku vody. Zatímco Tainterova brána je zakřivená, vertikální zvedací brána není.

Brána zobrazená zde, brána Bayou Bienvenue, je součástí rozsáhlého projektu 14,45 miliard USD v New Orleans - plavební kanál vnitřního přístavu - přepážková bariéra u jezera Borgne, také nazývaná Velká zeď Louisiana. Betonová bariérová zeď postavená americkým armádním sborem inženýrů je téměř dvě míle dlouhá a 26 stop vysoká.

Povodně a nárůsty bouřek nejsou jedinečné ve Spojených státech ani v Severní Americe. Po celém světě inženýři našli způsoby, jak ovládat záplavy. V době extrémního počasí je tento typ řešení problémů prosperující oblastí inženýrské studie.

Proč velká městská oblast, jako je New York, nemá ochranu před přepětím? V roce 2012 prudký nárůst bouře z hurikánu Sandy zaplavil ulice, podchody a infrastrukturu největšího města v Americe. Od té doby studovaly pracovní skupiny proveditelnost protipovodňové zábrany v přístavu New York. Nevadí, jaké měly jiné industrializované země po celém světě high-tech řešení pro ochranu před povodněmi celé roky.

Lidé mají s vodou nenávistný vztah - hojná složka přírody je nezbytná pro život, ale mnoho lidí umírá na události spojené s vodou. Každý den se neúmyslně topí deset lidí. Nehody aut při bleskových povodních a extrémním počasí jsou nepředvídatelné. Nebo jsou?

Zdá se, že kdokoli může zastavit stoupající vody. Rychlé vyhledávání Google pro „protipovodňové stěny“ najde řadu produktů od Home Depot, Ace Hardware, Amazonu a větších komerčních společností.

Není to tak dávno, co komunity používaly sirény, aby varovaly před nebezpečím spojeným s počasím. Některá společenství dnes používají tento zjednodušený přístup k povodním i nadále. Se směsí lokalizovaných kamer (často na dronech), mapovým softwarem a aplikacemi varování před katastrofami, například společnostmi Technologie domácnosti se sídlem v Austinu, Texas nabízí komunitám „vzdálené situační povědomí“ - to znamená varují před zatopenými vozovkami a nebezpečnými situacemi dříve, než se záchranné posádky dostanou tam. Aplikace pro katastrofy jsou ve Spojených státech považována za high-tech řešení, ale nebyly by hurikánové bariéry užitečnější?

• Agentura pro mimořádné události, město Providence, 5. listopadu 2012
• Fox Point Hurricane Barrier Facts, City of Providence, www.providenceri.com/efile/705
• Aktualizovat zprávu pro ostrov Rhode Island, US Army Corps of Engineers, New England District, 31. července 2012, www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Americký armádní sbor inženýrů. IHNC - LAKE BORGNE SURGE BARRIER, Aktualizováno červen 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centra pro kontrolu a prevenci nemocí. "Neúmyslné utonutí: Získejte fakta." 28. dubna 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html