حواجز الفيضانات ، وحواجز الإعصار ، وعرام العاصفة

في عصر الاحترار العالمي والطقس المتطرف ، لم تكن مخاطر العيش بالقرب من المياه أكبر من أي وقت مضى. كانت الحماية من عرام العواصف وحواجز الأعاصير هي الحل لبعض المجتمعات ، ولكن بأي تكلفة جمالية؟ هل يمكن للفنانين والمهندسين المعماريين جعل الهندسة أكثر جمالا؟ سوف يساعدنا فحص الأسئلة واستكشاف الحلول في فهم التحديات الواقعية المحيطة بتأثيرات تغير المناخ العالمي.

بين عامي 2008 و 2013 ، كانت شركة المهندسين بالجيش الأمريكي - نفس المجموعة المسؤولة عن نظام السدود غير الملائم في نيو أورليانز - أكملت حاجزًا من الأعاصير بعرض ميلين تقريبًا عبر مزيج من الممرات المائية على بعد 12 ميلًا شرق وسط مدينة نيو أورليانز. يُطلق حاجز الأعاصير من الخرسانة والصلب ، الذي يُطلق عليه حاجز قناة الملاحة الداخلية في بحيرة Lake Borgne Surge Barrier ، جنبًا إلى جنب مع نظام السدود. الحاجز هو خط الدفاع الأول عن طريق التخفيف من عرام العواصف المرتبطة بالأعاصير.

الإعصار هو مركز الضغط المنخفض. إن مراكز الضغط المنخفض ليست قوية بما يكفي لتحريك الأرض. ومع ذلك ، فإن مراكز الضغط المنخفض فوق الماء يمكنها بالفعل دفع الماء وتحريكه. لا تهب الرياح القوية الناتجة عن الإعصار على المياه فقط ، بل تخلق أيضًا قبة أو ارتفاعًا في المياه. جنبا إلى جنب مع المد العالي العادي ، يمكن أن تؤدي موجة العواصف إلى خلق موجة عاصفة شديدة بالإضافة إلى الموجات التي تهبها رياح الإعصار الشديدة. توفر حواجز الأعاصير الحماية من المد والجزر المتوقع للعواصف.

موجة العاصفة ليست موجة تسونامي أو موجة مد ، لكنها متشابهة. زيادة العاصفة ارتفاع غير طبيعي لمستوى سطح البحر، عادة بسبب الطقس القاسي. المد العالي أيضًا له موجات ، لكن الموجات ليست عالية بشكل كبير مثل التسونامي. أمواج تسونامي هي حرفيا "موجات الميناء" الناجمة عن اضطراب تحت الأرض ، مثل الزلزال. الفيضانات الشديدة هي نتيجة لكلا الحدثين.

عندما ننظر إلى خريطة حيث يعيش الناس، ليس من الصعب تخيل كيف يمكن أن تكون الحياة والممتلكات الضعيفة تجاه الطقس القاسي على الرغم من البناء المباني المقاومة للتسونامي على طول الشواطئ خيار ، يمكن أن يكون المد المتصاعد بلا هوادة. قدم المركز الوطني الأمريكي للأعاصير أ مثال فلاش متحرك لعرام العاصفة (مطلوب برنامج فلاش). في هذه الرسوم المتحركة ، لا تتطابق موجة العواصف مع موجات القصف مع الحاجز الصغير الذي يحمي الهيكل.

في رود آيلاند ، عرقلت قطعة هندسة عام 1966 موجة الإعصار ساندي القوية عام 2012. إن تكنولوجيا حواجز الأعاصير هي استثمار لأي منطقة ، ولكن انظر كيف تعمل.

يقع حاجز إعصار فوكس بوينت في إيست بروفيدنس ، رود آيلاند ، التي تقع عبر نهر بروفيدنس ، الذي يتدفق إلى خليج ناراجانسيت. يبلغ طولها 3000 قدم وارتفاعها 25 قدمًا. تم بناؤه بين عامي 1960 و 1966 لحماية المدينة من المد العاصف الذي يبلغ ارتفاعه 20 قدمًا فوق مستوى سطح البحر.

يتكون النظام من ثلاث بوابات Tainter وخمس مضخات لمياه النهر واثنتين من الحجر والأرض بارتفاع 10 إلى 15 قدمًا السدود أو السدود على طول ضفة النهر. بتكلفة 16 مليون دولار (1960 دولار) ، دفعت حكومة الولاية والحكومة المحلية 30 في المائة فقط من التكلفة في حين دعمت الحكومة الفيدرالية معظم تكلفة نظام حاجز الإعصار.

يمكن إغلاق ثلاث بوابات Tainter ، تسمى أيضًا البوابات الشعاعية ، لتوفير حاجز يبلغ طوله نصف ميل ، وارتفاعه 25 قدمًا بين مدينة بروفيدنس والمياه من خليج Narragansett. يتم ضخ المياه المتدفقة عبر نهر بروفيدنس إلى البحر حيث تتراكم خلف البوابات المغلقة. محطة الضخ ، بطول 213 قدمًا وعرض 91 قدمًا ، مبنية من الخرسانة المسلحة والطوب. خمس مضخات لديها قدرة على ضخ 3.150.000 جالون من مياه النهر في الدقيقة الواحدة في خليج Narragansett.

تبلغ كل بوابة Tainter 40 قدمًا مربعًا وتزن 53 طنًا. تم تصميمها للانحناء للخارج نحو الخليج لكسر تأثير الأمواج ، يتم تخفيض البوابات في مكانها بواسطة المحركات الكهربائية والجاذبية عند 1.5 قدم في الدقيقة. يستغرق الأمر حوالي 30 دقيقة لخفضها ولكن حوالي ساعتين لرفع البوابات من وضع مغلق ، حيث تعمل الجاذبية ضدها. إذا لزم الأمر ، يمكن تخفيض البوابات ورفعها يدويًا.

يعتمد تصميم أي حاجز للأعاصير على الظروف. محطة الضخ في فوكس بوينت عنصر مهم لحماية مدينة بروفيدنس. بدون ضخ مياه النهر عندما "يتم سد" النهر من خلال البوابات ، سيتشكل خزان ويغمر المدينة - وهو بالضبط ما تحاول بروفيدنس تجنبه.

تم اختراع بوابة Tainter في القرن التاسع عشر من قبل المهندس الأمريكي وسكان ولاية ويسكونسن Jeremiah Burnham Tainter. يتم توصيل البوابة المنحنية بقطعة هيكلية مثلية أو أكثر تشبه الجمالون. يتم إرفاق النهاية العريضة لإطار المثلث بالبوابة المنحنية ، وتدور نقطة قمة الجمالون لتحريك البوابة.

تُعرف بوابة Tainter أيضًا باسم البوابة الشعاعية. تساعد الجاذبية وضغط الماء في الواقع على تحريك البوابة لأعلى ولأسفل يتضح من عارف سيتيا بودي وأيضا في حيوية المقدمة من جمعية مقاطعة دن التاريخية في ولاية ويسكونسن.

يتم استخدام بوابة Tainter أيضًا في السدود ، فهل يكون حاجز الإعصار أيضًا سدًا؟ نعم و لا. السد هو بالتأكيد حاجز مائي ، لكن السدود والخزانات بشكل عام لا يتم إنشاؤها للاستخدام في حالات الطوارئ فقط. الغرض الوحيد من حاجز الإعصار هو الحماية من تصاعد العواصف أو مد العاصفة. حددت مدينة بروفيدانس وظيفتين مركزيتين لـ Fox Point:

1. "لتأخير المد العالي من العواصف المحتملة في خليج ناراجانسيت"
2. "للحفاظ على تدفق النهر بحيث لا ترتفع مستويات المياه خلف الحاجز"

مثل أي مشروع بناء ، يجب الاعتراف بالحاجة ويجب تحقيق التمويل قبل أن تبدأ العمارة والبناء. قبل فوكس بوينت ، كانت مدينة العناية الإلهية مهددة كل عام. في سبتمبر 1938 ، ال إعصار نيو إنغلاند سببت 200 مليون دولار من أضرار الممتلكات و 250 حالة وفاة مع 3.1 بوصة فقط من الأمطار. في أغسطس 1954 ، إعصار كارول تسبب في أضرار في الممتلكات بقيمة 41 مليون دولار بسبب المد والجزر في المد العالي ، بارتفاع 13 قدمًا عن المعدل الطبيعي. أجاز قانون التحكم في الفيضانات لعام 1958 بناء حاجز في فوكس بوينت. سيطر فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي (USACE) في فبراير 2010 ، مما وفر مدينة بروفيدنس مئات الآلاف من الدولارات كل عام. تحافظ المدينة على نظام السدود والسدود.

تشبه بوابة الرفع الرأسية بوابة Tainter من حيث أنها ترفع وتخفض للسيطرة على تدفق المياه. بينما تكون بوابة Tainter منحنية ، لا تكون بوابة الرفع العمودية كذلك.

البوابة المعروضة هنا ، بوابة Bayou Bienvenue ، هي جزء من مشروع ضخم بقيمة 14.45 مليار دولار في New أورليانز - قناة الملاحة بالميناء الداخلي - حاجز بحيرة بورغني المسمى ، سور الصين العظيم لويزيانا. يبلغ طول الجدار العازل الخرساني الذي بناه سلاح المهندسين بالجيش الأمريكي حوالي ميلين وارتفاعه 26 قدمًا.

الفيضانات وعرام العواصف ليست فريدة من نوعها للولايات المتحدة ولا لأمريكا الشمالية. عبر العالم وجد المهندسون طرقًا للسيطرة على الفيضانات. في عصر الطقس القاسي ، يعد هذا النوع من حل المشكلات مجالًا مزدهرًا للدراسة الهندسية.

لماذا لا تتمتع منطقة حضرية كبيرة مثل مدينة نيويورك بحماية من عرام العواصف؟ في عام 2012 ، اجتاحت العاصفة ساندي الإعصار ساندي الشوارع ومترو الأنفاق والبنية التحتية من أكبر مدينة في أمريكا. ومنذ ذلك الحين ، دأبت مجموعات العمل على دراسة جدوى وجود حاجز للفيضانات في ميناء نيويورك. لا تهتم بالدول الصناعية الأخرى حول العالم حلول عالية التقنية للسيطرة على الفيضانات لسنوات.

لدى البشر علاقة كراهية حب بالماء - مركب الطبيعة الوفيرة ضروري للحياة ولكن عشرات الناس يموتون من أحداث متعلقة بالمياه. يغرق عشرة أشخاص دون قصد كل يوم. لا يمكن التنبؤ بحوادث السيارات الناجمة عن الفيضانات المفاجئة والطقس القاسي. او انهم؟

يبدو أن أي شخص يمكنه التوقف عن ارتفاع المياه. يعثر بحث Google السريع عن "جدران حاجز الفيضانات" على مجموعة من المنتجات من Home Depot و Ace Hardware و Amazon والشركات التجارية الأكبر.

لم يمض وقت طويل منذ أن استخدمت المجتمعات صفارات الإنذار للتحذير من المخاطر المتعلقة بالطقس. تواصل بعض المجتمعات اليوم استخدام هذا النهج البسيط للفيضانات. مع مزيج من الكاميرات المحلية (غالبًا على طائرات بدون طيار) ، وبرامج رسم الخرائط ، وتطبيقات الإنذار بالكوارث ، شركات مثل تقنية الناظر يقع مقرها الرئيسي في أوستن ، تكساس ، وتقدم "الوعي الظرفي عن بعد" للمجتمعات - وهذا يعني يحذرونك من الطرق المغمورة والمواقف الخطرة قبل أن تتمكن أطقم الطوارئ من الوصول هناك. تطبيقات الكوارث تعتبر حلولًا عالية التقنية في الولايات المتحدة ، ولكن ألن تكون حواجز الأعاصير أكثر فائدة؟

• وكالة إدارة الطوارئ ، مدينة بروفيدنس ، 5 نوفمبر 2012
• حقائق حول حاجز إعصار فوكس بوينت ، مدينة العناية الإلهية على www.providenceri.com/efile/705
• تقرير التحديث عن جزيرة رود، سلاح المهندسين بالجيش الأمريكي ، مقاطعة نيو إنجلاند ، 31 يوليو 2012 على www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• سلاح المهندسين بالجيش الأمريكي. IHNC - LAKE BORGNE SURGE BARRIER ، تم تحديثه في يونيو 2013 ، http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها. "الغرق غير المقصود: الحصول على الحقائق." 28 أبريل 2016 ، https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html