Hochwasserbarrieren, Hurrikanbarrieren und Sturmfluten

In Zeiten globaler Erwärmung und extremen Wetters war das Risiko, in der Nähe von Wasser zu leben, nie größer. Sturmflutschutz und Hurrikanbarrieren waren die Lösung für einige Gemeinden, aber zu welchen ästhetischen Kosten? Können Künstler und Architekten das Ingenieurwesen schöner machen? Wenn wir die Fragen untersuchen und nach Lösungen suchen, können wir die realen Herausforderungen im Zusammenhang mit den Auswirkungen des globalen Klimawandels besser verstehen.

Zwischen 2008 und 2013 war die US Army Corp of Engineers - dieselbe Gruppe, die für das unzureichende Deichsystem in New verantwortlich ist Orleans - hat eine Hurrikanbarriere fast zwei Meilen breit über eine Mischung von Wasserstraßen etwa 12 Meilen östlich der Innenstadt von New abgeschlossen Orleans. Die Hurrikanbarriere aus Beton und Stahl, die als Inner Harbor Navigation Canal Lake Borgne Surge Barrier bezeichnet wird, arbeitet mit dem Deichsystem zusammen. Die Barriere ist die erste Verteidigungslinie, indem sie die mit Hurrikanen verbundenen Sturmfluten mildert.

Ein Hurrikan ist ein Niederdruckzentrum. Über Land sind Niederdruckzentren nicht stark genug, um die Erde zu bewegen. Niederdruckzentren, die sich über Wasser befinden, können das Wasser jedoch tatsächlich drücken und bewegen. Winde mit Hurrikanstärke blasen Wasser und erzeugen nicht nur Wellen, sondern auch eine Kuppel oder einen Hochwasserschwall. Zusammen mit einer normalen Flut kann eine Sturmflut zusätzlich zu den Wellen, die von starkem Hurrikanwind geblasen werden, eine extreme Sturmflut erzeugen. Hurrikanbarrieren bieten Schutz vor erwarteten Sturmfluten.

Eine Sturmflut ist KEIN Tsunami oder eine Flutwelle, aber ähnlich. Sturmflut ist eine abnormaler Anstieg des Meeresspiegels, normalerweise verursacht durch extremes Wetter. Die Superhochwasser haben auch Wellen, aber die Wellen sind nicht so dramatisch hoch wie ein Tsunami. Tsunamis sind buchstäblich "Hafenwellen", die durch eine unterirdische Störung wie ein Erdbeben verursacht werden. Extreme Überschwemmungen sind das Ergebnis beider Ereignisse.

Wenn wir uns einen ansehen Karte, wo Menschen lebenEs ist nicht schwer vorstellbar, wie anfällig Leben und Eigentum für Unwetter sein können. Obwohl konstruieren Tsunami-sichere Gebäude entlang der Küste ist eine Option, eine steigende Sturmflut kann unerbittlich sein. Das US National Hurricane Center hat eine Flash animiertes Beispiel einer Sturmflut (Flash-Plug-In erforderlich). In dieser Animation passen Sturmfluten und Wellen nicht zu der kleinen Barriere, die die Struktur schützt.

In Rhode Island wurde die mächtige Sturmflut von Hurricane Sandy 2012 durch ein technisches Werk von 1966 blockiert. Die Technologie der Hurrikanbarrieren ist eine Investition für jede Region, aber sehen Sie, wie sie funktionieren.

Die Fox Point-Hurrikanbarriere befindet sich in East Providence, Rhode Island, gegenüber dem Providence River, der in die Narragansett Bay mündet. Es ist 3.000 Fuß lang und 25 Fuß hoch. Es wurde zwischen 1960 und 1966 gebaut, um die Stadt vor einer Sturmflut von 20 Fuß über dem Meeresspiegel zu schützen.

Das System besteht aus drei Tainter-Toren, fünf Pumpen für Flusswasser und zwei 10 bis 15 Fuß hohen Steinen und Erde Deiche oder Deiche entlang des Flussufers. Bei Kosten von 16 Millionen US-Dollar (1960 US-Dollar) zahlten die staatlichen und lokalen Behörden nur 30 Prozent der Kosten, während die Bundesregierung den größten Teil der Kosten des Hurrikan-Barrieren-Systems subventionierte.

Drei Tainter-Tore, auch Radialtore genannt, können eine halbe Meile lange, 25 Fuß hohe Barriere zwischen der Stadt Providence und den Gewässern der Narragansett Bay bilden. Wasser, das den Providence River hinunter zum Meer fließt, wird abgepumpt, während es sich hinter den geschlossenen Toren ansammelt. Die Pumpstation, 213 Fuß lang und 91 Fuß breit, besteht aus Stahlbeton und Ziegeln. Fünf Pumpen haben eine Kapazität von 3.150.000 Gallonen Flusswasser pro Minute in die Narragansett Bay.

Jedes Tainter-Tor ist 40 Fuß im Quadrat und wiegt 53 Tonnen. Die Tore sind so konstruiert, dass sie sich nach außen in Richtung Bucht krümmen, um den Aufprall der Wellen zu brechen. Sie werden durch Elektromotoren und die Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit von 1,5 Fuß pro Minute abgesenkt. Es dauert ungefähr 30 Minuten, um sie abzusenken, aber ungefähr zwei Stunden, um die Tore aus einer geschlossenen Position anzuheben, da die Schwerkraft gegen das Anheben wirkt. Bei Bedarf können die Tore manuell abgesenkt und angehoben werden.

Das Design einer Hurrikanbarriere hängt von den Bedingungen ab. Die Pumpstation in Fox Point ist ein wichtiges Element zum Schutz der Stadt Providence. Ohne Flusswasser abzupumpen, wenn der Fluss durch die Tore "aufgestaut" wird, würde sich ein Stausee bilden und die Stadt überfluten - genau das, was die Vorsehung zu vermeiden versucht.

Das Tainter-Tor wurde im 19. Jahrhundert von dem amerikanischen Ingenieur und Wisconsin-Amerikaner Jeremiah Burnham Tainter erfunden. Das gekrümmte Tor ist an einem oder mehreren binderartigen dreieckigen Gerüststücken befestigt. Das breite Ende des Dreiecksgerüsts ist an dem gekrümmten Tor angebracht, und der Scheitelpunkt des Fachwerks dreht sich, um das Tor zu bewegen.

Das Tainter-Tor ist auch als Radialtor bekannt. Die Schwerkraft und der Wasserdruck helfen tatsächlich dabei, das Tor auf und ab zu bewegen illustriert von Arif Setya Budi und auch in der Animation bereitgestellt von der Dunn County Historical Society in Wisconsin.

Ein Tainter-Tor wird auch in Dämmen verwendet. Ist eine Hurrikanbarriere also auch ein Damm? Ja und nein. Ein Damm ist sicherlich eine Wassersperre, aber Dämme und Stauseen sind in der Regel nicht nur für den Notfall gedacht. Der einzige Zweck einer Hurrikanbarriere ist der Schutz vor Sturmfluten oder Sturmfluten. Die Stadt der Vorsehung hat zwei zentrale Funktionen für Fox Point definiert:

1. "um die Flut von möglichen Sturmfluten in der Narragansett Bay zu verzögern"
2. "um den Flussfluss so zu halten, dass der Wasserstand hinter der Barriere nicht zu hoch wird"

Wie bei jedem Bauprojekt muss ein Bedarf anerkannt und die Finanzierung realisiert werden, bevor Architektur und Bau beginnen können. Vor dem Fox Point wurde die Stadt der Vorsehung jedes Jahr bedroht. Im September 1938 wurde die New England Hurricane verursachte 200 Millionen Dollar Sachschaden und 250 Todesfälle mit nur 3,1 Zoll Regen. Im August 1954 Hurrikan Carol verursachte bei Flut 41 Millionen US-Dollar Sachschaden bei Flut, 13 Fuß über dem Normalwert. Das Hochwasserschutzgesetz von 1958 genehmigte den Bau einer Barriere in Fox Point. Das US Army Corps of Engineers (USACE) übernahm im Februar 2010 die Kontrolle und sparte der Stadt Providence jedes Jahr Hunderttausende von Dollar. Die Stadt unterhält das Deich- und Deichsystem.

Eine vertikale Hebetür ähnelt einer Tainter-Klappe dahingehend, dass sie angehoben und abgesenkt wird, um den Wasserfluss zu steuern. Ein Tainter-Tor ist zwar gekrümmt, ein vertikales Hubtor jedoch nicht.

Das hier gezeigte Tor, das Bayou Bienvenue-Tor, ist Teil eines massiven 14,45-Milliarden-Dollar-Projekts in New Orleans - der Inner Harbor Navigation Canal - Lake Borgne Surge Barrier, auch die Große Mauer von genannt Louisiana. Die vom US Army Corps of Engineers errichtete Betonschutzmauer ist fast drei Kilometer lang und zwei Meter hoch.

Überschwemmungen und Sturmfluten gibt es weder in den USA noch in Nordamerika. In der ganzen Welt Ingenieure haben Wege gefunden, um Überschwemmungen zu kontrollieren. In einer Zeit extremen Wetters ist diese Art der Problemlösung ein florierendes Gebiet der Ingenieurwissenschaften.

Warum hat ein großes Stadtgebiet wie New York City keinen Schutz vor Sturmfluten? Im Jahr 2012 wurde die Die Sturmflut des Hurrikans Sandy überflutete die Straßen, U-Bahnen und die Infrastruktur der größten Stadt in Amerika. Seitdem haben Arbeitsgruppen die Machbarkeit einer Hochwassersperre im New Yorker Hafen untersucht. Denken Sie nicht daran, dass andere Industrieländer auf der ganzen Welt hatten Hightech-Lösungen für den Hochwasserschutz jahrelang.

Menschen haben eine Hassliebe zu Wasser - die reichlich vorhandene Verbindung der Natur ist lebensnotwendig, aber Dutzende von Menschen sterben an wasserbedingten Ereignissen. Jeden Tag ertrinken zehn Menschen ungewollt. Autounfälle durch Sturzfluten und extremes Wetter sind nicht vorhersehbar. Oder sind Sie?

Es scheint, dass jeder aufsteigende Gewässer stoppen kann. Eine schnelle Google-Suche nach "Flutschutzwänden" findet eine Reihe von Produkten von Home Depot, Ace Hardware, Amazon und größeren kommerziellen Unternehmen.

Es ist noch nicht lange her, dass Gemeinden Sirenen verwendeten, um vor wetterbedingten Gefahren zu warnen. Einige Gemeinden verwenden heute weiterhin diesen simplen Ansatz für Überschwemmungen. Mit einer Mischung aus lokalisierten Kameras (häufig auf Drohnen), Kartensoftware und Katastrophenalarmanwendungen können Unternehmen wie Betrachtertechnologie Das Unternehmen mit Hauptsitz in Austin, Texas, bietet Gemeinden ein "fernes Situationsbewusstsein" Sie warnen Sie vor überfluteten Straßen und gefährlichen Situationen, bevor die Einsatzkräfte überhaupt dazu kommen können Dort. Katastrophen-Apps werden in den USA als High-Tech-Lösungen angesehen, aber wären Hurrikanbarrieren nicht hilfreicher?

• Agentur für Notfallmanagement, Stadt der Vorsehung, 5. November 2012
• Fox Point Hurricane Barrier Facts, Stadt der Vorsehung unter www.providenceri.com/efile/705
• Update-Bericht für Rhode Island, US Army Corps of Engineers, Bezirk New England, 31. Juli 2012, unter www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• US Army Corps of Engineers. IHNC - LAKE BORGNE SURGE BARRIER, Stand Juni 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten. "Unbeabsichtigtes Ertrinken: Holen Sie sich die Fakten." 28. April 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html