מחסומי שיטפונות, מחסומי הוריקן וסערת סערה

בעידן של התחממות כדור הארץ ומזג אוויר קיצוני, הסיכונים לגור ליד מים מעולם לא היו גדולים יותר. הגנה מפני נחשולי סערה ומחסומי הוריקן היו הפיתרון עבור כמה קהילות, אך באיזו עלות אסתטית? האם אמנים ואדריכלים יכולים להפוך את ההנדסה ליפה יותר? בחינת השאלות ובחינת הפתרונות תעזור לנו להבין את האתגרים בעולם האמיתי סביב השפעות שינויי האקלים העולמיים.

בין השנים 2008-2013, חיל ההנדסה הצבאי האמריקני - אותה קבוצה שאחראית על מערכת השיטורים הבלתי מספקת ב- New אורלינס - השלים מחסום הוריקן ברוחב של כמעט שני קילומטרים על פני תערובת של נתיבי מים בערך 12 מייל מזרחית לעיר התחתית של ניו אורלינס. מחסום ההוריקן מבטון ופלדה פועל בשילוב עם מערכת ה- Levee. המכשול הוא קו ההגנה הראשון בכך שהוא מקטין את נחשולי הסער הקשורים להוריקנים.

הוריקן הוא א מרכז בלחץ נמוך. על פני היבשה, מרכזי לחץ נמוך אינם מספיק חזקים בכדי להזיז את האדמה. עם זאת, מרכזי לחץ נמוך שנמצאים מעל מים יכולים למעשה לדחוף ולהניע את המים. רוחות כוח הוריקן מנפחות מים לא רק ויוצרים גלים, אלא גם יוצרים כיפה או נחשול מים גבוהים. יחד עם גאות גבוהה רגילה, נחשול סער יכול ליצור גאות סערה קיצונית בנוסף לגלים המפוצצים על ידי רוח הוריקן קשה. מחסומי הוריקן מספקים הגנה מפני גאות גאות סערות צפויות.

גל סערה אינו גל צונאמי או גל גאות ושפל, אך הוא דומה. נחשול סערה הוא עלייה בגובה פני היםבדרך כלל נגרמת על ידי מזג אוויר קיצוני. גם בגאות העל-גבוהה יש גלים, אך הגלים אינם גבוהים באופן דרמטי כמו צונאמי. צונאמי הם ממש "גלי נמל" הנגרמים מהפרעה תת קרקעית, כמו רעידת אדמה. שיטפונות קיצוניים הם תוצאה של שני האירועים.

כאשר אנו מסתכלים על א מפה של המקום בו אנשים גרים, לא קשה לדמיין עד כמה חיים ורכוש יכולים להיות פגיעים במזג אוויר קשה. אם כי בונה מבנים חסרי צונאמי לאורך קו החוף היא אפשרות, גאות סערה עולה יכול להיות בלתי נלאה. מרכז ההוריקנים הלאומי בארה"ב סיפק א דוגמה מונפשת לפלאש של נחשול סערה (חובה פלאגין פלאש). בהנפשה זו, נחשול סערה יחד עם גלים דופקים אינם תואמים את המחסום הקטן שמגן על המבנה.

ברוד איילנד נחשף נחשול הסער האדיר של הוריקן סנדי משנת 2012 על ידי יצירה הנדסית משנת 1966. הטכנולוגיה של מחסומי הוריקן היא השקעה לכל אזור, אך ראו כיצד הם עובדים.

מחסום ההוריקנים של פוקס פוינט נמצא באיסט פרובידנס, רוד איילנד, השוכן מעבר לנהר הפרובידנס, הזורם למפרץ נאראנגנשט. אורכו 3,000 רגל וגובהו 25 מטר. הוא נבנה בין 1960 ל -1966 כדי להגן על העיר מפני גאות סערה בגובה 20 מטר מעל פני הים.

המערכת מורכבת משלושה שערי Tainter, חמש משאבות למי נהר ושני אבן אדמה וגובה 10 עד 15 מטר. שדרות או צוקים לאורך גדת הנהר. בעלות של 16 מיליון דולר (1960 דולר) שילמו השלטון והמדינה המקומית רק 30 אחוז מהעלות בעוד שהממשל הפדרלי סובסד את מרבית עלות מערכת מחסום ההוריקן.

שלושה שערי טיינטר, הנקראים גם שערים רדיאליים, יכולים להיסגר כדי לספק מחסום באורך של מטר וחצי בגובה 25 מטר בין עיר הפרובידנס למים ממפרץ נאראוונטד. מים הזורמים במורד נהר הפרובידנס לים נשאבים החוצה כשהם מצטברים מאחורי השערים הסגורים. תחנת השאיבה, באורך 213 רגל ורוחבה 91 רגל, בנויה מבטון מזוין ולבנים. לחמש משאבות יש יכולת לשאוב 3,150,000 ליטרים של מי נהר בדקה למפרץ נאראנגאנץ.

כל שער Tainter הוא 40 מטר רבוע ומשקלו 53 טון. השערים מיועדים להתעקם כלפי חוץ למפרץ כדי לשבור את השפעת הגלים, ומורידים את מקומם על ידי מנועים חשמליים וכוח המשיכה במהירות של מטר וחצי לדקה. לוקח בערך 30 דקות להוריד אותם אך כשעתיים להעלות את השערים ממקום סגור, מכיוון שכוח הכבידה פועל כנגדם. במידת הצורך ניתן להוריד את השערים ולהעלות אותם ידנית.

העיצוב של כל מחסום הוריקן תלוי בתנאים. תחנת השאיבה בפוקס פוינט היא מרכיב חשוב להגנה על עיר ההשגחה. מבלי לשאוב את מי הנהר כאשר הנהר "סתום" על ידי השערים, מאגר היה נוצר ומציף את העיר - בדיוק ממה שהפרובידנס מנסה להימנע.

את שער Tainter הומצא במאה ה -19 על ידי המהנדס האמריקני ויליד וויסקונסין ג'רמיה ברנהאם טאינטר. השער המעוקל מחובר לחתיכות מסגרת משולשות אחת או יותר מסבך. הקצה הרחב של מסגרת המשולש מחובר לשער המעוקל, ונקודת האפקס של מסבך מסתובבת כדי להזיז את השער.

שער Tainter ידוע גם כשער רדיאלי. כוח המשיכה ולחץ המים למעשה עוזרים להזיז את השער למעלה ולמטה, כמו מאויר על ידי עריף סטיה בודי וגם ב אנימציה המסופק על ידי האגודה ההיסטורית של מחוז דאן בוויסקונסין.

שער Tainter משמש גם בסכרים, כך שמחסום הוריקן הוא גם סכר? כן ולא. סכר בהחלט הוא מחסום מים, אבל סכרים ומאגרים בדרך כלל אינם מיועדים לשימוש חירום בלבד. מטרתו היחידה של מכשול הוריקן היא הגנה מפני נחשול סערה או גאות סערה. עיר ההשגחה הגדירה שני פונקציות מרכזיות עבור פוקס פוינט:

1. "לעכב גאות ושפל מגלולי סערה פוטנציאליים במפרץ נאראנגאנץ"
2. "לשמור על זרימת הנהר כך שרמת המים לא תיהיה גבוהה מדי מאחורי המכשול"

כמו כל פרויקט בנייה, יש להכיר בצורך ולממש את המימון לפני שניתן להתחיל אדריכלות ובנייה. לפני פוקס פוינט, עיר ההשגחה הייתה מאוימת מדי שנה. בספטמבר 1938, הוריקן ניו אינגלנד נגרם נזק לרכוש של 200 מיליון דולר ו -250 הרוגים עם גשם של 3.1 סנטימטרים בלבד. באוגוסט 1954, הוריקן קרול נגרם נזק לרכוש של 41 מיליון דולר עם גאות ושפל בשפל, בגובה 13 מטר מעל הרגיל. חוק בקרת הצפות משנת 1958 אישר בניית מכשול בפוקס פוינט. חיל המהנדסים האמריקני (ארה"ב) השתלט על פברואר 2010 וחסך את עיר ההשגחה מאות אלפי דולרים בכל שנה. העיר מתחזקת על מערכת הסוללות והעמודים.

שער הרמה אנכי דומה לשער Tainter בכך שהוא מעלה ומוריד כדי לשלוט על זרימת המים. אמנם שער Tainter מעוגל, אולם שער מעלית אנכי אינו.

השער המוצג כאן, שער Bayou Bienvenue, הוא חלק מפרויקט מאסיבי של 14.45 מיליארד דולר בחדש אורלינס - תעלת ניווט הנמל הפנימי - אגם בורגן מחסום נחשול, נקרא גם החומה הגדולה של לואיזיאנה. קיר מחסום הבטון שנבנה על ידי חיל ההנדסים הצבאי האמריקאי הוא כמעט שני מיילים וגובהו 26 מטרים.

שיטפונות וסלולי סערה אינם ייחודיים לארצות הברית ולא לצפון אמריקה. בכל העולם מהנדסים מצאו דרכים לשלוט בשיטפונות. בעידן של מזג אוויר קיצוני, סוג זה של פתרונות לבעיות הוא תחום משגשג של לימודי הנדסה.

מדוע אין באזור עירוני גדול כמו ניו יורק הגנה מפני פרץ סערה? בשנת 2012, ה- גל סערה מההוריקן סנדי הציפה את הרחובות, הרכבות התחתיות והתשתיות של העיר הגדולה ביותר באמריקה. מאז ועד היום קבוצות עבודה בוחנות את היתכנותו של מכשול שיטפון בנמל ניו יורק. אל תשכח שקיימות במדינות מתועשות אחרות ברחבי העולם פתרונות היי-טק לבקרת שיטפונות במשך שנים.

לבני אדם יש יחסי שנאה לאהבה עם מים - המתחם השופע של הטבע נחוץ לכל החיים אך עשרות אנשים מתים מאירועים הקשורים למים. עשרה אנשים טובעים מדי יום במכוון. אין אפשרות לחזות תאונות דרכים משיטפונות ומזג אוויר קיצוני. או שהם?

נראה כי כל אחד יכול להפסיק לעלות במים. חיפוש מהיר בגוגל אחר "קירות מחסום שיטפונות" מגלה מגוון מוצרים של הום דיפו, אייס חומרה, אמזון וחברות מסחריות גדולות יותר.

לא מזמן הקהילות השתמשו בסירנות כדי להתריע על סכנות הקשורות למזג האוויר. יש קהילות כיום ממשיכות להשתמש בגישה פשטנית זו לשיטפונות. עם שילוב של מצלמות מקומיות (לרוב במזל"טים), תוכנת מיפוי ויישומי התראה מאסון, חברות כמו טכנולוגיה של בעלים שבסיסה באוסטין, טקסס, מציעים "מודעות מצבית מרחוק" לקהילות - כלומר הם מזהירים אותך על כבישים מוצפים ומצבים מסוכנים עוד לפני שאנשי צוות החירום יכולים אפילו להגיע שם. יישומי אסון נחשבים לפתרונות היי-טק בארצות הברית, אך האם חסמי הוריקן אינם מועילים יותר?

• סוכנות לניהול חירום, עיר השגחה, 5 בנובמבר 2012
• עובדות מחסום הוריקן פוקס פוינט, עיר השגחה באתר www.providenceri.com/efile/705
• עדכון דוח עבור רוד איילנדחיל הצבא האמריקני, מחוז ניו אינגלנד, 31 ביולי 2012 באתר www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• חיל המהנדסים של ארה"ב. IHNC - LAKE BORGNE SURGE Barrier, עודכן ביוני 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• מרכזים לבקרת מחלות ומניעה. "טביעה לא מכוונת: קבלו את העובדות." 28 באפריל 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html