Üleujutuste tõkked, orkaanitõkked ja tormipuhangud

Globaalse soojenemise ja ekstreemsete ilmade ajastul pole vee lähedal elamise riskid kunagi olnud suuremad. Tormide eest kaitsmine ja orkaanitõkked on mõnede kommuunide jaoks olnud lahendus, kuid millise esteetilise hinnaga? Kas kunstnikud ja arhitektid saavad inseneritehnoloogia ilusamaks muuta? Küsimuste uurimine ja lahenduste otsimine aitab meil mõista globaalsete kliimamuutuste mõju ümbritsevaid tegelikke väljakutseid.

Aastatel 2008–2013 oli USA armee inseneride korporatsioon - sama grupp, kes vastutab Newpi ebapiisava tasesüsteemi eest Orleans - valmis orkaanibarjäär peaaegu kahe miili laiuse veeteede segu ulatuses umbes 12 miili ida pool New kesklinnast Orleans. Sisesadama navigatsioonikanali Borgne Lake Borgesi tõkkepuuks nimetatud betooni ja terase orkaanitõke töötab paralleelselt tasasüsteemiga. Tõke on esimene kaitseliin, leevendades orkaanidega seotud tormihooge.

Orkaan on a madalrõhu keskus. Maismaal pole madalrõhukeskused maa liikumiseks piisavalt tugevad. Kuid madalrõhukeskused, mis asuvad vee kohal, võivad tegelikult vett lükata ja liigutada. Orkaanijõulised tuuled ei tekita vett, tekitades mitte ainult laineid, vaid tekitades ka kupli või kõrge veevoolu. Lisaks tavalisele tõusulainele võib lisaks tugevale orkaanituulele puhutud lainetele ka tormiline tõusulaine põhjustada äärmise tormi tõusulaine. Orkaanitõkked pakuvad kaitset eeldatavate tormihoogude eest.

Tormipuhang EI OLE tsunami ega loodelaine, kuid see on sarnane. Tormipuhang on ebanormaalne merepinna tõus, mis on tavaliselt põhjustatud äärmuslikest ilmast. Ülimalt kõrgel tõusulainel on ka laineid, kuid lained pole nii dramaatiliselt kõrged kui tsunami. Tsunamid on sõna otseses mõttes "sadamalained", mida põhjustab maa-alune häire, nagu maavärin. Äärmuslik üleujutus on mõlema sündmuse tagajärg.

Kui vaatame a inimeste elukoha kaart, pole raske ette kujutada, kui raskete ilmastikuolude korral võib elu ja vara olla haavatav. Kuigi ehitades tsunamikindlad ehitised Kaldajoonte ääres on võimalus tõusev tormi tõusulaine olla järeleandmatu. USA riiklik orkaanikeskus on pakkunud a Tormiülekande Flash animeeritud näide (Vaja on Flash-pistikprogrammi). Selles animatsioonis ei ole tormi tõus koos raskete lainetega ühtlust konstruktsiooni kaitsva väikese tõkkega.

Rhode Islandil keeras orkaan Sandy 2012. aasta vägeva tormihoo üles 1966. aastal. Orkaanitõkete tehnoloogia on investeering igasse piirkonda, kuid vaadake, kuidas need toimivad.

Fox Pointi orkaanitõke asub Rhode saare idaosas Providence'is, üle Providence'i jõe, mis suubub Narragansett 'lahte. See on 3000 jalga pikk ja 25 jalga kõrge. See ehitati aastatel 1960–1966, et kaitsta linna 20-meetrise merepinna kõrguse tormihoogude eest.

Süsteem koosneb kolmest teipimisväravast, viiest jõeveepumbast ja kahest 10–15-jalasest kivist ja maast tasandab või sukeneb jõe kaldal. Maksumusega 16 miljonit dollarit (1960 dollarit) maksid osariigi ja kohalikud omavalitsused vaid 30 protsenti kuludest, samal ajal kui föderaalvalitsus subsideeris suurema osa orkaanitõkke süsteemi kuludest.

Kolm Taineri väravat, mida nimetatakse ka radiaalseteks väravateks, võivad asuda Providence'i linna ja Narragansett'i lahe vete vahel poole miili pikkuse, 25 jalga kõrguse tõkkena. Providence'i jõest merre voolav vesi pumbatakse välja, kuna see koguneb suletud väravate taha. 213 jalga pikk ja 91 jalga lai pumbajaam on ehitatud raudbetoonist ja tellistest. Viis pumpa suudavad Narragansett 'lahte pumbata 3 150 000 gallonit jõevett minutis.

Iga Taineri värav on 40 jala pikkune ja kaalub 53 tonni. Mõeldud lainete löögi murdmiseks väljapoole Lahe poole, väravad langetatakse elektrimootorite ja raskusjõu abil 1,5 jalga minutis kohale. Nende langetamiseks kulub umbes 30 minutit, kuid väravate suletud asendist tõstmiseks umbes kaks tundi, kuna gravitatsioon töötab nende tõstmise vastu. Vajadusel saab väravaid käsitsi alla lasta ja tõsta.

Mis tahes orkaanitõkke konstruktsioon sõltub tingimustest. Fox Pointi pumbajaam on oluline element Providence'i linna kaitsmisel. Ilma jõevee väljapumpamiseta, kui jõgi on väravate poolt "tammist", moodustaks vee ja vee ujutaks veehoidla - just seda üritab Providence vältida.

Taineri värav leiutati 19. sajandil Ameerika inseneri ja Wisconsini põliselaniku Jeremiah Burnham Tainteri poolt. Kaarjas värav on kinnitatud ühe või mitme puntrasarnase kolmnurkse raamitüki külge. Kolmnurgaraami lai ots kinnitatakse kõverdatud värava külge ja puntra tipu punkt pöördub värava liigutamiseks.

Taineri värav on tuntud ka kui radiaalne värav. Raskus ja veesurve aitavad väravat tegelikult üles ja alla liigutada, nagu illustreerinud Arif Setya Budi ja ka animatsioon pakutud Wisconsini Dunni maakonna ajalooseltsi poolt.

Paisutusväravat kasutatakse ka tammides, seega on ka orkaanitõke tamm? Jah ja ei. Tamm on kindlasti veetõke, kuid tammid ja veehoidlad üldiselt ei ole need konstrueeritud ainult hädaolukorras kasutamiseks. Orkaanitõkke ainus eesmärk on kaitsta tormihoogude või tormihoogude eest. Providence'i linn on määratlenud Fox Pointi jaoks kaks keskset funktsiooni:

1. "takistada tõusulaineid Narragansett'i lahe võimaliku tormi tõusust"
2. "säilitada jõevoolu selliselt, et veetase ei tõuseks tõkke taga liiga kõrgele"

Nagu iga ehitusprojekt, tuleb enne arhitektuuri ja ehituse alustamist teadvustada vajadust ja rahastamine tuleb realiseerida. Enne Fox Pointi ähvardas Providence'i linna igal aastal. Septembris 1938 Uus-Inglismaa orkaan põhjustas 200 miljoni dollari suuruse varalise kahju ja 250 surma, saades vaid 3,1 tolli vihma. 1954. aasta augustis Orkaan Carol tekitas tõusulaine ajal üleujutuste ajal, mis on 13 jalga üle normi, 41 miljonit dollarit varalist kahju. 1958. aasta üleujutuse tõkestamise seadusega lubati Fox Pointi juurde tõkkepuu ehitamine. USA armee inseneride korpus (USACE) võttis kontrolli üle 2010. aasta veebruaris, säästes Providence'i linna sadu tuhandeid dollareid igal aastal. Linn hooldab tammi ja tasasüsteemi.

Vertikaalne tõstevärav sarnaneb teineri väravaga selle poolest, et see tõstab ja langetab veevoolu reguleerimiseks. Kui maalri värav on kõver, vertikaalne tõstevärav ei ole.

Siin näidatud värav, Bayou Bienvenue'i värav, on osa massiivsest New Yorki 14,45 miljardi dollarilisest projektist Orleans - sisesadama navigatsioonikanal - Borgne'i järve paisutõke, mida nimetatakse ka Liechtenni suureks müüriks Louisiana. USA armee inseneride korpuse ehitatud betoonist tõkkesein on ligi kaks miili pikk ja 26 jalga kõrge.

Üleujutused ja tormid pole Ameerika Ühendriikide ega Põhja-Ameerika jaoks ainulaadsed. Kogu maailmas insenerid on leidnud viise üleujutuse ohjamiseks. Äärmuslike ilmade ajastul on seda tüüpi probleemide lahendamine inseneriõppe edukas valdkond.

Miks pole New Yorgi-sugusel suurel linnapiirkonnal tormivoolu kaitset? Aastal 2012 tormi hüppeline orkaan Sandy ujutas tänavad, metrood ja infrastruktuuri üle Ameerika suurimas linnas. Pärast seda on töörühmad uurinud New Yorgi sadamas üleujutõkke teostatavust. Ärge kunagi meenutage seda, mida teistes tööstusriikides kogu maailmas on olnud kõrgtehnoloogilised lahendused üleujutuste tõrjeks aastaid.

Inimestel on veega armastuse vihkamine - looduse rikkalik ühend on eluks vajalik, kuid paljud inimesed surevad veega seotud sündmuste tagajärjel. Kümme inimest uppub tahtmatult iga päev. Kiirete üleujutuste ja äärmuslike ilmastikuoludega autoõnnetused on ettearvamatud. Või on nad?

Näib, et igaüks saab peatada tõusvad veed. Kiire Google'i otsing "üleujutõkkeseinte" abil leiab hulga tooteid Home Depotist, Ace Hardwareist, Amazonist ja suurematelt kaubandusettevõtetelt.

Alles ammu kasutasid kogukonnad sireene ilmastikuga seotud ohtude hoiatamiseks. Mõned kogukonnad kasutavad tänapäeval seda lihtsat lähenemist üleujutustele. Lokaliseeritud kaamerate (sageli droonidel), kaardistamistarkvara ja katastroofialarmi rakenduste seguga pakuvad sellised ettevõtted nagu Vaatajaskonna tehnoloogia mille peakorter asub Austinis, Texases, pakutakse kogukondadele "kaugseisunditeadlikkust" - see tähendab nad hoiatavad teid üleujutatud teede ja ohtlike olukordade eest, enne kui päästemeeskonnad pääsevad seal. Katastroofirakendused peetakse USA-s kõrgtehnoloogilisteks lahendusteks, kuid kas orkaanitõketest poleks rohkem abi?

• Hädaolukordade juhtimise amet, Providence'i linn, 5. november 2012
• Fox Pointi orkaani tõkkefaktid, Providence'i linn aadressil www.providenceri.com/efile/705
• Rhode Islandi värskendusaruanne, USA armee inseneride korpus, Uus-Inglismaa ringkond, 31. juuli 2012 aadressil www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• USA armee inseneride korpus. IHNC - BORGNE-JÄRGI ÜLEMAAILM, värskendatud 2013. aasta juunis, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Haiguste tõrje ja ennetamise keskused. "Tahtmatu uppumine: hankige fakte." 28. aprill 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html