din Conversaţie

- această postare scrisă de Jeremy Bricker, Universitatea din Michigan

Administrația Biden propune o plan masiv de infrastructură pentru a înlocui podurile, drumurile și alte structuri critice ale națiunii. Dar pentru ca aceste investiții să aducă roade, SUA vor avea nevoie de modele care să reziste climatului în schimbare.

Vă rugăm să împărtășiți acest articol - Accesați partea de sus a paginii, în partea dreaptă, pentru butoanele de socializare.Vă rugăm să împărtășiți acest articol - Accesați partea de sus a paginii, în partea dreaptă, pentru butoanele de socializare.

Cea mai mare parte a infrastructurii americane este proiectată să reziste timp de zeci de ani, inclusiv prin ceea ce inginerii se așteaptă să fie furtuni și inundații rare.

Cu toate acestea, furtunile extreme care erau considerate rare cu câteva decenii în urmă devin deja din ce în ce mai frecvente. Uraganul Harvey în 2017 a fost zona Houston a treia „inundație de 500 de ani” în trei ani și a fost urmată de încă două inundații majore.

Construirea infrastructurii de astăzi care va fi suficient de puternică pentru a gestiona scenariile extreme pe care le-ar putea vedea națiunea peste un secol poate fi costisitoare. Dar dacă infrastructura ar fi în schimb concepută pentru a răspunde nevoilor pe termen mai scurt și, de asemenea, să fie adaptată cu ușurință mai târziu pentru clima viitoare?

Sunt un inginer hidraulic și de coastă care a lucrat la proiectarea infrastructurii în Țările de Jos, unde barierele și barierele de furtună sunt proiectate pentru a fi adaptabile. Metodele de acolo oferă lecții pentru SUA, în timp ce se pregătesc pentru un val de construcții noi.

În Țările de Jos, unele sisteme de control al inundațiilor sunt concepute pentru a se adapta la schimbările climatice viitoare. Ministerul Olandez al Infrastructurii și Gospodăririi Apelor

Problema cu construcția pentru inundații de 100 de ani

Podurile din SUA sunt de obicei proiectate pentru a permite trecerea nestingherită a inundațiilor care au a 1 șansă din 100 de a se întâmpla în fiecare an. În mod similar, un deversor de baraj ar putea fi construit pentru a face față unei inundații de 10,000 de ani și scurgeri de apă pluvială pentru evenimente de precipitații de doi ani.

Aceste „perioade de întoarcere” sunt calculate în mod tradițional folosind o metodă pe baza statisticilor istorice care presupun că clima nu se schimbă prea mult.

În timpul precipitațiilor extreme ale uraganului Harvey, apa a fost eliberată din rezervorul Barker din Houston pentru a-și proteja barajul și cartierele din amonte. Ca urmare, cartierele din aval au fost inundate. Câștigă McNamee / Getty Images

Într-un climat care se încălzește, cu precipitații mai extreme, secetă care se înrăutățește și creșterea nivelului mării, aceste statistici istorice pot subestima intensitatea a viitoarelor inundaţii. Acest lucru pune în pericol infrastructura critică, casele și viețile.

Punerea în funcțiune a designului adaptiv

Olandezii sunt maeștri în controlul inundațiilor. Cand aproximativ o treime a unei țări se află sub nivelul mării, devine o necesitate. Inginerii americani au fost întorcându-se spre ei pentru sfaturi în ultimii ani, deoarece înțelegerea schimbărilor climatice și a impactului acestora asupra furtunilor și creșterii nivelului mării crește.

Designurile inovatoare ale Țărilor de Jos, cum ar fi porțile gigantice ale Apărare împotriva inundațiilor Maeslant, sunt remarcate, dar la fel de important este modul în care olandezii folosesc design-urile adaptive pentru a se pregăti pentru viitor și a ține costurile sub control.

Maeslantkering protejează Haga, Rotterdam și alte orașe de mareele înalte din Marea Nordului.

Pentru a vedea designul adaptiv la lucru, priviți renovarea Afsluitdijk în curs, un baraj lung de 20 de mile care protejează portul din Amsterdam de furtunile din Marea Nordului.

Când barajul a fost finalizat în 1932, acesta a drenat apa râului în mare prin gravitație la marea joasă. Cu toate acestea, creșterea nivelului mării, combinată cu nevoia de a menține nivelul scăzut al apei din portul Amsterdam pentru a proteja orașul, fac ca drenarea doar gravitațională să fie din ce în ce mai ineficientă.

Pentru a actualiza barajul, olandezii au construit stații de pompare pentru scurgerea apei în Marea Nordului. Important este că noul proiect rezerve suficient teren pentru a extinde stațiile de pompare existente sau pentru a construi altele noi când furtunile viitoare și creșterea nivelului mării fac necesar.

Ecluzele din centrul imaginii permit apei să treacă prin Afsluitdijk dintre IJsselmeer și Marea Nordului. Lacătul din stânga porților de ecluză ridică și coboară bărci. Marcus van Leeuwen/Flickr, CC BY-SA

Lecții pe măsură ce SUA plănuiesc noi protecții de coastă

Mai multe orașe din SUA, inclusiv Houston, New York și Boston, iau în considerare acum sistemele de apărare împotriva uraganelor și protecția viitoare pe care o vor avea de fapt nevoie pentru a preveni inundațiile este necunoscut în acest moment.

Prin utilizarea designului adaptiv, acestea ar putea include spațiu pentru extinderea acelor apărări pe măsură ce climatul se schimbă.

Aceasta ar putea însemna construirea de baraje de pământ și diguri suficient de largi pentru a permite ridicarea lor atunci când este necesar și rezervarea terenului pentru lărgirea și înălțirea dunelor de coastă care fac parte din sistem și pentru adăugarea infrastructurii de pompare.

În mod esențial, barierele mobile, care formează de obicei o scurtă secțiune a unui sistem de bariere, oferă protecție numai împotriva uraganelor sporadice și nu împotriva creșterii pe termen lung a nivelului mării. Barierele mobile ar putea fi nevoite în cele din urmă să fie înlocuite cu un baraj, blocare de transport și pompe de drenaj - și asta poate fi planificat.

Această hartă a orașului Boston arată riscurile viitoare de inundații dacă nu sunt luate măsuri de protecție. Orașul Boston

Pornind de la un design adaptiv, SUA pot economisi miliarde de dolari în comparație cu nevoia de a construi noi sisteme după decenii. Renovările recente ale barajului Folsom din California, construit în 1955, ilustrează acest cost. A deversor nou finalizat în 2018 a costat 900 de milioane de dolari – cu inflație, cam asta este costul inițial al întregului baraj.

Adaptarea pentru inundațiile râului Mississippi

Când inginerii olandezi plănuiesc noi diguri, bariere de furtună și ecluze ale râului, ei consideră ceea ce sunt cunoscute ca scenariile Deltei – patru viitoare posibile pentru riscul de inundații și creșterea nivelului mării, variind de la încălzirea globală moderată la extremă. Aceste scenarii creează un cadru pentru proiectarea adaptivă.

Un exemplu de ecluză de râu. Arterra/Universal Images Group prin Getty Images

De exemplu, un complex de ecluze de pe râul Meuse, folosit pentru a ridica și a coborî nave și șlepuri în timp ce călătoresc în sus sau în aval, trebuie înlocuit sau reabilitat. Un nou complex de ecluză trebuie să aibă suficiente ecluze, care pot fi închise sau deschise pentru a permite trecerea apei mari după furtuni, astfel încât apa să nu inunde fermele și orașele din jur. Barajul însoțitor – barajul jos care ridică nivelul râului – trebuie să fie suficient de înalt pentru a reține suficientă apă pentru operațiunile navelor în perioadele de secetă.

Construirea unui baraj înalt cu multe porți de ecluză și ridicarea digurilor de pe malul râului pentru a se potrivi, ar permite complexului de ecluză să gestioneze scenariile climatice viitoare, dar asta ar fi costisitor. Cu un design adaptiv, complexul poate fi construit pentru a fi modificat cu ușurință ulterior pentru a satisface nevoile climatice în schimbare. Aceasta include rezervarea spațiului pentru porți de ecluză suplimentare și proiectarea de porți care pot fi făcute mai înalte prin sudură pe componente suplimentare, după cum este necesar.

[Obțineți informații despre coronavirus și cele mai recente cercetări. Înscrieți-vă la newsletter-ul The Conversation.]

Pe râul Mississippi și afluenții săi, multe dintre vechile complexe de ecluză care ridică și coboară barjele care transportă produse agricole și materiale industriale sunt acum în curs de înlocuire. Utilizarea unor tehnici similare de proiectare adaptivă ar fi o modalitate eficientă din punct de vedere al costurilor de a face față unui viitor incert.

Jeremy Bricker, profesor asociat de Inginerie Civilă și de Mediu, Universitatea din Michigan

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

.