Barreras contra inundaciones, barreras contra huracanes y marejadas ciclónicas

En una era de calentamiento global y clima extremo, los riesgos de vivir cerca del agua nunca han sido mayores. La protección contra marejadas ciclónicas y las barreras contra huracanes han sido la solución para algunas comunidades, pero ¿a qué costo estético? ¿Pueden los artistas y arquitectos hacer que la ingeniería sea más bella? Examinar las preguntas y explorar soluciones nos ayudará a comprender los desafíos del mundo real que rodean los efectos del cambio climático global.

Entre 2008 y 2013, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., El mismo grupo responsable del sistema inadecuado de diques en Nueva Orleans: completó una barrera contra huracanes de casi dos millas de ancho en una mezcla de vías fluviales a unas 12 millas al este del centro de New Orleans La barrera contra huracanes de hormigón y acero, llamada barrera de sobretensión del canal interior del lago Borgne, funciona junto con el sistema de diques. La barrera es la primera línea de defensa al mitigar las marejadas asociadas con huracanes.

Un huracán es un centro de baja presión. Sobre tierra, los centros de baja presión no son lo suficientemente fuertes como para mover la tierra. Sin embargo, los centros de baja presión que están sobre el agua pueden empujar y mover el agua. Los vientos con fuerza de huracán soplan agua no solo creando olas, sino también creando una cúpula o oleada de agua alta. Junto con una marea alta normal, una marejada puede crear una marea de tormenta extrema además de las olas sopladas por el fuerte viento de un huracán. Las barreras contra huracanes brindan protección a las mareas de tormenta anticipadas.

Una marejada ciclónica NO es un tsunami o maremoto, pero es similar. La marejada ciclónica es un aumento anormal del nivel del mar, generalmente causado por el clima extremo. La marea súper alta también tiene olas, pero las olas no son tan dramáticamente altas como un tsunami. Los tsunamis son literalmente "olas del puerto" causadas por una perturbación subterránea, como un terremoto. Las inundaciones extremas son el resultado de ambos eventos.

Cuando miramos un mapa de donde vive la gente, no es difícil imaginar cuán vulnerables pueden ser la vida y la propiedad al clima severo. Aunque construyendo edificios a prueba de tsunami a lo largo de las costas es una opción, una marea de tormenta creciente puede ser implacable. El Centro Nacional de Huracanes de EE. UU. Ha proporcionado un Ejemplo animado en flash de una marejada ciclónica (Requiere complemento de Flash). En esta animación, la marejada ciclónica junto con las fuertes olas no son rival para la pequeña barrera que protege la estructura.

En Rhode Island, la poderosa marejada ciclónica del huracán Sandy de 2012 fue bloqueada por una obra de ingeniería de 1966. La tecnología de las barreras contra huracanes es una inversión para cualquier región, pero vea cómo funcionan.

La barrera de huracanes de Fox Point está en East Providence, Rhode Island, situada al otro lado del río Providence, que desemboca en la bahía de Narragansett. Tiene 3.000 pies de largo y 25 pies de alto. Fue construido entre 1960 y 1966 para proteger la ciudad de una marea de tormenta de 20 pies sobre el nivel del mar.

El sistema consta de tres compuertas Tainter, cinco bombas para el agua del río y dos piedras y tierra de 10 a 15 pies de altura. diques o diques a lo largo de la orilla del río. A un costo de $ 16 millones (1960 dólares), el gobierno estatal y local pagó solo el 30 por ciento del costo, mientras que el gobierno federal subsidió la mayor parte del costo del sistema de barrera contra huracanes.

Tres puertas Tainter, también llamadas puertas radiales, pueden cerrarse para proporcionar una barrera de media milla de largo y 25 pies de altura entre la ciudad de Providence y las aguas de la bahía de Narragansett. El agua que fluye por el río Providence hacia el mar se bombea a medida que se acumula detrás de las puertas cerradas. La estación de bombeo, de 213 pies de largo y 91 pies de ancho, está construida de hormigón armado y ladrillo. Cinco bombas tienen una capacidad de bombear 3,150,000 galones de agua de río por minuto en la bahía de Narragansett.

Cada puerta Tainter mide 40 pies cuadrados y pesa 53 toneladas. Diseñado para curvarse hacia afuera hacia la Bahía para romper el impacto de las olas, las puertas se bajan en su lugar mediante motores eléctricos y la gravedad a 1.5 pies por minuto. Se necesitan unos 30 minutos para bajarlos, pero unas dos horas para elevar las puertas desde una posición cerrada, ya que la gravedad funciona contra ellos. Si es necesario, las puertas se pueden bajar y subir manualmente.

El diseño de cualquier barrera contra huracanes depende de las condiciones. La estación de bombeo en Fox Point es un elemento importante para proteger la ciudad de Providence. Sin bombear el agua del río cuando el río es "represado" por las puertas, se formaría un embalse e inundaría la ciudad, justo lo que Providence está tratando de evitar.

La puerta Tainter fue inventada en el siglo XIX por el ingeniero estadounidense y nativo de Wisconsin Jeremiah Burnham Tainter. La puerta curva está unida a una o más piezas de armazón triangulares en forma de armadura. El extremo ancho del marco triangular está unido a la puerta curva, y el punto de vértice de la armadura gira para mover la puerta.

La puerta Tainter también se conoce como puerta radial. La gravedad y la presión del agua en realidad ayudan a mover la puerta hacia arriba y hacia abajo, ya que ilustrado por Arif Setya Budi y también en el animación proporcionado por la Dunn County Historical Society en Wisconsin.

Una puerta Tainter también se usa en presas, entonces ¿una barrera contra huracanes también es una presa? Si y no. Una presa ciertamente es una barrera de agua, pero presas y embalses generalmente no se construyen para uso de emergencia solamente. El único propósito de una barrera contra huracanes es la protección contra una marejada o marea de tormenta. La Ciudad de Providence ha definido dos funciones centrales para Fox Point:

1. "para retrasar las mareas altas de posibles mareas de tormenta en la bahía de Narragansett"
2. "para mantener el flujo del río de manera que los niveles de agua no lleguen demasiado alto detrás de la barrera"

Al igual que cualquier proyecto de construcción, se debe reconocer una necesidad y se deben obtener fondos antes de que la arquitectura y la construcción puedan comenzar. Antes de Fox Point, la ciudad de Providence estaba amenazada cada año. En septiembre de 1938, el Huracán de Nueva Inglaterra causó daños a la propiedad por $ 200 millones y 250 muertes con solo 3.1 pulgadas de lluvia. En agosto de 1954 Huracán Carol causó daños a la propiedad por $ 41 millones con mareas de inundación durante la marea alta, 13 pies por encima de lo normal. La Ley de Control de Inundaciones de 1958 autorizó la construcción de una barrera en Fox Point. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. (USACE) tomó el control en febrero de 2010, ahorrando a la Ciudad de Providence cientos de miles de dólares cada año. La ciudad mantiene el sistema de diques y diques.

Una compuerta de elevación vertical es similar a una compuerta Tainter en que sube y baja para controlar el flujo de agua. Mientras que una puerta Tainter es curva, sin embargo, una puerta de elevación vertical no lo es.

La puerta que se muestra aquí, la puerta de Bayou Bienvenue, es parte de un proyecto masivo de $ 14.450 millones en Nueva Orleans - Canal de navegación del puerto interior - Barrera contra sobretensiones del lago Borgne, también llamada La Gran Muralla de Luisiana. El muro de barrera de hormigón construido por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Tiene casi dos millas de largo y 26 pies de alto.

Las inundaciones y las marejadas ciclónicas no son exclusivas de los Estados Unidos ni de América del Norte. Alrededor del mundo Los ingenieros han encontrado formas de controlar las inundaciones. En una era de clima extremo, este tipo de resolución de problemas es un área próspera de estudio de ingeniería.

¿Por qué una gran área urbana como la ciudad de Nueva York no tiene protección contra tormentas? En 2012, el La tormenta del huracán Sandy inundó las calles, los subterráneos y la infraestructura. de la ciudad más grande de América. Desde entonces, los grupos de trabajo han estado estudiando la viabilidad de una barrera contra inundaciones en el puerto de Nueva York. No importa que otros países industrializados de todo el mundo hayan tenido soluciones de alta tecnología para control de inundaciones durante años.

Los humanos tienen una relación de amor y odio con el agua: el abundante compuesto de la naturaleza es necesario para la vida, pero decenas de personas mueren por eventos relacionados con el agua. Diez personas se ahogan involuntariamente todos los días. Los accidentes automovilísticos por inundaciones repentinas y el clima extremo son impredecibles. ¿O son?

Parece que cualquiera puede detener el aumento de las aguas. Una búsqueda rápida en Google de "muros de barrera contra inundaciones" encuentra una variedad de productos de Home Depot, Ace Hardware, Amazon y compañías comerciales más grandes.

No hace tanto tiempo que las comunidades usaban sirenas para advertir sobre los peligros relacionados con el clima. Algunas comunidades de hoy continúan utilizando este enfoque simplista de las inundaciones. Con una combinación de cámaras localizadas (a menudo en drones), software de mapeo y aplicaciones de alerta de desastres, compañías como Beholder Technology Con sede en Austin, Texas, ofrecemos "conciencia situacional remota" a las comunidades, es decir Te advierten sobre carreteras inundadas y situaciones peligrosas antes de que los equipos de emergencia puedan llegar allí. Aplicaciones para desastres se consideran soluciones de alta tecnología en los Estados Unidos, pero ¿no serían más útiles las barreras contra huracanes?

• Agencia de Manejo de Emergencias, Ciudad de Providence, 5 de noviembre de 2012
• Datos sobre la barrera contra huracanes de Fox Point, Ciudad de Providence en www.providenceri.com/efile/705
• Informe de actualización para Rhode Island, Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., Distrito de Nueva Inglaterra, 31 de julio de 2012 en www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. IHNC - BARRERA DE SOBRETENSIÓN DEL LAGO BORGNE, actualizada en junio de 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centros de Control y Prevención de Enfermedades. "Ahogamiento involuntario: Obtenga los hechos". 28 de abril de 2016 https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html