Översvämningskontroll - Flood control

För protokollfråga, se Översvämningskontroll (kommunikation) .
En brygga byggdes på Humber River (Ontario) för att förhindra att en katastrofal översvämning skulle upprepas.
En vattenkontrollkonstruktionsmätare i en våtmark

Översvämningskontrollmetoder används för att minska eller förhindra de skadliga effekterna av översvämningsvatten . Översvämningsmetoder används för att minska effekterna av översvämningsvatten eller höga vattennivåer.

Orsaker till översvämningar

Förhållande mellan ogenomträngliga ytor och ytavrinning

Översvämningar orsakas av många faktorer eller en kombination av någon av dessa i allmänhet långvariga kraftiga nederbörd (lokalt koncentrerade eller i ett upptagningsområde), starkt accelererad snösmältning , kraftig vind över vatten, ovanliga högvatten, tsunamier eller fel på dammar, vallar , retention dammar eller andra strukturer som höll kvar vattnet. Översvämningar kan förvärras av ökade mängder ogenomtränglig yta eller av andra naturliga faror, såsom skogsbränder, vilket minskar tillgången på vegetation som kan absorbera nederbörd.

Periodiska översvämningar förekommer på många floder och bildar ett omgivande område som kallas översvämningsslätten .

Video av ett fångstcentrum för träd och grenar vid floden Ely , Cardiff , Wales . Området övervakas av CCTV och träd tas bort innan de blockerar floden nedströms.

Under regnperioder finns en del av vattnet kvar i dammar eller jord, en del absorberas av gräs och vegetation, en del avdunstar och resten färdas över marken som ytavrinning . Översvämningar uppstår när dammar, sjöar, flodbäddar, jord och vegetation inte kan ta upp allt vatten. Detta har förvärrats av mänskliga aktiviteter som tömning av våtmarker som naturligt lagrar stora mängder vatten och bygga asfalterade ytor som inte absorberar vatten. Vatten rinner sedan av marken i mängder som inte kan transporteras i strömkanaler eller kvarhållas i naturliga dammar, sjöar och konstgjorda reservoarer. Ungefär 30 procent av all nederbörd blir avrinning och den mängden kan ökas av vatten från snösmältning. Flodflod orsakas ofta av kraftigt regn, ibland ökat av snösmältning. En översvämning som stiger snabbt, med liten eller ingen varning, kallas för en översvämning. Översvämningar beror vanligtvis på intensiv nederbörd över ett relativt litet område, eller om området redan var mättat från tidigare nederbörd.

Svåra vindar över vattnet

Även när det är relativt lite nederbörd kan sjöar och vikars strandlinjer översvämmas av kraftiga vindar - som under orkaner - som blåser vatten in i strandområdena.

Ovanligt högvatten

Kustområden översvämmas ibland av ovanligt höga tidvatten, till exempel vårvatten , särskilt när de förvärras av kraftiga vindar och stormfloder . Detta var orsaken till Nordsjöfloden 1953 som översvämmade stora delar av Nederländerna och Englands östkust och som fortfarande är den största naturkatastrofen i England.

Effekter av översvämningar

Översvämningar har många effekter. Det skadar egendom och äventyrar människors och andra arters liv. Snabb vattenavrinning orsakar jorderosion och samtidig sedimentavsättning någon annanstans (t.ex. längre nedströms eller längs en kust). Lekplatserna för fisk och andra djurlivsmiljöer kan bli förorenade eller fullständigt förstörda. Vissa långvariga höga översvämningar kan försena trafiken i områden som saknar förhöjda vägar. Översvämningar kan störa dränering och ekonomisk användning av mark, till exempel att störa jordbruket. Strukturella skador kan uppstå i brygganslutningar , banledningar, avloppsledningar och andra strukturer inom översvämningsvägar. Vattenvägsnavigering och vattenkraft försämras ofta. Ekonomiska förluster på grund av översvämningar är vanligtvis miljoner dollar varje år, där de värsta översvämningarna i amerikansk historia har kostat miljarder dollar.

Fördelar med översvämningar

Det finns många störande effekter av översvämningar på mänskliga bosättningar och ekonomiska aktiviteter. Översvämningar kan dock ge fördelar, till exempel att göra jorden mer bördig och ge den mer näring. Periodiska översvämningar var avgörande för välbefinnandet i gamla samhällen längs floderna Tigris-Eufrat , Nilen , Indusfloden , Ganges och Yellow River , bland andra. Lönsamheten för hydrologiskt baserade förnybara energikällor är högre i översvämningsbenägna regioner.

Metoder för översvämningshantering

Vissa metoder för översvämningskontroll har praktiserats sedan antiken. Dessa metoder inkluderar plantering av vegetation för att behålla extra vatten, terrasserande sluttningar för att sakta ner i nedförsbacke och konstruktion av översvämningar (konstgjorda kanaler för att avleda översvämning). Andra tekniker inkluderar konstruktion av vallar, sjöar, dammar, reservoarer, lagringsdammar för att hålla extra vatten under översvämningstider.

Dammar

Översvämning vid Xin'an River Dam under Kina översvämningar 2020

Många dammar och tillhörande reservoarer är helt eller delvis utformade för att hjälpa till med översvämningsskydd och kontroll. Många stora dammar har reservationer för översvämningskontroll där reservoarns nivå måste hållas under en viss höjd innan regn-/sommarsmältsäsongen börjar för att tillåta en viss mängd utrymme där översvämningar kan fyllas. Andra fördelaktiga användningsområden för damreservoarer inkluderar vattenkraftproduktion, vattenskydd och rekreation. Reservoar- och dammkonstruktion och konstruktion är baserad på standarder, vanligtvis fastställda av regeringen. I USA regleras dam- och reservoardesign av US Army Corps of Engineers (USACE). Design av en damm och reservoar följer riktlinjer som fastställts av USACE och täcker ämnen som designflödeshastigheter med hänsyn till meteorologiska, topografiska, strömnings- och markdata för vattendelaren ovanför strukturen.

Termen torr damm avser en damm som enbart tjänar till översvämningskontroll utan någon förvaringslagring (t.ex. Mount Morris Dam , Seven Oaks Dam ).

Avledningskanaler

Huvudartikel: Översvämningskanal

Översvämningar kan kontrolleras genom att omdirigera överflödigt vatten till specialbyggda kanaler eller översvämningsvägar, som i sin tur leder vattnet till tillfälliga dammar eller andra vattendrag där det finns en lägre risk eller påverkan på översvämningar. Exempel på översvämningskanaler inkluderar Red River Floodway som skyddar staden Winnipeg (Kanada) och Manggahan Floodway som skyddar staden Manila (Filippinerna).

Floodplains och grundvattenpåfyllning

Överskott av vatten kan användas för påfyllning av grundvatten genom avledning till land som kan absorbera vattnet. Denna teknik kan minska effekten av senare torka genom att använda marken som en naturlig reservoar. Det används i Kalifornien, där fruktträdgårdar och vingårdar kan översvämmas utan att skada grödor, eller på andra ställen har vildmarksområden konstruerats om för att fungera som översvämningsplaner.

Flodförsvar

I många länder är floder utsatta för översvämningar och hanteras ofta noggrant. Försvar som vallar, vikar , reservoarer och dammar används för att förhindra att floder spränger sina stränder. En kammare , även känd som en lågdamm, används oftast för att skapa kvarndammar , men vid floden Humber i Toronto byggdes en kammare nära Raymore Drive för att förhindra att översvämningsskadorna som orsakades av orkanen Hazel i oktober 1954 upprepades.

Leeds översvämningsprogram använder översiktliga rörelser som sänks under perioder med högt vatten för att minska risken för översvämningar uppströms. Två sådana dammar, den första i Storbritannien, installerades på floden Aire i oktober 2017 vid Crown Point, Leeds centrum och Knostrop . Knostrop -bryggan drevs under översvämningarna i England 2019 . De är utformade för att minska potentiella översvämningsnivåer med upp till en meter.

Kustförsvar

Översvämningar vid kusten har behandlats med kustförsvar, såsom havsväggar , näring vid stranden och barriäröar .

Tidvattensportar används tillsammans med vallar och kulvertar. De kan placeras vid mynningen av bäckar eller små floder, där en mynning börjar eller där bifloder eller dräneringsdiken ansluter till sloughs . Tidvattensportar stängs under inkommande tidvatten för att förhindra att tidvatten flyttar högland och öppnas under utgående tidvatten för att vattnet ska rinna ut via kulvert och in i mynningens mynningssida. Öppning och stängning av portarna drivs av en skillnad i vattennivå på vardera sidan av grinden.

Living Breakwaters fallstudie

Initiativet Living Breakwaters är resultatet av en tävling i Obama-eran för innovativa mönster för att förhindra ytterligare översvämningar i kustsamhällen under hårda väderförhållanden.

I oktober 2012 drabbade orkanen Sandy USA: s östkust och orsakade mer än 65 miljarder dollar i skador och ekonomisk förlust. Ett av de områden som drabbades hårdast var Staten Islands South Shore där stranden i Tottenville såg sexton fot vågor som förstörde hem och dödade två invånare (Dejean).

Som svar på förödelsen skapade institutionen för bostäder och stadsutveckling arbetsgruppen för orkanen Sandy Rebuilding för att utveckla "genomförbara lösningar för regionens mest komplexa behov (Hurricane Sandy Design Competition)." Strax efter bildandet introducerade arbetsgruppen Rebuild by Design, en tävling som lovade totalt 920 miljoner dollar från Community Block Disaster Recovery -programmet för vinnarna att genomföra sina planer (Tottenville Shoreline Protection Project). Tio lag skickade in mönster och sex av dem fick så småningom finansiering för sina respektive projekt.

En vinnande design var Living Breakwaters -initiativet som föreslogs av landskapsarkitekten Kate Orff. Hennes företag, SCAPE, föreställde sig vad Orff beskriver som en "levande infrastruktur" inklusive en barriär som sticker ut från vattnet och rymmer ett ostronrev (Dejean). SCAPE: s gröna infrastrukturlösning kommer att implementeras i tre steg som börjar i Tottenville, därefter utökas till de omgivande områdena och kommer att slutföras 2021 (Melcher). Planen syftar till att skydda South Shore of Staten Island från framtida stormskador, med hjälp av ostron för att rena vattnet och återställa kusten. De hävdar att vågbrytarna kommer att skydda kusten från de intensiva stormförhållanden som orsakas av klimatförändringar och vågskyddet kommer att minska erosion vilket har bidragit till att förlora livsmiljöer i området (Dejean).

De levande vågbrytarna kommer dock inte att existera i ett isolerat system. SCAPEs design är en del av ett skiktat tillvägagångssätt som inkluderar partnerskap med Billion Oyster Project och Tottenville Shoreline Protection Project, ett separat finansierat projekt för att bygga liknande strandskyddsstrukturer. Dessutom avsätts en del av Living Breakwaters -projektets finansiering för att inrätta ett ”inlärningsknutpunkt” för att informera lokalsamhällen om fördelarna med ostron och skydda strandens ekosystem (Hurricane Sandy Design Competition). Denna information hoppas kunna uppmuntra invånarna i Tottenville i omgivningarna att utöva hållbara vanor, förhindra föroreningar och fortsätta att engagera sig i projektet i framtiden.

Självstängande översvämningsbarriär

Den självstängande översvämningsbarriären (SCFB) är ett översvämningssystem som är utformat för att skydda människor och egendom från översvämningar på inre vattenvägar orsakade av kraftiga regn, stormar eller snösmältning snabbt. SCFB kan byggas för att skydda bostadsfastigheter och hela samhällen, samt industriella eller andra strategiska områden. Barriärsystemet är ständigt redo att distribueras i en översvämningssituation, det kan installeras i valfri längd och använder det stigande översvämningsvattnet för att distribueras.

Tillfälliga omkretshinder

När permanenta försvar misslyckas används nödåtgärder som sandsäckar eller uppblåsbara ogenomträngliga säckar.

1988 upptäcktes en metod för att använda vatten för att kontrollera översvämningar. Detta åstadkoms genom att innehålla 2 parallella rör i ett tredje yttre rör. När den var fylld bildade denna struktur en icke-rullande vattenvägg som kan styra 80 procent av sin höjd i yttre vattendjup, med torr mark bakom sig. Åtta fot höga vattenfyllda barriärer användes för att omge Fort Calhoun kärnkraftsgenererande station under Missouri River Flooding 2011 . Istället för att transportera sandpåsmaterial för en översvämning, stapla det och sedan transportera det till en plats för avfallshantering kan översvämningskontroll utföras genom att använda vattnet på plats. Dessa är dock inte idiotsäkra. En 2,4 m hög 610 m lång vattenfylld gummiöppning som omringade delar av anläggningen punkterades av en skridstyrd lastare och den kollapsade och översvämmade en del av anläggningen.

År 1999 patenterade en grupp norska ingenjörer en transportabel, avtagbar och återanvändbar översvämningsbarriär som använder vattnets vikt mot sig själv. Dessa flyttbara översvämningspaneler skyddar städer och allmännyttiga företag.

Andra lösningar, till exempel HydroSack , är utsidan av polypropen med trämassa inuti, även om de är engångsanvändning.

Riskminskning

Strategisk reträtt

Ett sätt att minska skadorna som orsakas av översvämningar är att ta bort byggnader från områden som är utsatta för översvämningar, lämna dem som parker eller återföra dem till vildmarken. Översvämningsprogram för översvämningar har drivits på platser som New Jersey (både före och efter orkanen Sandy ), Charlotte, North Carolina och Missouri .

I USA producerar FEMA översiktskostnadskartor som identifierar områden med framtida risk, vilket gör att lokala myndigheter kan tillämpa zonbestämmelser för att förhindra eller minimera egendomsskador.

Elasticitet

Byggnader och annan stadsinfrastruktur kan utformas så att även om en översvämning inträffar kan staden snabbt återhämta sig och kostnaderna minimeras. Till exempel kan bostäder sättas på styltor, elektrisk och VVS-utrustning kan sättas på taket istället för i källaren, och tunnelbanans ingångar och tunnlar kan ha inbyggda rörliga vattenbarriärer. New York City inledde en omfattande insats för att planera och bygga för översvämningskraft efter orkanen Sandy .

Översvämningskontroll per kontinent

Nordamerika

Ett avancerat system för översvämnings sätt försvar kan hittas i kanadensiska provinsen i Manitoba . Den Red River rinner norrut från USA , som går genom staden Winnipeg (där den möter Assiniboine River ) och in Lake Winnipeg . Som är fallet med alla nordflödande floder i den tempererade zonen på norra halvklotet kan snösmältning i södra sektioner få flodnivåerna att stiga innan norra delar har haft en chans att tina helt. Detta kan leda till förödande översvämningar, som inträffade i Winnipeg under våren 1950 . För att skydda staden från framtida översvämningar åtog sig Manitoba -regeringen att bygga ett massivt system med avledning, vallar och översvämningsvägar (inklusive Red River Floodway och Portage Diversion ). Systemet höll Winnipeg säkert under översvämningen 1997 som förstörde många samhällen uppåt från Winnipeg, inklusive Grand Forks , North Dakota och Ste. Agathe , Manitoba.

I USA är US Army Corps of Engineers den ledande översvämningskontrollbyrån. Efter orkanen Sandy , New York City 's Metropolitan Transportation Authority (MTA) initierat flera översvämningsbarriär projekt för att skydda transittillgångar i Manhattan. I ett fall stängde MTA: s New York City Transit Authority (NYCT) tunnelbanaingångar på nedre Manhattan med hjälp av ett utbyggbart tygöverdragssystem som kallas Flex-Gate, ett system som skyddar tunnelbanans ingångar mot 4,3 m vatten. Extrem stormskyddsnivåer har reviderats baserat på nya riktlinjer från Federal Emergency Management Agency för 100-åriga och 500-åriga designhöjder.

I New Orleans Metropolitan Area , varav 35 procent ligger under havsnivån, skyddas av hundratals miles av vallar och översvämningsportar. Detta system misslyckades katastrofalt , med många pauser, under orkanen Katrina (2005) i själva staden och i östra delar av tunnelbanan, vilket resulterade i översvämning av cirka 50 procent av storstadsområdet, allt från några centimeter till tjugo fot i kustsamhällen.

Den Morganza Bräddavlopp tillhandahåller en metod för att avleda vatten från Mississippifloden när en flod översvämning hotar New Orleans , Baton Rouge och andra större städer på den nedre Mississippi. Det är det största av ett system med spill- och översvämningsvägar längs Mississippi. Slutfördes 1954 har spillvägen öppnats två gånger, 1973 och 2011.

I en handling av framgångsrik förebyggande av översvämningar erbjöd den federala regeringen att köpa ut översvämningsbenägna fastigheter i USA för att förhindra upprepade katastrofer efter översvämningen 1993 över Mellanvästern. Flera samhällen accepterade och regeringen, i partnerskap med staten, köpte 25 000 fastigheter som de konverterade till våtmarker . Dessa våtmarker fungerar som en svamp i stormar och 1995, när översvämningarna återvände, behövde regeringen inte spendera resurser i dessa områden.

Asien

I Kyoto , Japan , kontrollerade Hata -klanen framgångsrikt översvämningar på floden Katsura omkring 500 e.Kr. och byggde också en sluss vid floden Kazuno.

I Kina översvämning avledning områden är landsbygden som avsiktligt översvämmade i nödfall för att skydda städer.

Konsekvenserna av avskogning och förändrad markanvändning för risken och svårighetsgraden av översvämningar diskuteras. Vid bedömningen av effekterna av avskogning i Himalaya på låglandet i Ganges-Brahmaputra fann man att skogar inte skulle ha förhindrat eller avsevärt minskat översvämningar vid extrema väderhändelser. Mer allmänna eller översiktsstudier är dock överens om de negativa effekter som avskogning har på översvämningssäkerheten - och de positiva effekterna av klok markanvändning och skogsplantering.

Många har föreslagit att förlust av vegetation (avskogning) kommer att leda till en ökad risk för översvämningar. Med naturligt skogstäckning bör översvämningstiden minska. Att minska avskogningstakten bör förbättra incidenterna och allvarligheten av översvämningar.

Afrika

I Egypten har både Aswan Low Dam (1902) och Aswan High Dam (1976) kontrollerat olika mängder översvämningar längs Nilen .

Europa

Översvämning som blockerar vägen i Jerusalem

Efter eländet och förstörelsen som orsakades av den stora översvämningen i Paris 1910 , byggde den franska regeringen en serie reservoarer som heter Les Grands Lacs de Seine (eller Great Lakes) som hjälper till att avlägsna trycket från Seinen under översvämningar, särskilt den vanliga vinteröversvämningen.

London skyddas från översvämning av en enorm mekanisk barriär över Themsen , som höjs när vattennivån når en viss punkt (se: Thames Barrier ).

Venedig har ett liknande arrangemang, även om det redan inte klarar mycket högvatten. Försvaret i både London och Venedig kommer att bli otillräckligt om havsnivån fortsätter att stiga.

Det största och mest genomarbetade översvämningsskyddet finns i Nederländerna , där de kallas Delta Works med Oosterschelde -dammen som dess främsta prestation. Dessa verk byggdes som svar på Nordsjöfloden 1953 i den sydvästra delen av Nederländerna. Holländarna hade redan byggt en av världens största dammar i norra delen av landet. Den Afsluitdijk stängning skedde 1932.

Den Sankt Petersburg Flood förebyggande Facility Complex avslutades under 2008, i Ryssland , för att skydda Sankt Petersburg från stormfloder . Den har också en huvudsaklig trafikfunktion, eftersom den kompletterar en ringväg runt Sankt Petersburg. Elva dammar sträcker sig 25,4 kilometer (15,8 mi) och står 8 meter (26 fot) över vattennivån .

Översvämningsstädning

Saneringsaktiviteter efter översvämningar utgör ofta faror för arbetare och volontärer som deltar i insatsen. Potentiella faror inkluderar elektriska faror , exponering av kolmonoxid , muskuloskeletala risker, värme eller kyla , motorfordonrelaterade faror, brand , drunkning och exponering för farliga material . Eftersom översvämmade katastrofplatser är instabila kan saneringsarbetare stöta på skarpa taggiga skräp, biologiska faror i översvämningsvattnet, exponerade elektriska ledningar, blod eller andra kroppsvätskor och djur- och mänskliga rester. När de planerar och reagerar på översvämningskatastrofer ger chefer arbetare hårda hattar , skyddsglasögon , tunga arbetshandskar, flytvästar och vattentäta stövlar med ståltår och innersulor.

Utveckling av teknik

Europa ligger i framkant när det gäller teknik för översvämningskontroll, där låglänta länder som Nederländerna och Belgien utvecklar tekniker som kan tjäna som exempel för andra länder som står inför liknande problem och andra länder som snart kan möta dessa problem.

Efter orkanen Katrina skickade den amerikanska staten Louisiana politiker till Nederländerna för att ta en rundtur i det komplexa och högt utvecklade översvämningskontrollsystemet som finns i Nederländerna. Med en BBC -artikel som citerar experter som säger att 70 procent fler människor kommer att bo i deltastäder år 2050 kommer antalet människor som påverkas av en höjning av havsnivån att öka kraftigt. Nederländerna har ett av de bästa översvämningskontrollsystemen i världen och nya sätt att hantera vatten utvecklas och testas ständigt, till exempel underjordisk lagring av vatten, lagring av vatten i magasin i stora parkeringsgarage eller på lekplatser , Rotterdam startade en projekt för att bygga en flytande bostadsutveckling på 120 hektar (0,49 km 2 ) för att hantera stigande havsnivåer. Flera tillvägagångssätt, från högteknologiska sensorer som upptäcker överhängande brott på diken till rörliga halvcirkelformade strukturer som stänger en hel flod, utvecklas eller används runt om i världen. Regelbundet underhåll av hydrauliska konstruktioner är dock en annan viktig del av översvämningskontrollen.

Se även

Referenser

Anteckningar

CNN Newsource. "Rengör New Yorks snuskiga hamn med en miljard ostron." WTVF, 17 januari 2019. https://www.newschannel5.com/news/national/cleaning-new-yorks-filthy-harbor-with-one-billion-oysters .

Dejean, Ashley. "Fem år efter Sandy är en plan för förebyggande av översvämningar i New York så galna att de bara kan fungera." Mother Jones, 27 oktober 2017. https://www.motherjones.com/politics/2017/10/five-years-after-sandy-one-new-york-towns-flood-prevention-plans-are-so- galet-de-bara-kanske-arbete/ . 

“Hurricane Sandy Design Competition.” Rebuild by Design. Accessed November 16, 2019. http://www.rebuildbydesign.org/our-work/sandy-projects.

"Levande vågbrytare." REGENERERAR TOTTENVILLE. Åtkomst 18 november 2019. https://www.regeneratingtottenville.org/living-breakwaters-project .

“Living Breakwaters Design and Implementation.” SCAPE. Åtkomst 18 november 2019. https://www.scapestudio.com/projects/living-breakwaters-design-implementation/ .

Melcher, Henry. "Bygg om efter design> SCAPE's Living Breakwaters förvandlar Staten Islands södra strand." Archpaper.com, 9 april 2014. https://archpaper.com/2014/04/rebuild-by-design-scapes-living-breakwaters-transform-staten-islands-south-shore/ .

"Tottenville Shoreline Protection Project." Tottenville Shoreline Protection Project | Governor's Office of Storm Recovery (GOSR). Åtkomst 18 november 2019. https://stormrecovery.ny.gov/tottenville-shoreline-protection-project . 

“Visualizing The Living Breakwaters at Conference House Park.” Rebuild by Design. Accessed November 19, 2019. http://www.rebuildbydesign.org/news-and-events/press/visualizing-the-living-breakwaters-at-conference-house-park.

Vidare läsning

externa länkar