Seawall - Seawall

Un exemplu de dig modern în Ventnor, pe Insula Wight, Anglia
Oameni care socializează și se plimbă la Malecón, Havana
Seawall la Urangan, Queensland

Un dig (sau zidul maritim ) este o formă de apărare costieră construită în cazul în care marea și procesele costiere asociate au impact direct asupra formelor de relief de pe coastă . Scopul unui dig este de a proteja zonele de locuire umană, conservare și activități de agrement de acțiunea mareelor , valurilor sau tsunami-urilor . Deoarece un dig este o caracteristică statică, acesta va intra în conflict cu natura dinamică a coastei și va împiedica schimbul de sedimente între uscat și mare. Litoralul face parte din interfața de coastă, care este expusă la o gamă largă de procese erozionale care decurg din surse de apă curgătoare, surse eoliene și terestre, ceea ce înseamnă că o combinație de procese denudaționale va funcționa împotriva unui dig.

Coasta este, în general, un mediu dinamic cu energie ridicată, cu variații spațiale pe o gamă largă de scale de timp. Coasta este expusă eroziunii râurilor și vânturilor, precum și a mării, astfel încât o combinație de procese denudaționale va funcționa împotriva unui dig. Datorită acestor forțe naturale persistente, digurile trebuie menținute (și în cele din urmă înlocuite) pentru a-și menține eficacitatea.

Numeroasele tipuri de diguri utilizate astăzi reflectă atât forțele fizice variate pe care sunt proiectate să le reziste, cât și aspecte specifice locației, cum ar fi clima locală, poziția de coastă, regimul valurilor (determinate de caracteristicile valurilor și efectori) și valoarea (caracteristicile morfologice) a formei de relief. Seawalls-urile sunt structuri solide de inginerie , care protejează coasta de eroziune. Dar pot apărea diverse probleme și probleme de mediu din construcția unui dig, inclusiv perturbarea mișcării sedimentelor și a modelelor de transport. Combinat cu un cost ridicat de construcție, acest lucru a condus la o utilizare din ce în ce mai mare a altor opțiuni inginerești de gestionare a coastelor, cum ar fi reaprovizionarea plajelor .

Malurile de mare pot fi construite din diverse materiale, cel mai frecvent beton armat , bolovani, oțel sau gabioane . Alte materiale posibile de construcție sunt: ​​vinil, lemn, aluminiu, compozit din fibră de sticlă și pungi mari de nisip biodegradabile din iută și coaj . În Marea Britanie , digul se referă și la o bancă de pământ folosită pentru a crea un polder sau o construcție de dig . Se presupune că tipul de material utilizat pentru construcții afectează așezarea organismelor de coastă, deși mecanismul precis nu a fost încă identificat.

Tipuri

Un dig funcționează reflectând energia undelor incidente înapoi în mare, reducând astfel energia disponibilă pentru a provoca eroziune. Seawalls au două puncte slabe specifice. În primul rând, reflectarea undelor de la perete poate avea ca rezultat o scurgere hidrodinamică și scăderea ulterioară a nivelului de nisip al plajei frontale. În al doilea rând, digurile pot accelera eroziunea zonelor costiere adiacente, neprotejate, deoarece afectează procesul de derivare a litoralului .

Diferite modele de bariere de tsunami provocate de om includ construirea de recife și păduri către digurile supraterane și scufundate. În 2005, India a început de plantare Casuarina și nucă de cocos puieți de pe coasta sa ca o barieră naturală împotriva viitorului tsunami - urilor , cum ar fi 2004 din Oceanul Indian cutremur . Studiile au descoperit că un zid de tsunami în larg ar putea reduce înălțimea valurilor tsunami cu până la 83%.

Proiectarea și tipul digului adecvat depinde de aspectele specifice locației, inclusiv procesele de eroziune din jur. Există trei tipuri principale de diguri: verticale, curbate sau în trepte și movile, așa cum este prezentat în tabel:

Tipuri de diguri
Tip Ilustrare Avantaje Dezavantaje Exemplu
Vertical Malurile verticale sunt construite în situații deosebit de expuse. Acestea reflectă energia undelor. În condiții de furtună non-rupere picioare val model poate forma, rezultând într - un staționar clapotic val , care se deplasează în sus și în jos , dar nu călătorește orizontal. Aceste valuri favorizează eroziunea la vârful peretelui și pot provoca daune grave la malul mării. În unele cazuri, grămezile sunt plasate în fața peretelui pentru a reduce ușor energia undelor.
Seawall vertical.png
  • Primul tip de dig aplicat, cel mai ușor de proiectat și construit.
  • Malurile verticale deviază energia undelor departe de coastă.
  • Molozele libere pot absorbi energia undelor.
  • Acestea pot suferi multe daune scumpe într-o perioadă scurtă de timp.
  • Proiectarea verticală poate fi afectată de mediile de energie cu unde înalte pe o perioadă lungă de timp.
PikiWiki Israel 13555 Acre seawall.jpg
Curbat Digurile curbate sau în trepte sunt proiectate pentru a permite valurilor să se rupă pentru a disipa energia undelor și pentru a respinge valurile înapoi spre mare. Curba poate preveni, de asemenea, valul care depășește peretele și oferă o protecție suplimentară pentru vârful peretelui.
Seawall curbat din beton.png
  • Structura concavă introduce un element disipativ.
  • Curba poate împiedica valurile să depășească peretele și oferă o protecție suplimentară pentru vârful peretelui
  • Malurile curbate au scopul de a redirecționa cea mai mare parte a energiei incidente, rezultând valuri reflectate reduse și turbulențe mult reduse.
  • Proces de proiectare și inginerie mai complex.
  • Undele deviate pot curăța materialul de la baza peretelui, provocând subminarea acestora.
Seawall curbat, niveluri Pett - geograph.org.uk - 1503255.jpg
Movilă Malurile de tip movilă, folosind revetimente sau riprap , sunt folosite în setări mai puțin solicitante în care funcționează procese erozionale cu energie mai mică. Site-urile cel mai puțin expuse implică pereții etanși și cele mai puțin costisitoare saci de nisip sau geotextile . Acestea servesc la blindarea țărmului și la minimizarea eroziunii și pot fi fie etanșe, fie poroase, ceea ce permite filtrarea apei după ce energia undelor a fost disipată.
Rubblemound 2.png
  • Modelele actuale utilizează modele poroase de piatră, armură de beton.
  • Panta și materialul liber asigură disiparea maximă a energiei valurilor.
  • Opțiune de cost mai mic.
  • Speranța de viață mai scurtă.
  • Nu pot rezista sau proteja eficient de condițiile de energie ridicată.
11-8-07 riprap photo.jpg

Bariere naturale

Un raport publicat de Programul Națiunilor Unite pentru Mediu (PNUM) sugerează că tsunami-ul din 26 decembrie 2004 a cauzat mai puține daune în zonele în care erau prezente bariere naturale, cum ar fi mangrove , recife de corali sau vegetație de coastă. Un studiu japonez al acestui tsunami din Sri Lanka a folosit modelarea imaginilor prin satelit pentru a stabili parametrii rezistenței costiere în funcție de diferite tipuri de copaci. Barierele naturale, precum recifele de corali și pădurile de mangrove, împiedică răspândirea tsunami-urilor și fluxul apelor de coastă și atenuează inundațiile și valurile de apă.

Compensări

O abordare cost-beneficiu este o modalitate eficientă de a determina dacă un dig este adecvat și dacă beneficiile merită cheltuiala. Pe lângă controlul eroziunii, trebuie luate în considerare efectele întăririi unui litoral asupra ecosistemelor naturale de coastă și a proprietăților sau activităților umane. Un dig este o caracteristică statică care poate intra în conflict cu natura dinamică a coastei și poate împiedica schimbul de sedimente între uscat și mare. Tabelul de mai jos sintetizează câteva efecte pozitive și negative ale digurilor care pot fi utilizate atunci când se compară eficacitatea acestora cu alte opțiuni de gestionare a coastelor, cum ar fi hrănirea plajelor .

Avantajele și dezavantajele digurilor după Short (1999)
Avantaje Dezavantaje
  • Soluție pe termen lung în comparație cu hrana moale pentru plajă.
  • Minimizează efectiv pierderile de vieți omenești în evenimente extreme și daunele materiale cauzate de eroziune.
  • Poate exista mai mult în medii cu energie ridicată în comparație cu metodele de inginerie „moi”.
  • Poate fi folosit pentru recreere și vizitarea obiectivelor turistice.
  • Formează o apărare costieră dură și puternică.
  • Costisitor de construit.
  • Poate fi considerat estetic neatractiv.
  • Energia reflectată a undelor care duce la curățarea la bază.
  • Poate perturba procesele naturale de pe țărm și poate distruge habitate de pe țărm, cum ar fi zonele umede și plajele intertidale.
  • Modificarea proceselor de transport a sedimentelor poate perturba mișcarea nisipului care poate duce la creșterea eroziunii în derivă din structură. Acest lucru poate provoca disiparea plajelor, făcându-le inutile pentru cei care merg pe plajă.
Simulare 3D a mișcării undelor lângă un dig.

În general, digurile pot fi un mod reușit de a controla eroziunea costieră, dar numai dacă sunt construite bine și din materiale care pot rezista forței energiei valurilor în curs. Este necesară o anumită înțelegere a proceselor de coastă și a morfodinamicii specifice locației digului. Seawalls poate fi de mare ajutor; pot oferi o soluție pe termen mai lung decât opțiunile de inginerie soft , oferind în plus oportunități de recreere și protecție împotriva evenimentelor extreme, precum și a eroziunii cotidiene. Evenimentele naturale extreme dezvăluie punctele slabe ale performanței digurilor, iar analizele acestora pot duce la îmbunătățiri și reevaluări viitoare.

Probleme

Nivelul mării creste

Creșterea nivelului mării creează o problemă pentru digurile din întreaga lume, deoarece ridică atât nivelul mediu normal al apei, cât și înălțimea valurilor în timpul evenimentelor meteorologice extreme, la care înălțimile curente ale digului ar putea să nu poată face față. Cele mai recente analize ale înregistrărilor lungi, de bună calitate ale gabaritului de maree (corectate pentru GIA și când este posibil pentru alte mișcări verticale pe uscat de către sistemul de poziționare globală, GPS) indică o rată medie a creșterii nivelului mării de 1,6-1,8 mm / an peste secolul douăzeci. Grupul interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC) (1997) a sugerat că creșterea nivelului mării în următorii 50 - 100 de ani se va accelera cu o creștere proiectată a nivelului mediu global al mării de +18 cm până în 2050 d.Hr. Aceste date sunt întărite de Hannah (1990), care a calculat statistici similare, inclusiv o creștere între + 16-19,3 cm pe parcursul anilor 1900–1988. Super furtuna Sandy din 2012 este un exemplu al efectelor devastatoare pe care le poate provoca creșterea nivelului mării atunci când este amestecat cu o furtună perfectă. Super furtuna Sandy a trimis un val de furtună de 4-5 m pe insula barieră din New Jersey și New York și pe țărmurile urbane, estimată la daune de 70 miliarde dolari. Această problemă ar putea fi depășită prin modelarea și determinarea extinderii înălțimii și a întăririi digurilor actuale care trebuie să aibă loc pentru ca siguranța să fie asigurată în ambele situații. Creșterea nivelului mării va provoca, de asemenea, un risc mai mare la inundații și tsunami mai înalți.

Presiunea hidrostatică a apei

Malurile de mare, la fel ca toți pereții de susținere , trebuie să scadă presiunea apei . Creșterea presiunii apei este cauzată atunci când apa subterană nu este drenată din spatele digului. Apele subterane împotriva unei falezei poate fi de natural al zonei de apă de masă , ploaie care se scurge în pământ din spatele zidului și valurile supraîncărcării perete. Pânza freatică poate crește, de asemenea, în perioadele de ape mari ( maree mare ). Lipsa unui drenaj adecvat poate provoca cataramă, mișcare, arcuire, crăpare sau prăbușire a digului. Sinkholes se pot dezvolta, de asemenea, pe măsură ce presiunea apei care scapă erodează solul prin sau în jurul sistemului de drenaj.

Evenimente extreme

Evenimentele extreme prezintă, de asemenea, o problemă, deoarece nu este ușor pentru oameni să prezică sau să-și imagineze puterea valurilor induse de uragan sau furtună în comparație cu tiparele valurilor normale, așteptate. Un eveniment extrem poate disipa de sute de ori mai multă energie decât valurile de zi cu zi, iar calculul structurilor care vor rezista forței furtunilor de coastă este dificil și, adesea, rezultatul poate deveni inaccesibil. De exemplu, digul Omaha Beach din Noua Zeelandă a fost conceput pentru a preveni eroziunea numai din valurile cotidiene, iar când o furtună din 1976 a sculptat zece metri în spatele digului existent, întreaga structură a fost distrusă.

Impactul ecosistemului

Adăugarea de diguri în apropierea ecosistemelor marine poate duce la efecte crescute de umbrire în apele din jurul digului. Umbrirea reduce lumina și vizibilitatea în apă, ceea ce poate perturba distribuția, precum și capacitățile de hrănire a anumitor specii. Sedimentul care înconjoară digurile tinde să aibă proprietăți fizice mai puțin favorabile ( niveluri mai ridicate de calcificare , organizare structurală mai redusă a structurii cristaline , conținut redus de silicon și o rugozitate mai mică la macroscală) în comparație cu litoralul natural, care poate prezenta probleme pentru speciile care locuiesc pe fundul mării.

Alte probleme

Câteva aspecte suplimentare includ: lipsa datelor de tendință pe termen lung a efectelor digului datorită unei durate relativ scurte a înregistrărilor de date; limitări de modelare și comparații ale diferitelor proiecte și efectele acestora fiind nevalide sau inegale din cauza diferitelor tipuri de plaje; materiale; curenți; și medii. Lipsa de întreținere este, de asemenea, o problemă majoră cu digurile. În 2013, s-a dovedit că peste 1.500 de picioare (1.500 m) de dig se sfărâmă în Punta Gorda, Florida . Locuitorii din zonă plătesc sute de dolari în fiecare an într-un program de reparare a digurilor. Problema este că majoritatea digurilor au o vechime de peste o jumătate de secol și sunt distruse doar de ploi abundente. Dacă nu sunt ținute sub control, digurile își pierd eficacitatea și devin costisitoare de reparat.

Istorie și exemple

Un dig, făcut din stânci în Paravur, lângă orașul Kollam din India .

Construcția digului a existat din cele mai vechi timpuri. În primul secol î.Hr., romanii au construit un dig / dig pe Cezareea Maritima, creând un port artificial (portul Sebastos). Construcția a folosit beton Pozzolana care se întărește în contact cu apa de mare. Barjele au fost construite și umplute cu beton. Au fost plutite în poziție și scufundate. Portul / digul / digul rezultat există încă astăzi - mai bine de 2000 de ani mai târziu.

Cea mai veche apărare de coastă cunoscută se crede că este un rând de bolovani de 100 de metri în Marea Mediterană, în largul coastei Israelului. Bolovanii au fost poziționați într-o încercare de a proteja așezarea de coastă Tel Hreiz de răsăritul mării după ultimul maxim glaciar . Tel Hreiz a fost descoperit în 1960 de scafandri care căutau naufragii, dar șirul de bolovani nu a fost găsit până când furtunile au curățat acoperirea de nisip în 2012.

Mai recent, digurile au fost construite în 1623 în Insula Canvey , Marea Britanie, când au avut loc mari inundații din estuarul Tamisei, ceea ce a determinat construirea de protecție pentru evenimente ulterioare în această zonă predispusă la inundații. De atunci, proiectarea digurilor a devenit mai complexă și mai complicată ca răspuns la o îmbunătățire a materialelor, a tehnologiei și a înțelegerii modului în care funcționează procesele de coastă. Această secțiune va schița câteva studii de caz cheie ale digurilor în ordine cronologică și va descrie modul în care acestea s-au comportat ca răspuns la tsunami sau procesele naturale în curs și cât de eficiente au fost în aceste situații. Analiza succeselor și a neajunsurilor digurilor în timpul evenimentelor naturale severe permite expunerea punctelor slabe ale acestora, iar zonele devin vizibile pentru îmbunătățiri viitoare.

Canada

The Seawall din Vancouver este un dig din piatră construit în jurul perimetrului parcului Stanley din Vancouver, Columbia Britanică . Digul a fost construit inițial ca valuri create de nave care treceau prin First Narrows erodând zona dintre Prospect Point și Brockton Point. Construcția digului a început în 1917 și, de atunci, această cale a devenit una dintre cele mai utilizate caracteristici ale parcului atât de localnici, cât și de turiști și se extinde acum cu 22 km în total. Construcția digului a oferit, de asemenea, locuri de muncă pentru lucrătorii de ajutor în timpul Marii Depresii și a marinarilor din HMCS  Discovery de pe Insula Deadman, care se confruntau cu detalii de pedeapsă în anii 1950 (Steele, 1985).

În general, digul Vancouver este un prim exemplu al modului în care digurile marine pot oferi simultan protecție la mal și o sursă de recreere care îmbunătățește plăcerea umană a mediului de coastă. De asemenea, ilustrează faptul că, deși eroziunea țărmului este un proces natural, activitățile umane, interacțiunile cu coasta și proiectele de dezvoltare a țărmului slab planificate pot accelera ratele de eroziune naturală.

India

Pe 26 decembrie 2004, valuri falnice ale tsunami-ului cutremurului din Oceanul Indian din 2004 s-au prăbușit împotriva coastei de sud-est a Indiei, ucigând mii. Cu toate acestea, fosta enclavă colonială franceză din Pondicherry a scăpat nevătămată. Acest lucru s-a datorat în primul rând inginerilor francezi care construiseră (și întreținuseră) un dig masiv de piatră în timpul când orașul era o colonie franceză. Acest dig vechi de 300 de ani a menținut în mod eficient centrul istoric al orașului Pondicherry, chiar dacă valurile tsunami au condus apa cu 24 ft (7,3 m) deasupra marcajului normal de maree.

Bariera a fost finalizată inițial în 1735 și, de-a lungul anilor, francezii au continuat să fortifice zidul, îngrămădind bolovani uriași de-a lungul coastei sale de 1,25 mi (2 km) pentru a opri eroziunea de pe valurile care loveau portul. La cel mai înalt nivel, bariera care trece de-a lungul marginii apei ajunge la aproximativ 8,2 m deasupra nivelului mării. Bolovanii, unii cântărind până la o tonă, sunt negri și maronii. Digul este inspectat în fiecare an și ori de câte ori apar goluri sau pietrele se scufundă în nisip, guvernul adaugă mai mulți bolovani pentru a-l menține puternic.

Teritoriul Uniunii din Pondicherry a înregistrat în jur de 600 de morți din cauza valurilor uriașe de tsunami care au lovit coasta Indiei după cutremurul subacvatic mamut (care a măsurat 9,0 pe scara magnitudinii momentului ) în largul Indoneziei, dar majoritatea celor uciși erau pescari care locuiau în sate dincolo de artificial barieră care întărește eficacitatea digurilor.

Japonia

Cel puțin 43% din coasta Japoniei de 29.751 km (18.486 mi) este căptușită cu diguri de beton sau alte structuri concepute pentru a proteja țara împotriva valurilor înalte, a taifunurilor sau chiar a tsunami-urilor. În timpul cutremurului și tsunami-ului Tōhoku din 2011 , digurile din majoritatea zonelor au fost copleșite. În Kamaishi , valurile de 4 metri (13 ft) au depășit digul - cel mai mare din lume, ridicat acum câțiva ani în portul orașului la o adâncime de 63 m (207 ft), o lungime de 2 km (1,2 mi) și o cost de 1,5 miliarde de dolari - și în cele din urmă a scufundat centrul orașului.

Riscurile dependenței de malurile mării au fost cele mai evidente în criza de la centralele nucleare Fukushima Dai-ichi și Fukushima Dai-ni , ambele situate de-a lungul coastei, aproape de zona cutremurului, în timp ce tsunamiul a spălat zidurile care ar fi trebuit să protejeze plante. Probabil, apărarea suplimentară oferită de digurile de mare a oferit o marjă suplimentară de timp pentru ca cetățenii să evacueze și, de asemenea, au oprit o parte din întreaga forță de energie care ar fi făcut ca valul să urce mai sus în fundul văilor de coastă. În contrast, digurile au acționat și ele într-un mod negativ pentru a prinde apa și a întârzia retragerea acesteia.

Eșecul celui mai mare dig din lume, care a costat 1,5 miliarde de dolari pentru construcție, arată că construirea de diguri mai puternice pentru a proteja suprafețele mai mari ar fi fost chiar mai puțin rentabile. În cazul crizei în curs de desfășurare a centralelor nucleare, ar fi trebuit construite diguri mai mari și mai puternice dacă ar trebui construite centrale electrice în acel loc. În esență, devastarea din zonele de coastă și un număr final de decese prevăzute să depășească 10.000 ar putea împinge Japonia să-și reproiecteze digurile sau să ia în considerare metode alternative mai eficiente de protecție a coastelor pentru evenimente extreme. Astfel de linii de coastă întărite pot oferi, de asemenea, un sentiment fals de securitate proprietarilor de proprietăți și rezidenților locali, așa cum este evident în această situație.

Seawalls de-a lungul coastei japoneze au fost, de asemenea, criticate pentru tăierea așezărilor de pe mare, făcând plajele inutilizabile, prezentând un ochi, deranjând viața sălbatică și fiind inutile.

Statele Unite

După uraganul Sandy din 2012 , primarul orașului New York , Bill de Blasio, a investit 3 miliarde de dolari într-un fond de restaurare a uraganelor, cu o parte din banii dedicați construirii de noi diguri și protecției împotriva viitoarelor uragane. A fost propusă o barieră împotriva furtunilor în portul New York , dar nu a fost votată sau finanțată de Congres sau de statul New York.

Vezi si

General:

Tipuri conexe de pereți:

Pereți specifici:

Referințe

linkuri externe