Barrières contre les inondations, les ouragans et les ondes de tempête

À une époque de réchauffement climatique et de conditions météorologiques extrêmes, les risques de vivre près de l'eau n'ont jamais été aussi grands. La protection contre les ondes de tempête et les barrières anti-ouragan ont été la solution pour certaines communautés, mais à quel prix esthétique? Les artistes et les architectes peuvent-ils rendre l'ingénierie plus belle? L'examen des questions et l'exploration de solutions nous aideront à comprendre les défis du monde réel entourant les effets du changement climatique mondial.

Entre 2008 et 2013, la U.S.Army Corp of Engineers - le même groupe responsable du système de levée inadéquat à New Orléans - a achevé une barrière anti-ouragan de près de deux milles de large à travers un mélange de voies navigables à environ 12 milles à l'est du centre-ville de New Orléans. Appelée barrière anti-surtension du lac Borgne du canal de navigation du port intérieur, la barrière anti-ouragan en béton et en acier fonctionne en tandem avec le système de digues. La barrière est la première ligne de défense en atténuant les ondes de tempête associées aux ouragans.

Un ouragan est un centre basse pression. Sur terre, les centres de basse pression ne sont pas assez forts pour déplacer la terre. Cependant, les centres à basse pression qui sont au-dessus de l'eau peuvent réellement pousser et déplacer l'eau. Les vents de force ouragan soufflent de l'eau non seulement en créant des vagues, mais aussi en créant un dôme ou une vague de hautes eaux. Parallèlement à une marée haute normale, une onde de tempête peut créer une marée de tempête extrême en plus des vagues soufflées par un vent violent d'ouragan. Les barrières d'ouragan offrent une protection contre les marées de tempête prévues.

Une onde de tempête n'est PAS un tsunami ou un raz de marée, mais c'est similaire. L'onde de tempête est un élévation anormale du niveau de la mer, généralement causée par des conditions météorologiques extrêmes. La marée très haute a également des vagues, mais les vagues ne sont pas aussi dramatiquement hautes qu'un tsunami. Les tsunamis sont littéralement des "vagues portuaires" causées par une perturbation souterraine, comme un tremblement de terre. Les inondations extrêmes sont le résultat des deux événements.

Quand on regarde un carte de l'endroit où les gens vivent, il n'est pas difficile d'imaginer à quel point la vie et les biens peuvent être vulnérables aux intempéries. Bien que la construction Bâtiments à l'épreuve des tsunamis le long des côtes est une option, une marée montante peut être implacable. Le National Hurricane Center des États-Unis a fourni un Exemple d'animation Flash d'une onde de tempête (Plug-in Flash requis). Dans cette animation, les ondes de tempête et les vagues violentes ne correspondent pas à la petite barrière protégeant la structure.

Dans le Rhode Island, la puissante onde de tempête de l'ouragan Sandy en 2012 a été bloquée par une pièce d'ingénierie de 1966. La technologie des barrières anti-ouragan est un investissement pour n'importe quelle région, mais voyez comment elles fonctionnent.

La barrière d'ouragan Fox Point se trouve à East Providence, dans le Rhode Island, située de l'autre côté de la rivière Providence, qui se jette dans la baie de Narragansett. Il mesure 3 000 pieds de long et 25 pieds de haut. Il a été construit entre 1960 et 1966 pour protéger la ville d'une marée de tempête de 20 pieds au-dessus du niveau de la mer.

Le système se compose de trois portes Tainter, de cinq pompes pour l'eau de la rivière et de deux pierres de 10 à 15 pieds de haut et de terre levées ou des digues le long de la rive du fleuve. À un coût de 16 millions de dollars (1960 dollars), les gouvernements des États et locaux n'ont payé que 30% du coût tandis que le gouvernement fédéral a subventionné la majeure partie du coût du système de barrière contre les ouragans.

Trois portes Tainter, également appelées portes radiales, peuvent fermer pour fournir une barrière d'un demi-mile de long et de 25 pieds de haut entre la ville de Providence et les eaux de la baie de Narragansett. L'eau qui coule le long de la rivière Providence vers la mer est pompée lorsqu'elle s'accumule derrière les portes fermées. La station de pompage, longue de 213 pieds et large de 91 pieds, est construite en béton armé et en brique. Cinq pompes ont une capacité de pompage de 3 150 000 gallons d'eau de rivière par minute dans la baie de Narragansett.

Chaque porte Tainter mesure 40 pieds carrés et pèse 53 tonnes. Conçues pour se courber vers l'extérieur en direction de la baie afin de briser l'impact des vagues, les portes sont abaissées en place par des moteurs électriques et la gravité à 1,5 pied par minute. Il faut environ 30 minutes pour les abaisser mais environ deux heures pour soulever les portes à partir d'une position fermée, car la gravité travaille contre leur élévation. Si nécessaire, les portes peuvent être abaissées et relevées manuellement.

La conception de toute barrière anti-ouragan dépend des conditions. La station de pompage de Fox Point est un élément important de la protection de la ville de Providence. Sans pomper l'eau de la rivière lorsque la rivière est "endiguée" par les portes, un réservoir se formerait et inonderait la ville - exactement ce que Providence essaie d'éviter.

La porte Tainter a été inventée au XIXe siècle par l'ingénieur américain Jeremiah Burnham Tainter, natif du Wisconsin. La porte incurvée est fixée à une ou plusieurs pièces de charpente triangulaires en forme de ferme. L'extrémité large du cadre triangulaire est attachée à la porte incurvée, et le point de sommet de la ferme tourne pour déplacer la porte.

La porte Tainter est également connue sous le nom de porte radiale. La gravité et la pression de l'eau aident en fait à déplacer la porte de haut en bas, comme illustré par Arif Setya Budi et aussi dans le animation fourni par la Dunn County Historical Society dans le Wisconsin.

Une porte Tainter est également utilisée dans les barrages, une barrière anti-ouragan est-elle également un barrage? Oui et non. Un barrage est certainement une barrière à l'eau, mais barrages et réservoirs ne sont généralement pas construits pour une utilisation d'urgence uniquement. Le seul objectif d'une barrière anti-ouragan est de se protéger contre une onde de tempête ou une marée de tempête. La ville de Providence a défini deux fonctions centrales pour Fox Point:

1. "pour retarder les marées hautes à cause des ondes de tempête potentielles dans la baie de Narragansett"
2. "maintenir le débit de la rivière de manière à ce que les niveaux d'eau ne deviennent pas trop élevés derrière la barrière"

Comme tout projet de construction, un besoin doit être reconnu et un financement doit être réalisé avant que l'architecture et la construction puissent commencer. Avant Fox Point, la ville de Providence était menacée chaque année. En septembre 1938, le Ouragan de la Nouvelle-Angleterre causé 200 millions de dollars de dégâts matériels et 250 morts avec seulement 3,1 pouces de pluie. En août 1954, Ouragan Carol causé des dommages matériels de 41 millions de dollars avec des marées d'inondation à marée haute, 13 pieds au-dessus de la normale. Le Flood Control Act de 1958 a autorisé la construction d'une barrière à Fox Point. Le Corps des ingénieurs de l'armée américaine (USACE) a pris le contrôle en février 2010, économisant ainsi des centaines de milliers de dollars à la ville de Providence chaque année. La Ville maintient le système de digues et de digues.

Un hayon vertical est similaire à un hayon Tainter en ce qu'il monte et descend pour contrôler le débit d'eau. Cependant, alors qu'une porte Tainter est incurvée, une porte élévatrice verticale ne l'est pas.

La porte présentée ici, la porte Bayou Bienvenue, fait partie d'un projet massif de 14,45 milliards de dollars à New Orléans - Inner Harbor Navigation Canal - Lake Borgne Surge Barrier, également appelé la Grande Muraille de Louisiane. Le mur-barrière en béton construit par le Corps des ingénieurs de l'armée américaine mesure près de deux milles de long et 26 pieds de haut.

Les inondations et les ondes de tempête ne sont pas propres aux États-Unis ni à l'Amérique du Nord. À travers le monde les ingénieurs ont trouvé des moyens de contrôler les inondations. À une époque de conditions météorologiques extrêmes, ce type de résolution de problèmes est un domaine florissant de l'étude technique.

Pourquoi une grande zone urbaine comme New York n'a-t-elle pas de protection contre les ondes de tempête? En 2012, le onde de tempête de l'ouragan Sandy a inondé les rues, les métros et les infrastructures de la plus grande ville d'Amérique. Depuis lors, des groupes de travail étudient la faisabilité d'une barrière contre les inondations dans le port de New York. Peu importe que d'autres pays industrialisés du monde entier aient connu solutions de haute technologie pour le contrôle des inondations pendant des années.

Les humains ont une relation d'amour et de haine avec l'eau - le composé abondant de la nature est nécessaire à la vie, mais des dizaines de personnes meurent d'événements liés à l'eau. Dix personnes se noient involontairement chaque jour. Les accidents de voiture causés par des crues soudaines et des conditions météorologiques extrêmes sont imprévisibles. Ou sont-ils?

Il semble que n'importe qui peut arrêter la montée des eaux. Une recherche rapide sur Google des «murs de protection contre les inondations» trouve une gamme de produits de Home Depot, Ace Hardware, Amazon et de grandes sociétés commerciales.

Il n'y a pas si longtemps, les communautés utilisaient des sirènes pour avertir des dangers liés aux conditions météorologiques. Aujourd'hui, certaines communautés continuent d'utiliser cette approche simplictique des inondations. Avec un mélange de caméras localisées (souvent sur drones), de logiciels de cartographie et d'applications d'alerte en cas de catastrophe, des entreprises telles que Technologie Beholder dont le siège social est situé à Austin, au Texas, offre une "conscience de la situation à distance" aux communautés - c'est-à-dire ils vous avertissent des routes inondées et des situations dangereuses avant même que les équipes de secours ne puissent Là. Applications en cas de catastrophe sont considérées comme des solutions de haute technologie aux États-Unis, mais les barrières anti-ouragan ne seraient-elles pas plus utiles?

• Agence de gestion des urgences, ville de Providence, 5 novembre 2012
• Fox Point Hurricane Barrier Facts, City of Providence à www.providenceri.com/efile/705
• Rapport de mise à jour pour Rhode Island, U.S.Army Corps of Engineers, New England District, 31 juillet 2012 à www.nae.usace.army.mil/news/Reports/ri.pdf
• Corps des ingénieurs de l'armée américaine. IHNC - BARRIÈRE DE SURTENSION DU LAC DE BORGNE, mise à jour juin 2013, http://www.mvn.usace.army.mil/Portals/56/docs/PAO/FactSheets/IHNC-LakeBorgneSurgeBarrier.pdf
• Centres pour le Contrôle et la Prévention des catastrophes. "Noyade involontaire: obtenez les faits." 28 avril 2016, https://www.cdc.gov/homeandrecreationalsafety/water-safety/waterinjuries-factsheet.html