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2022年6月10日 星期五

防洪結構如何工作? 



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洪水控制 是指用於減少或防止洪水有害影響的所有方法(維基百科)。用於防洪的一些常用技術,是安裝岩石護堤、岩石拋石、沙袋、用植被保持正常斜坡,或在陡峭的斜坡上使用水泥土,以及建造或擴建排水渠。其他方法包括堤壩、水壩、蓄水池或滯留池。2005年、卡翠娜颶風災害 發生後,一些地區寧願不設防洪堤。社區更願意改進排水結構,並在場域附近設置滯留池。 

 

洪水的原因

洪水是由許多因素引起的:強降水、強風、異常漲潮、海嘯或水壩、水位、蓄水池,或其他蓄水結構的故障。

許多河流發生週期性洪水,形成了一個被稱為洪氾平原的周邊地區。

在下雨或下雪時,一些水保留在池塘或土壤中,一些被草和植被吸收,一些蒸發,其餘的作為地表徑流在陸地上流動。當池塘、湖泊、河床、土壤和植被不能吸收所有的水時,就會發生洪水。然後,水從土地流出,其數量無法在河道內攜帶,或保留在天然池塘、湖泊和人造水庫中。大約 30% 的降水以徑流的形式出現,而這一數量可能會因融雪產生的水而增加。河流氾濫通常是由大雨引起的,有時還會因融雪而加劇。快速上升、幾乎沒有或沒有預警的洪水稱為山洪。山洪暴發通常是由於相對較小區域的強降雨造成的,

水面上的強風

即使降雨量相對較少,湖泊和海灣的海岸線也可能被強風淹沒 —— 例如在颶風期間 —— 將水吹入海岸地區。

不尋常的高潮

沿海地區有時會被異常高的潮汐淹沒,例如大潮,尤其是在大風和風暴潮加劇的情況下。

 

洪水的影響

洪水有很多影響。它會損害財產,並危及人類和其他物種的生命。快速的水徑流會導致其他地方的土壤侵蝕,和伴隨的沉積物沉積(例如更下游或沿海岸)。魚類和其他野生動物棲息地的產卵場,可能會受到污染或完全破壞。一些長期的高洪水,可能會延誤缺乏高架道路的地區的交通。洪水會干擾排水和土地的經濟利用,例如干擾農業。橋樑橋台、堤岸線、下水道線和洩洪道內的其他結構,可能會發生結構損壞。航道航行和水力發電經常受到損害。每年因洪水造成的經濟損失,通常為數百萬美元。

 

洪水控制

自古以來就有一些防洪方法。這些方法包括種植植被,以保留額外的水分、在山坡上修築梯田 以減緩下坡流量,以及修建洩洪道(用於轉移洪水的人造渠道)。1 其他技術包括建造防洪堤、堤壩、水壩、水庫1 或蓄水池 ,以在洪水期間儲存額外的水

控制方法

在許多國家,容易發生洪水的河流通常都經過精心管理。堤壩、堤岸、水庫和堰等防禦設施用於防止河流決堤。當這些防禦措施失效時,會使用沙袋 或便攜式充氣管等應急措施。在歐洲和美洲,沿海洪水已透過海堤、海灘營養和屏障島等沿海防禦措施得到解決。

堤防是另一種防洪方法。與其他方法相比,堤壩降低了發生洪水的風險。它可以幫助防止損壞;但是,最好將堤壩與其他防洪方法結合起來,以降低堤壩倒塌的風險。

堰,也稱為低頭水壩,最常用於建造水壩,在多倫多的亨伯河上,在雷莫爾大道 附近建造了一個堰, 以防止 1954 年颶風黑茲爾造成的洪水再次發生,該颶風 摧毀了近街道的五分之二。

歐洲

橫跨泰晤士河的巨大機械屏障保護倫敦免受洪水侵襲,當水位達到某一點時,屏障就會升高。

威尼斯也有類似的安排,儘管它已經無法應對非常高的潮汐。如果海平面繼續上升,倫敦和威尼斯的防禦都將變得不足。

在荷蘭可以找到最大和最複雜的防洪設施,它們被稱為 三角洲工程 ,其中 奧斯特舍爾德 大壩是其最高成就。這些工程是為應對 1953 年荷蘭西南部的北海洪水而建造的。荷蘭人已經在該國北部建造了世界上最大的水壩之一:  Afsluitdijk  (於 1932 年關閉)。


洪水阻塞了耶路撒冷的道路

目前,俄羅斯的聖彼得堡防洪設施綜合體於 2008 年完工,以保護聖彼得堡免受 風暴潮的影響。它還具有主要的交通功能,因為它完成了  聖彼得堡周圍的環形道路。11 座水壩全長 25.4 公里,高出水面 8 米。

美洲

在加拿大曼尼托巴省,可以找到另一個複雜的防洪道系統。紅河從美國向北流過,穿過溫尼伯市(與阿西尼博因河匯合)進入 溫尼伯湖。與北半球溫帶所有向北流動的河流一樣,南部地區的融雪可能會導致河流水位在北部地區完全解凍之前上升。這可能導致毀滅性的洪水,就像 1950 年春天在溫尼伯發生的那樣。為了保護該市免受未來洪水的影響,曼尼托巴省政府承建了大規模的導流、堤壩和洩洪道系統(包括紅河洩洪道和 Portage Diversion)。該系統在 1997 年的洪水中保護了溫尼伯的安全, 洪水 摧毀了溫尼伯上游的許多社區,包括大福克斯、北達科他州和聖。阿加特,馬尼托巴省。

在美國,35% 的紐奧爾良都會區位於海平面以下,受到數百英里的堤壩和防洪閘的保護。在卡翠娜颶風期間,該系統在市區和都會區東部地區發生了災難性的故障,多次中斷,導致都會區約 50% 的面積被淹沒,沿海社區的範圍從幾英寸到 20 英尺不等。

在成功的防洪行動中,美國聯邦政府提出買下美國易受洪水影響的房產,以防止 1993 年中西部洪水氾濫後再次發生災害。幾個社區接受了,政府與州政府合作購買了 25,000 處房產,並將其改造成濕地。這些濕地在暴風雨中充當海綿,1995 年洪水捲土重來時,政府不必在這些地區花費資源。2

亞洲

在中國,分洪區是在緊急情況下,為了保護城市而故意淹沒的農村地區3

許多人提出,植被喪失(森林砍伐)將導致風險增加。有了天然森林覆蓋,洪水持續時間應該會減少。[需要引證]森林砍伐會放大洪水的事件和嚴重程度。4

 

洪水清理安全

洪水後的清理活動,通常會對參與這項工作的工人和志願者造成危害。潛在危險包括電氣危害、 一氧化碳 暴露、肌肉骨骼危害壓力、與機動車輛相關的危險、火災、溺水和暴露於危險材料5 由於洪水災害現場不穩定,清理人員可能會遇到尖銳的鋸齒狀碎片、洪水中的生物危害、暴露的電線、血液或其他體液以及動物和人類遺骸。在規劃和應對洪水災害時,管理人員為工人提供安全帽、護目鏡、重型工作手套、救生衣,和帶有鋼頭和鞋墊的防水靴。6

 

未來

歐洲處於防洪技術的前沿。隨著歐洲許多國家處於或低於海平面,洪水和海平面上升的問題不斷增加。像荷蘭這樣擁有 Zuiderzee 工程和 Delta 工程等專案的國家,可能會成為世界其他國家效仿的重要模式。這些龐大的專案可能是應對全球氣候變化日益嚴重的影響的關鍵,例如:海平面上升、某些自然災害的頻率和嚴重程度增加,甚至旱季或雨季持續時間延長。7

如果新奧爾良擁有像荷蘭這樣複雜的防洪系統,卡翠娜颶風對新奧爾良造成的巨大破壞,本來可以在很大程度上避免。卡翠娜颶風的結果,是路易斯安那州派政治家到荷蘭,參觀荷蘭複雜且高度發達的防洪系統。8 世界上許多國家也處於或低於海平面,最糟糕的是,全球有大量人口居住在沿海海岸或附近。儘管世界各地的許多此類專案,目的在對抗 100 年甚至 10,000 年的洪水等洪水;這些專案仍然可以證明,是應對全球氣候變化的關鍵工具。

荷蘭在防洪方面處於世界領先地位,幾個世紀以來一直在與海洋作戰,並且不斷開發和測試處理水的新方法。地下蓄水、大型停車場蓄水池等工程9,甚至像在暴雨天氣中,將正常情況下的遊樂場變成一個小湖這樣簡單的事情,都顯示荷蘭正在積極努力,應對海平面上升帶來的日益嚴重的危險。10 在鹿特丹,甚至還有一個建設 120 英畝的浮動房屋開發專案,當然不會受到海平面上升的影響。11 這些防洪系統並不總是僅僅為了防止洪水,也可以用來對抗干旱。

中國最近前往荷蘭,請求他們幫助抗擊正在中國發生的大規模乾旱。荷蘭將幫助中國開發乾旱預警系統,以及新的水資源管理計劃,並為防洪研究做出貢獻。防洪將成為世界政治中日益嚴重的問題,隨著越來越多的國家開始感受到全球海平面上升的影響,那麼現在是採取行動的時候了,荷蘭肯定會站在這一行動的最前沿,而且當許多國家開始處理海洋問題時,它被用作一個例子。12

 

洪水的好處

洪水對人類住區和經濟活動有許多破壞性影響。但是,洪水可以帶來好處,例如使土壤更加肥沃並提供其缺乏的養分。定期洪水對底格里斯河-幼發拉底河尼羅河印度河恒河 和黃河等古代社區的福祉非裳重要。在洪水多發地區,基於水文的可再生能源的可行性更高。


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