يؤدي تغير المناخ إلى زيادة الضغط على آلاف السدود القديمة في جميع أنحاء الولايات المتحدة

تسببت الأمطار الغزيرة في الشمال الشرقي في 9-11 يونيو 2023 في حدوث فيضانات واسعة النطاق ، لا سيما في وادي هدسون في نيويورك وفي فيرمونت. كان أحد الشواغل الرئيسية هو سد Wrightsville ، الذي تم بناؤه عام 1935 على نهر Winooski شمال مدينة مونبلييه ، عاصمة ولاية فيرمونت. ارتفع الخزان الموجود خلف السد إلى مسافة قدم واحدة من السعة التخزينية القصوى للسد ، مما أدى إلى تحذيرات من أن المياه يمكن أن تتفوق على السد وتؤدي إلى تفاقم الأوضاع الخطرة بالفعل في اتجاه مجرى النهر ، أو إتلاف السد.

تشرح هبة بارود ، الأستاذة المشاركة والرئيسة المشاركة في قسم الهندسة المدنية والبيئية بجامعة فاندربيلت ، كيف أن الفيضانات تضغط على السدود في مناخ متغير.

ما مدى خطورة الخطر عندما تتسبب الفيضانات في تجاوز السد؟

يمكن أن يؤدي تجاوز السد إلى تآكل ، مما قد يؤدي لاحقًا إلى خرق أو فشل السد والإفراج المفاجئ غير المنضبط عن المياه المحجوزة.

ينتج خطر تجاوز السد عن التأثير المشترك لحدث خطير ، مثل هطول الأمطار الغزيرة ، وهشاشة السد. قد يكون السد الضعيف قديمًا ، أو تتم صيانته بشكل سيئ ، أو لا يمتلك سعة كافية لمجرى تصريف المياه لإخراج المياه بأمان من السد.

يمكن أن يؤثر تصميم السد على قدرته على تحمل التجاوز ومقاومة الفشل. على سبيل المثال ، يمكن للسدود الخرسانية أن تتحمل بشكل أفضل مستويات معينة من التجاوز مقارنة بسدود سد التربة.

التجاوز هو السبب الرئيسي لفشل السدود في الولايات المتحدة ، حيث يمثل 34 ٪ من جميع حالات فشل السدود. تعد المدة التي يتدفق فيها الماء فوق السد وحجم المياه التي تتدفق فوقه عاملين مهمين في تحديد احتمالية فشل السد.

تعتمد عواقب تجاوز السد ، وربما الفشل ، على عدة عوامل ، مثل الغرض من السد وحجمه وموقعه. إذا تم تصميم السد للحماية من الفيضانات وكان محاطًا بالمنازل أو الشركات أو البنية التحتية الحيوية ، فقد يكون التصريف الكبير غير المنضبط للمياه كارثيًا. السدود الصغيرة الموجودة في المناطق الريفية قد تسبب أضرارًا أقل إذا تم تجاوزها أو فشلها.

كم عمر معظم السدود الأمريكية؟

يوجد أكثر من 91000 سد في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، في جميع الولايات الخمسين ، بتصميمات وأغراض متنوعة. يبلغ متوسط ​​عمر السد 60 عامًا ، وأكثر من 8000 سد يزيد عمرها عن 90 عامًا.

كل أربع سنوات ، تنتج الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين بطاقة تقرير للبنية التحتية للدولة التي تحدد الدرجات بناءً على حالة الهياكل مثل الطرق والجسور والسدود والاستثمارات التي يحتاجون إليها. تقدر أحدث بطاقة تقرير أن 70٪ من السدود الأمريكية سيكون عمرها أكثر من 50 عامًا بحلول عام 2030.

بشكل عام ، أعطى التقرير السدود الأمريكية درجة “D” وقدر أن أكثر من 2300 من السدود المحتملة عالية الخطورة – تلك التي يمكن أن تسبب خسائر في الأرواح أو أضرارًا جسيمة في الممتلكات في حالة فشلها ، بناءً على مستوى التنمية حولها – تفتقر إلى إجراءات الطوارئ الخطط.

هل هناك طرق لتقوية السدود القديمة ضد الفيضانات دون استبدالها بالكامل؟

يمكن أن يكون إيقاف تشغيل السدود أو استبدالها أمرًا معقدًا وباهظ التكلفة. يمكن أن يكون لها أيضًا تأثيرات متتالية على المجتمع المحيط ، وربما على البنية التحتية الأخرى. يمكن أن تكون صيانة السدود القديمة وتحديثها بانتظام وسيلة فعالة من حيث التكلفة لتقويتها وجعلها قادرة على الصمود أمام الأخطار الطبيعية.

عندما لا تخدم السدود الأغراض التي بنيت من أجلها ، فقد يتم اختراقها جزئيًا أو إزالتها بالكامل لاستعادة التدفق الطبيعي للنهر.

تقدر رابطة مسؤولي سلامة السدود الحكومية أن تكلفة إعادة تأهيل جميع السدود غير الفيدرالية في الولايات المتحدة ستتكلف 157.7 مليار دولار من هذا المبلغ ، حوالي خُمس (34.1 مليار دولار) لإعادة تأهيل السدود ذات الخطورة العالية. يتضمن قانون 2021 للاستثمار في البنية التحتية والوظائف ما يقرب من 3 مليارات دولار لمشاريع سلامة السدود ، مع التركيز على إعادة التأهيل والتعديل التحديثي والإزالة.

هل يؤدي تغير المناخ إلى زيادة الضغط على السدود القديمة؟

يؤدي تغير المناخ إلى زيادة تواتر وشدة الأخطار الطبيعية مثل العواصف التي تهدد السدود. وهذه التحولات لا تتبع الاتجاهات التاريخية. من المرجح أن تكون الحالات التي كانت تعتبر شديدة التطرف أكثر شيوعًا في المستقبل.

على سبيل المثال ، وجدت إحدى الدراسات الحديثة حول التنبؤ بالفيضانات الساحلية أنه في نيو إنجلاند ، يمكن أن يصبح الفيضان الذي دام 100 عام في نيو إنجلاند – وهو حدث كبير الحجم لديه الآن فرصة بنسبة 1 ٪ لحدوثه في أي عام معين – يمكن أن يصبح حدثًا سنويًا في وقت متأخر. 2100s.

حقيقة أن المناخ يتغير يعني أيضًا أن الأحداث المتطرفة أصبحت أكثر تطرفاً. في عام 2015 ، أدى حدث هطول الأمطار الذي استمر 1000 عام في ساوث كارولينا إلى حدوث انتهاكات لـ47 سداً.

يجب أن يستند تصميم السدود الجديدة وتحديث البنية التحتية الحالية إلى إجراءات التصميم المحدثة التي تأخذ في الاعتبار التوقعات المناخية المستقبلية ، وليس فقط الأحداث الخطرة التاريخية. في حين أن السدود القديمة ليست بالضرورة غير آمنة ، فقد تم تشييدها وفقًا لمعايير التصميم القديمة وإجراءات البناء ولظروف بيئية مختلفة. ويؤثر ذلك على احتمالية وعواقب فشلهم أثناء الكوارث.

هل تعتبر هذا الحدث في فيرمونت بمثابة تحذير للمجتمعات الأخرى؟

يجب أن تحفز الكوارث التي ضربت الولايات المتحدة في السنوات الأخيرة الوكالات الحكومية والمجتمعات على الاستعداد والتخطيط للكوارث من خلال خطوات استباقية مثل وضع خطط عمل للطوارئ.

في حين أن عدد السدود المحتملة عالية الخطورة في الولايات المتحدة قد تضاعف أكثر من الضعف في العشرين عامًا الماضية حيث انتقلت التنمية إلى مناطق أبعد في المناطق الريفية ، فقد زادت أيضًا نسبة هذه السدود التي تحتوي على خطة عمل طارئة. هو الآن 76٪ ، وهو أعلى بكثير مما كان عليه قبل سنوات قليلة.

تتدفق السدود المعرضة للخطر وخطر انهيار السدود عبر اقتصادنا وتؤثر على العديد من القطاعات. تخدم السدود العديد من الأغراض: فهي توفر المياه للشرب والري وتولد الطاقة وتحمي المجتمعات من الفيضانات. كما أنها جزء من شبكة ملاحية كبيرة تنقل أكثر من 500 مليون طن من السلع عبر الولايات المتحدة كل عام.

كما أوضحت أنا وزملائي ، من المهم فهم التكاليف المباشرة وغير المباشرة عندما تفشل أنظمة البنية التحتية الحيوية مثل السدود. هذه المعلومات ضرورية لتطوير الاستراتيجيات التي يمكن أن تساعد الولايات المتحدة في الاستعداد للكوارث المستقبلية.