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

هطول أمطار غزيرة تسببت في فيضانات واسعة النطاق.في الغرب الأوسط العلوي في أواخر يونيو 2024، مما يعرض سدًا قديمًا واحدًا على الأقل للخطر.في جنوب ولاية مينيسوتا، نهر الأرض الزرقاء قطع طريق حول سد رابيدان في بلدة رابيدان، على بعد حوالي 15 ميلاً جنوب مانكاتو، في 24 يونيو، مما يعرض الهيكل لخطر الانهيار الوشيك.وحذر المسؤولون السكان المحليين من أنه إذا انفجر السد، فسوف ينهار النهر يمكن أن يرتفع بمقدار 2 قدم, لكنه قال إن عمليات الإجلاء ليست ضرورية.

ويأتي هذا الحدث بعد عام من الفيضانات في ولاية فيرمونت انهار سد واحد على الأقل وهدد الآخرين. هبة بارود, ، أستاذ مشارك ورئيس مشارك في قسم الهندسة المدنية والبيئية في جامعة فاندربيلت، يشرح كيف تضغط الفيضانات على السدود في مناخ متغير.

ما مدى خطورة الخطر عند تدفق المياه فوق السد أو حوله؟

يمكن أن تؤدي هذه الظروف إلى التآكل، مما قد يؤدي لاحقًا إلى انهيار السد أو فشله وإطلاق مفاجئ وغير منضبط للمياه المحتجزة.

وتعكس المخاطر التأثير المشترك لحدث خطير، مثل هطول الأمطار الغزيرة، وضعف السد.يمكن أن يكون السد الضعيف قديمًا أو سيئ الصيانة أو لا يحتوي على ما يكفي قدرة المجاري لإطلاق المياه بشكل آمن من السد.

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

تجاوز الحسابات ل 34% من جميع حالات فشل السدود.تعد مدة تدفق المياه فوق السد وحجم المياه المتدفقة فوقه من العوامل المهمة في تحديد احتمالية فشل السد.

وتعتمد العواقب 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 إطلاق كميات كبيرة من المياه بشكل غير منضبط أمرًا كارثيًا.قد تسبب السدود الصغيرة الموجودة في المناطق الريفية أضرارًا أقل إذا تم تجاوزها أو فشلها.

كم عمر معظم السدود الأمريكية؟

هناك أكثر من 91 ألف سد في جميع أنحاء الولايات المتحدة، في جميع الولايات الخمسين، بتصاميم وأغراض متنوعة.ويبلغ متوسط ​​عمر السد 57 عامًا، ويوجد أكثر من 8000 سد يزيد عمرهم عن 90 عامًا.

كل أربع سنوات، الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين تنتج بطاقة تقرير للبنية التحتية في البلاد والتي تحدد الدرجات بناءً على حالة الهياكل مثل الطرق والجسور والسدود، والاستثمارات التي تحتاجها.تقدر أحدث بطاقة تقرير أن 70٪ من الولايات المتحدة.السدود سيكون عمره أكثر من 50 عامًا بحلول عام 2030.
بشكل عام، أعطى التقرير الولايات المتحدةالسدود من الدرجة "D" وتقدر أن أكثر من 2300 السدود المحتملة عالية المخاطر - تلك التي يمكن أن تتسبب في خسائر في الأرواح أو أضرار جسيمة في الممتلكات إذا فشلت، استنادا إلى مستوى التنمية من حولها - كانت تفتقر إلى خطط عمل الطوارئ.

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

قد يكون وقف تشغيل السدود أو استبدالها أمرًا معقدًا وباهظ التكلفة.كما يمكن أن يكون لها تأثيرات متتالية على المجتمع المحيط، وربما على البنية التحتية الأخرى.يمكن أن تكون صيانة السدود القديمة وتحديثها بانتظام وسيلة فعالة من حيث التكلفة لتعزيزها وجعلها قادرة على الصمود في مواجهة المخاطر الطبيعية.

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

وتقدر رابطة مسؤولي سلامة السدود بالولاية أن ذلك سيكلف 157.7 مليار دولار أمريكي لإعادة تأهيل جميع السدود غير الفيدرالية في الولايات المتحدة.ومن هذا المبلغ، يتم تخصيص حوالي الخمس (34.1 مليار دولار) لإعادة تأهيل السدود المحتملة عالية المخاطر.2021 قانون الاستثمار في البنية التحتية والوظائف يشمل حوالي 3 مليارات دولار لمشاريع سلامة السدود، مع التركيز على إعادة التأهيل والتحديث والإزالة.

هل يزيد تغير المناخ الضغط على السدود القديمة؟

تغير المناخ هو زيادة التردد والشدة من المخاطر الطبيعية مثل العواصف التي تهدد السدود.وهذه التحولات لا تتبع الاتجاهات التاريخية.من المرجح أن تصبح الظروف التي كانت تعتبر متطرفة في السابق أكثر شيوعًا في المستقبل.

على سبيل المثال، وجدت إحدى الدراسات الحديثة حول التنبؤ بالفيضانات الساحلية أنه في نيو إنجلاند، يحدث فيضان لمدة 100 عام - وهو حدث ذو حجم كبير مع احتمال حدوثه الآن بنسبة 1٪ في أي سنة معينة - يمكن أن تصبح حدثا سنويا بحلول أواخر القرن الحادي والعشرين.

وحقيقة أن المناخ يتغير تعني أيضًا أن الأحداث المتطرفة أصبحت أكثر تطرفًا.في عام 2015، أدى هطول الأمطار لمدة 1000 عام في ولاية كارولينا الجنوبية إلى حدوث فيضانات خروقات 47 سدا.

ولا بد أن يستند تصميم السدود الجديدة وتحديث البنية التحتية القائمة إلى إجراءات تصميم محدثة تأخذ في الاعتبار التوقعات المناخية المستقبلية، وليس فقط الأحداث الخطرة التاريخية.في حين أن السدود القديمة ليست بالضرورة غير آمنة، فقد تم بناؤها وفقًا لمعايير التصميم وإجراءات البناء القديمة ولظروف بيئية مختلفة.ويؤثر ذلك على احتمالية وعواقب فشلها أثناء الكوارث.

هل تعتبر مثل هذه الأحداث بمثابة تحذيرات؟

الكوارث التي حلت بالولايات المتحدةوينبغي في السنوات الأخيرة أن تحفز الوكالات الحكومية والمجتمعات المحلية على الاستعداد والتخطيط للكوارث من خلال خطوات استباقية مثل تطوير خطط عمل الطوارئ.

في حين أن عدد السدود المحتملة عالية المخاطر في الولايات المتحدة.لديه أكثر من الضعف في السنوات العشرين الماضية ومع انتقال التنمية إلى المناطق الريفية، زادت أيضًا نسبة هذه السدود التي لديها خطة عمل للطوارئ. وصلت الآن إلى 76%, ، وهو أعلى بكثير مما كان عليه قبل بضع سنوات فقط.

تتوالى السدود الضعيفة ومخاطر فشل السدود في اقتصادنا وتؤثر على العديد من القطاعات.تخدم السدود أغراضًا عديدة:فهي توفر مياه الشرب والري، وتولد الطاقة، وتحمي المجتمعات من الفيضانات.كما أنها جزء من شبكة ملاحية كبيرة تقوم بالنقل أكثر من 500 مليون طن من السلع في جميع أنحاء الولايات المتحدةكل عام.

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