Nach schweren Regenfällen im Mittleren Westen der USA fließt am 24. Juni 2024 Wasser um den Rapidan-Damm in der Nähe von Mankato, Minnesota. AP Foto/Mark Vancleave
Starker Regen verursachte großflächige Überschwemmungen. im Mittleren Westen Ende Juni 2024, wodurch mindestens ein alternder Damm gefährdet ist. Im Süden von Minnesota ist der Blue Earth River bahnen Sie sich einen Weg um den Rapidan-Damm in Rapidan Township, etwa 15 Kilometer südlich von Mankato, am 24. Juni, wodurch die Struktur unmittelbar gefährdet ist. Beamte warnten die Anwohner, dass der Fluss im Falle eines Dammbruchs könnte um 2 Fuß steigen, sagte aber, dass Evakuierungen nicht notwendig seien.
Dieses Ereignis ereignete sich ein Jahr nach den Überschwemmungen in Vermont mindestens einen Damm zum Einsturz gebracht und andere bedroht. Hiba Baroud, außerordentlicher Professor und stellvertretender Vorsitzender der Abteilung für Bau- und Umweltingenieurwesen an der Vanderbilt University, erklärt, wie Überschwemmungen in einem sich ändernden Klima die Dämme belasten.
Wie groß ist das Risiko, wenn Wasser über oder um einen Damm herum fließt?
Diese Bedingungen können zu Erosion führen, die wiederum zu einem Dammbruch oder -versagen und einer plötzlichen, unkontrollierten Freisetzung des gestauten Wassers führen kann.
Das Risiko spiegelt die kombinierte Wirkung eines gefährlichen Ereignisses wie starker Regenfälle und die Verletzlichkeit des Staudamms wider. Ein gefährdeter Damm könnte alt, schlecht gewartet oder nicht ausreichend Überlaufkapazität um das Wasser sicher aus dem Damm abzulassen.
Die Konstruktion eines Staudamms kann seine Fähigkeit beeinflussen, Überlauf und Versagen zu widerstehen. Beispielsweise können Betondämme einem bestimmten Überlaufniveau normalerweise besser standhalten als Erddämme.
Überlaufkonten für 34 % aller Dammbrüche. Wie lange Wasser über einen Damm fließt und welche Wassermenge darüber fließt, sind wichtige Faktoren bei der Bestimmung der Wahrscheinlichkeit, dass ein Damm versagt.
Die Folgen hängen von mehreren Faktoren ab, wie etwa dem Zweck des Staudamms, seiner Größe und seinem Standort. Wenn ein Staudamm zum Hochwasserschutz konzipiert ist und von Wohnhäusern, Unternehmen oder wichtiger Infrastruktur umgeben ist, könnte ein großer, unkontrollierter Wasseraustritt katastrophale Folgen haben. Kleine Dämme in ländlichen Gebieten verursachen möglicherweise weniger Schaden, wenn sie überflutet werden oder versagen.
Wie alt sind die meisten Staudämme in den USA?
Es gibt mehr als 91,000 Dämme in den USA, in allen 50 Staaten, mit unterschiedlichen Designs und Zwecken. Das durchschnittliche Alter der Dämme beträgt 57 Jahre, und mehr als 8,000 Dämme sind über 90 Jahre alt.
Alle vier Jahre American Society of Civil Engineers erstellt ein Zeugnis für die Infrastruktur des Landes, das Noten auf der Grundlage des Zustands von Bauwerken wie Straßen, Brücken und Dämmen sowie der erforderlichen Investitionen vergibt. Das jüngste Zeugnis schätzt, dass 70 % der US-Dämme wird im Jahr 50 über 2030 Jahre alt sein.
Insgesamt vergab der Bericht an US-Staudämme die Note „D“ und schätzte, dass mehr als 2,300 Staudämme mit hohem Gefahrenpotential – Maßnahmen, deren Versagen aufgrund der sie umgebenden Bebauung zu Todesfällen oder schweren Sachschäden führen könnte – für die es keine Notfallpläne gab.
Gibt es Möglichkeiten, ältere Dämme gegen Überschwemmungen zu verstärken, ohne sie komplett zu ersetzen?
Die Stilllegung oder der Ersatz von Dämmen kann kompliziert und kostspielig sein. Sie kann auch kaskadierende Auswirkungen auf die umliegende Gemeinde und möglicherweise auf andere Infrastruktur haben. Die regelmäßige Wartung und Modernisierung älterer Dämme kann eine kostengünstige Möglichkeit sein, sie zu verstärken und widerstandsfähiger gegen Naturkatastrophen zu machen.
Wenn Dämme nicht mehr den Zweck erfüllen, für den sie gebaut wurden, können sie teilweise gebrochen sein oder vollständig entfernt um die natürliche Strömung des Flusses wiederherzustellen.
Die Association of State Dam Safety Officials schätzt, dass es kosten würde US $ 157.7 Milliarden zur Sanierung aller nichtbundesstaatlichen Staudämme in den USA. Davon ist etwa ein Fünftel (34.1 Milliarden Dollar) für die Sanierung von Staudämmen mit hohem Gefahrenpotenzial vorgesehen. Die Gesetz über Infrastrukturinvestitionen und Arbeitsplätze Dazu gehören ungefähr 3 Milliarden US-Dollar für Staudamm-Sicherheitsprojekte mit Schwerpunkt auf Sanierung, Nachrüstung und Abriss.
Führt der Klimawandel zu einer erhöhten Belastung älterer Staudämme?
Klimawandel ist Erhöhung der Frequenz und Intensität von Naturgefahren wie Stürmen, die Staudämme bedrohen. Und diese Veränderungen folgen keinen historischen Trends. Bedingungen, die einst als extrem galten, werden in Zukunft wahrscheinlich häufiger auftreten.
Eine aktuelle Studie zur Vorhersage von Überschwemmungen an Küsten ergab beispielsweise, dass in Neuengland ein Jahrhunderthochwasser – also ein Ereignis von einem Ausmaß, das heute in jedem beliebigen Jahr mit einer Wahrscheinlichkeit von 100 % eintritt – könnte zu einem jährlichen Ereignis werden bis Ende des 2100. Jahrhunderts.
Der Klimawandel führt auch dazu, dass Extremereignisse immer extremer werden. Im Jahr 2015 führte ein 1,000-jähriges Regenereignis in South Carolina zu Brüche von 47 Staudämmen.
Die Planung neuer Dämme und die Modernisierung bestehender Infrastruktur muss auf aktualisierten Planungsverfahren basieren, die nicht nur historische Gefahrenereignisse, sondern auch zukünftige Klimaprognosen berücksichtigen. Ältere Dämme sind zwar nicht unbedingt unsicher, wurden jedoch nach veralteten Planungsstandards und Bauverfahren und für andere Umweltbedingungen gebaut. Dies beeinflusst die Wahrscheinlichkeit und die Folgen ihres Versagens bei Katastrophen.
Der Beinahe-Versagen des Oroville-Staudamms in Kalifornien im Februar 2017 führte zur Evakuierung von fast 190,000 Menschen, die flussabwärts lebten. Eine Überprüfung führte mehrere Ursachen an, darunter Konstruktions- und Baufehler, das Grundgestein, auf dem der Damm gebaut wurde, und Versäumnisse bei laufenden Inspektionen.Sind solche Ereignisse für Sie eine Warnung?
Die Katastrophen, die die USA in den letzten Jahren heimgesucht haben, sollten Regierungsbehörden und Gemeinden dazu anspornen, sich durch proaktive Maßnahmen, wie etwa die Ausarbeitung von Notfallplänen, auf Katastrophenfälle vorzubereiten und entsprechende Pläne zu schmieden.
Während die Zahl der Staudämme mit hohem Gefahrenpotenzial in den USA hat sich in den letzten 20 Jahren mehr als verdoppelt Da die Entwicklung immer weiter in die ländlichen Gebiete vordringt, ist auch der Anteil der Staudämme mit Notfallplänen gestiegen. Derzeit liegt sie bei 76 %, was deutlich höher ist als noch vor ein paar Jahren.
Anfällige Dämme und das Risiko eines Dammbruchs wirken sich auf unsere Wirtschaft aus und betreffen viele Sektoren. Dämme dienen vielen Zwecken: Sie liefern Trinkwasser und Bewässerung, erzeugen Energie und schützen Gemeinden vor Überschwemmungen. Sie sind auch Teil eines großen Navigationsnetzes, das mehr als 500 Millionen Tonnen Rohstoffe in den gesamten USA jedes Jahr.
Wie meine Kollegen und ich gezeigt haben, ist es wichtig, die direkten und indirekten Kosten verstehen wenn kritische Infrastruktursysteme wie Staudämme versagen. Diese Informationen sind entscheidend für die Entwicklung von Strategien, die den USA helfen können, sich auf zukünftige Katastrophen vorzubereiten.
Hiba Baroud, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen, Vanderbilt University
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