Während starker Regenschauer verlassen sich die Einwohner städtischer Regionen auf Regenkanäle, um die Straßen und Häuser vor Überflutungen zu schützen. Aber in manchen Fällen kombinieren sich Lufttaschen in den Kanälen mit schnell fließendem Wasser, um Wasserfontänen zu erzeugen, die Dutzende Meter hoch reichen und mehrere Minuten lang andauern können. Diese sogenannten Sturmgeysire können das benachbarte Gebiet überfluten, Schaden an nahen Strukturen anrichten, umstehende Menschen verletzen und Drainagerohre beeinträchtigen.
Im von AIP Publishing herausgegebenen Journal Physics of Fluids entwickelten Forscher der Sichuan University, der Ningbo University, der University of Alberta und der Hohai University ein Modell zur Kanalisierung von Regenwasser, um Sturmgeysire zu untersuchen. Sie verwendeten dieses Modell, um zu verstehen, warum Sturmgeysire entstehen, welche Bedingungen sie schlimmer machen und was Stadtplaner tun können, um sie an der Entstehung zu hindern.
Die vielleicht größte Ursache für Sturmgeysire ist schlechte Stadtplanung. Wenn extreme Wetterereignisse aufgrund des Klimawandels häufiger werden, finden sich Städte oft unvorbereitet für die enormen Regenmengen wieder. Wachsende Städte sind besonders anfällig. Kleine Städte besitzen kleine Drainageröhren, aber neue Straßen und Orte resultieren in zusätzlichem Oberflächenwasser und diese kleinen Röhren sind möglicherweise nicht in der Lage, mit dem größeren Volumen umzugehen.
„Das kann zu einem Strom mit erhöhtem Druck führen und das Potenzial für Lufttaschen haben, die eingeschlossen und durch die Röhre mittransportiert werden“, sagte der Autor Jianmin Zhang von der Sichuan University. „Diese Lufttaschen können sich letztendlich durch Wartungszugänge entladen, was in Sturmgeysiren resultiert.“
Die Autoren der Studie sagen, das beste Mittel gegen einen Sturmgeysir seien größere Röhren. „Die effektivste Präventivmaßnahme für neu geplante Drainageröhren liegt darin, den Röhrendurchmesser zu erhöhen und das Systemdesign zu verbessern, was die Wahrscheinlichkeit für Strömungen mit voller Auslastung reduziert und Sturmgeysire eliminiert“, sagte Zhang.
Der Rat ist jedoch wenig hilfreich für Städte mit vorhandener Kanalinfrastruktur. In diesen Systemen muss der Fokus darauf liegen, den potenziellen Schaden zu minimieren, indem die Höhe der Geysire und das Volumen des ausgestoßenen Wassers verringert werden, oder die resultierenden Schäden an der Röhre.
„Planer haben Präventivmaßnahmen vorgeschlagen, beispielsweise die Vergrößerung des Durchmessers von Wartungszugängen, die Verwendung von Verlängerungssegmenten in Wartungszugängen, das Anbringen von Blenden und das Erlauben von entweichender Luft, während das Austreten von Wasser verhindert wird“, sagte Zhang. „Allerdings können diese Maßnahmen oft nicht alle erwähnten Ziele gleichzeitig erfüllen.“
Während das Modell Stadtplanern eine grundlegende Handlungsempfehlung in die Hand gibt, hofft das Team, seine Arbeit zu erweitern, um eine Reihe Präventionsmaßnahmen zu prüfen und die besten Gesamtlösungen zu finden.
„Wir haben vor, die vorhandenen Präventionsmaßnahmen, welche von Planern viel Aufmerksamkeit bekamen, systematisch zu prüfen und ihre Vorteile und Nachteile zu analysieren und eine umfassende Maßnahme mit optimalen Ergebnissen vorzuschlagen“, sagte Zhang. „Unser Ziel ist es, diesen umfangreichen Ansatz in praktischem Ingenieurswesen anzuwenden, um Sturmgeysire zu verhindern.“
(THK)
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