ระบบป้องกันน้ำท่วมแบบมัลติฟังก์ชั่น อินโดนีเซีย: 9 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

บทนำ

Rotterdam University of Applied Sciences (RUAS) และมหาวิทยาลัย Unissula ในเมือง Semarang ประเทศอินโดนีเซีย กำลังร่วมมือกันพัฒนาแนวทางแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับน้ำในบ่อน้ำ Banger ในเมือง Semarang และพื้นที่โดยรอบ ลุ่มน้ำ Banger เป็นพื้นที่ลุ่มต่ำที่มีประชากรหนาแน่นพร้อมระบบลุ่มน้ำที่ล้าสมัยซึ่งสร้างขึ้นในยุคอาณานิคม พื้นที่ทรุดตัวเนื่องจากการสกัดน้ำบาดาล ปัจจุบันพื้นที่ประมาณครึ่งหนึ่งตั้งอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำทะเลปานกลาง ฝนตกหนักไม่สามารถระบายออกได้อีกต่อไปภายใต้กระแสน้ำที่ไหลอย่างอิสระทำให้เกิดน้ำท่วมขังและน้ำท่วมบ่อยครั้ง นอกจากนี้ ความน่าจะเป็น (และความเสี่ยง) ของน้ำท่วมชายฝั่งเพิ่มขึ้นเนื่องจากระดับการดูระดับสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น สามารถพบคำอธิบายปัญหาในลุ่มน้ำ Banger และกลยุทธ์การแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ทั้งหมด

โครงการนี้เน้นการใช้ระบบป้องกันน้ำท่วมแบบมัลติฟังก์ชั่น ประสบการณ์ของชาวดัตช์ในด้านการป้องกันน้ำท่วมมีความสำคัญมากในโครงการนี้ สำหรับเพื่อนร่วมงานชาวอินโดนีเซียในเมืองเซมารัง จะมีการสอนเกี่ยวกับการรักษาโครงสร้างกักเก็บน้ำ

พื้นหลัง

เซอมารังเป็นเมืองที่ใหญ่เป็นอันดับห้าในอินโดนีเซีย มีประชากรเกือบ 1.8 ล้านคน อีก 4.2 ล้านคนอาศัยอยู่ในพื้นที่โดยรอบของเมือง เศรษฐกิจในเมืองกำลังเฟื่องฟู ในปีที่ผ่านมามีการเปลี่ยนแปลงมากมาย และในอนาคตจะมีการเปลี่ยนแปลงมากขึ้น แรงกระตุ้นของการค้าขายและความต้องการของอุตสาหกรรมกำลังก่อให้เกิดเศรษฐกิจที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเพิ่มบรรยากาศทางธุรกิจ การพัฒนาเหล่านี้ทำให้กำลังซื้อของประชากรเพิ่มขึ้น สรุปได้ว่าเมืองกำลังเติบโต แต่น่าเสียดายที่มีปัญหาเพิ่มขึ้นเช่นกัน คือ เมืองต้องเผชิญกับน้ำท่วมซึ่งมักเพิ่มขึ้น อุทกภัยเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดจากการทรุดตัวของดินชั้นในซึ่งลดลงโดยการสกัดน้ำบาดาลในปริมาณมาก การถอนเหล่านี้ทำให้เกิดการทรุดตัวประมาณ 10 เซนติเมตรต่อปี (Rochim, 2017) ผลที่ตามมามีขนาดใหญ่: โครงสร้างพื้นฐานในท้องถิ่นได้รับความเสียหายซึ่งส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุและการจราจรคับคั่งมากขึ้น นอกจากนี้ ผู้คนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ออกจากบ้านเนื่องจากน้ำท่วมที่เพิ่มขึ้น ชาวบ้านกำลังพยายามจัดการกับปัญหา แต่เป็นการแก้ปัญหามากกว่าที่จะอยู่กับปัญหา การแก้ปัญหาคือการละทิ้งบ้านที่มีพื้นต่ำหรือยกระดับโครงสร้างพื้นฐานในปัจจุบัน วิธีแก้ปัญหาเหล่านี้เป็นวิธีแก้ปัญหาระยะสั้นและจะไม่ได้ผลมากนัก

วัตถุประสงค์

บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการปกป้องเมืองเซอมารังจากน้ำท่วม ปัญหาหลักคือดินในเมืองจะทรุดตัวซึ่งจะทำให้น้ำท่วมเพิ่มขึ้นในอนาคต ประการแรก อุปสรรคน้ำท่วมแบบมัลติฟังก์ชั่นจะปกป้องชาวเซอมารัง ส่วนที่สำคัญที่สุดของวัตถุประสงค์นี้คือเพื่อจัดการกับปัญหาทางสังคมและอาชีพ แน่นอนว่าปัญหาสังคมคือน้ำท่วมบริเวณเซอมารัง ปัญหาทางวิชาชีพคือการขาดความรู้เกี่ยวกับการป้องกันน้ำ การทรุดตัวของชั้นดินเป็นส่วนหนึ่งของการขาดความรู้นี้ ปัญหาทั้งสองนี้เป็นพื้นฐานของการวิจัยครั้งนี้ นอกจากปัญหาหลักแล้ว ยังเป็นเป้าหมายที่จะสอนชาวเซอมารังถึงวิธีรักษาแนวกั้นน้ำท่วม (มัลติฟังก์ชั่น)

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อมูลเกี่ยวกับโครงการเดลต้าในเซมารังสามารถพบได้ในบทความต่อไปนี้

hrnl-my.sharepoint.com/:b:/g/personal/0914548_hr_nl/EairiYi8w95Ghhiv7psd3IsBrpImAprHg3g7XgYcNQlA8g?e=RESaek

ขั้นตอนที่ 1: ที่ตั้ง

ขั้นตอนแรกคือการหาตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับพื้นที่เก็บน้ำ สำหรับกรณีของเรา สถานที่ตั้งนี้อยู่นอกชายฝั่งเซมารัง ตำแหน่งนี้เคยใช้เป็นบ่อเลี้ยงปลา แต่ตอนนี้เลิกใช้แล้ว บริเวณนี้มีแม่น้ำสองสาย การกักเก็บน้ำที่นี่ทำให้สามารถกักเก็บน้ำที่ไหลออกจากแม่น้ำเหล่านี้ได้ในพื้นที่กักเก็บน้ำ นอกจากทำหน้าที่กักเก็บน้ำแล้ว เขื่อนยังทำหน้าที่เป็นแนวป้องกันทางทะเลอีกด้วย จึงเหมาะที่จะใช้สถานที่นี้เป็นพื้นที่เก็บน้ำ

ขั้นตอนที่ 2: การวิจัยดิน

ในการสร้างเขื่อน การตรวจสอบโครงสร้างของดินเป็นสิ่งสำคัญ การก่อสร้างเขื่อนต้องทำบนพื้นแข็ง (ทราย) หากคันกั้นน้ำถูกสร้างขึ้นบนพื้นดินที่อ่อนนุ่ม ฝายกั้นน้ำก็จะตกลงมาและไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยอีกต่อไป

ถ้าดินเป็นชั้นดินเหนียวอ่อน จะทำการปรับปรุงดิน การปรับปรุงดินนี้ประกอบด้วยชั้นทราย เมื่อปรับการปรับปรุงดินนี้ไม่ได้ ก็จำเป็นต้องคำนึงถึงการปรับโครงสร้างป้องกันน้ำท่วมอื่นๆ ประเด็นต่อไปนี้นำเสนอตัวอย่างบางส่วนสำหรับการป้องกันน้ำท่วม

• กำแพงชายหาด
• ทรายเสริม
• เนินทราย
• แผ่นซ้อน

ขั้นตอนที่ 3: การวิเคราะห์ความสูงของเขื่อน

ขั้นตอนที่สามคือการวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อกำหนดความสูงของเขื่อน เขื่อนจะได้รับการออกแบบมาเป็นเวลาหลายปี ดังนั้นจะมีการตรวจสอบข้อมูลจำนวนหนึ่งเพื่อกำหนดความสูงของคันกั้น ในเนเธอร์แลนด์ มีห้าวิชาที่กำลังถูกสอบสวนเพื่อกำหนดส่วนสูง

• ระดับอ้างอิง (ระดับน้ำทะเลปานกลาง)
• ระดับที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
• ความแตกต่างของกระแสน้ำ
• คลื่นวิ่งขึ้น
• การทรุดตัวของดิน

ขั้นตอนที่ 4: Dike Trajectory

โดยการกำหนดเส้นทางของเขื่อนกั้นน้ำ สามารถกำหนดความยาวของคันกั้นน้ำได้และพื้นผิวของพื้นที่กักเก็บน้ำจะเป็นอย่างไร

สำหรับกรณีของเรา นักตกปลาต้องการเขื่อน 2 แบบ เขื่อน 1 แห่งที่ตรงตามข้อกำหนดของการป้องกันน้ำท่วม (เส้นสีแดง) และอีกแห่งที่ทำหน้าที่เป็นเขื่อนกั้นน้ำสำหรับพื้นที่กักเก็บน้ำ (เส้นสีเหลือง)

เขื่อนป้องกันน้ำท่วม (เส้นสีแดง) ยาวประมาณ 2 กม. และแนวกั้นน้ำสำหรับพื้นที่จัดเก็บ (เส้นสีเหลือง) ประมาณ 6.4 กม. พื้นที่เก็บน้ำ 2.9 กม.²

ขั้นตอนที่ 5: การวิเคราะห์สมดุลน้ำ

ในการกำหนดความสูงของเขื่อน (เส้นสีเหลือง) จะต้องมีความสมดุลของน้ำ ความสมดุลของน้ำแสดงปริมาณน้ำที่ไหลเข้าและออกจากพื้นที่ที่มีปริมาณน้ำฝนมาก จากนี้ต่อไปน้ำที่ต้องเก็บไว้ในพื้นที่เพื่อป้องกันน้ำท่วม บนพื้นฐานนี้สามารถกำหนดความสูงของคันกั้นน้ำได้ หากความสูงของคันกั้นน้ำสูงเกินความเป็นจริง จะต้องปรับอีกวิธีหนึ่งเพื่อป้องกันน้ำท่วม เช่น ความจุเอิกเกริกที่สูงขึ้น การขุดลอกหรือพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้นของการจัดเก็บน้ำ

ข้อมูลที่ต้องวิเคราะห์เพื่อกำหนดปริมาณน้ำที่ต้องจัดเก็บมีดังนี้

• มีหยาดน้ำฟ้าขนาดใหญ่
• กักเก็บน้ำผิวดิน
• การระเหย
• ความจุปั๊ม
• พื้นที่เก็บน้ำ

ขั้นตอนที่ 6: การออกแบบสมดุลน้ำและ Dike 2

สมดุลน้ำ

สำหรับความสมดุลของน้ำในกรณีของเรา มีการใช้ปริมาณน้ำฝนมาตรฐาน 140 มม. (Data Hidrology) ต่อวัน พื้นที่ระบายน้ำที่ไหลออกจากที่เก็บน้ำของเราครอบคลุม 43 กม.² น้ำที่ไหลออกจากพื้นที่คือการระเหยเฉลี่ย 100 มม. ต่อเดือน และความจุปั๊ม 10 ลบ.ม. ต่อวินาที ข้อมูลเหล่านี้ทั้งหมดถูกนำไปที่ m3 ต่อวัน ผลลัพธ์ของข้อมูลการไหลเข้าและออกข้อมูลให้จำนวน m³ ของน้ำที่ต้องกู้คืน โดยการกระจายสิ่งนี้ไปทั่วพื้นที่จัดเก็บ จะสามารถกำหนดระดับที่เพิ่มขึ้นของพื้นที่กักเก็บน้ำได้

เขื่อน 2

ระดับน้ำสูงขึ้น

ความสูงของคันกั้นส่วนหนึ่งพิจารณาจากระดับพื้นที่กักเก็บน้ำที่เพิ่มขึ้น

ออกแบบชีวิต

เขื่อนนี้ออกแบบให้มีอายุการใช้งานยาวนานถึงปี 2050 เป็นระยะเวลาตั้งแต่ 30 ปี นับจากวันที่ออกแบบ

การทรุดตัวของดินในท้องถิ่น

การทรุดตัวในท้องถิ่นเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักในการออกแบบคันกั้นน้ำนี้ เนื่องจากการทรุดตัว 5-10 เซนติเมตรต่อปีเนื่องจากการสกัดน้ำบาดาล สมมุติฐานสูงสุด จะได้ผลลัพธ์ 10 ซม. * 30 ปี = 300 ซม. เท่ากับ 3.00 เมตร

เขื่อนก่อสร้างสมดุลปริมาตร

ความยาวของคันกั้นน้ำประมาณ 6.4 กิโลเมตร

พื้นที่ดินเหนียว = 16 081.64 m²

ปริมาตรดิน = 16 081.64 m² * 6400 m = 102 922 470.40 m3 ≈ 103.0*10^6 m3

ทรายพื้นที่ = 80 644.07 m²

ปริมาตรทราย = 80 644.07 m² * 6400 m = 516 122 060.80 m3 ≈ 516.2*10^6 m3

ขั้นตอนที่ 7: ส่วนเขื่อน

จุดต่อไปนี้ใช้เพื่อกำหนดความสูงของคันกั้นสำหรับคันกั้นทะเล

เขื่อน 1

ออกแบบชีวิต

เขื่อนออกแบบให้มีอายุการใช้งานยาวนานถึงปี 2050 เป็นระยะเวลาตั้งแต่ 30 ปี นับจากวันที่ออกแบบ

ระดับอ้างอิง

ระดับอ้างอิงคือฐานของความสูงการออกแบบของเขื่อนกั้นน้ำ ระดับนี้เท่ากับระดับน้ำทะเลปานกลาง (MSL)

ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น

ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับการเพิ่มขึ้นของน้ำในระดับสูงในอีก 30 ปีข้างหน้าในสภาพอากาศที่อบอุ่นโดยมีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการไหลเวียนของอากาศที่มีมูลค่าต่ำหรือสูง เนื่องจากขาดข้อมูลและความรู้เฉพาะตำแหน่ง จึงถือว่าสูงสุด 40 เซนติเมตร

กระแสน้ำแรง

น้ำท่วมสูงสุดในเดือนมกราคมที่เกิดขึ้นสำหรับกรณีของเราคือ 125 เซนติเมตร (Data Tide 01-2017) ด้านบนของระดับอ้างอิง..

โอเวอร์ท็อปปิ้ง/เวฟวิ่งขึ้น

ปัจจัยนี้กำหนดค่าที่เกิดขึ้นระหว่างคลื่นวิ่งขึ้นที่คลื่นสูงสุด สันนิษฐานว่าเป็นคลื่นสูง 2 เมตร (เจเล็กเกริก) ความยาวคลื่น 100 เมตร และมีความชัน 1:3 การคำนวณสำหรับการโอเวอร์ท็อปคือ als volgt;

R = H * L0 * แทน (a)

H = 2 m

L0 = 100 m

a = 1:3

R = 2 * 100 * แทน (1:3) = 1.16 m

การทรุดตัวของดินในท้องถิ่น

การทรุดตัวในท้องถิ่นเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักในการออกแบบคันกั้นน้ำนี้ เนื่องจากการทรุดตัว 5-10 เซนติเมตรต่อปีเนื่องจากการสกัดน้ำบาดาล สมมุติฐานสูงสุด จะได้ผลลัพธ์ 10 ซม. * 30 ปี = 300 ซม. เท่ากับ 3.00 เมตร

เขื่อนก่อสร้างสมดุลปริมาตร

ความยาวของเขื่อนประมาณ 2 กิโลเมตร

พื้นที่ดิน = 25 563.16 m2 ปริมาตรดิน = 25 563.16 m2 * 2000 ม. = 51 126 326 m3 ≈ 51.2*10^6 m3

ทรายพื้นที่ = 158 099.41 m2 ปริมาณทราย = 158 099.41 m2 * 2000 m = 316 198 822 m3 ≈ 316.2*10^6 m3

ขั้นตอนที่ 8: การจัดการเขื่อน

การจัดการเขื่อนคือการบำรุงรักษาเขื่อน นี่หมายความว่าจะต้องบำรุงรักษาส่วนนอกของคันกั้นน้ำ ถัดจากการฉีดพ่นและตัดหญ้า จะมีการตรวจสอบความแข็งแรงและความมั่นคงของคันกั้นน้ำ สิ่งสำคัญคือเงื่อนไขของเขื่อนต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัย

Dikemanagmener มีหน้าที่กำกับดูแลและควบคุมในช่วงเวลาวิกฤติ นี่หมายความว่าต้องมีการตรวจสอบคันกั้นน้ำในกรณีที่คาดการณ์ว่าระดับน้ำจะสูง ภัยแล้งเป็นเวลานาน ปริมาณน้ำฝนที่ไหลบ่าสูงจากตู้คอนเทนเนอร์ลอยน้ำ งานนี้ดำเนินการโดยบุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรมซึ่งรู้วิธีจัดการกับสถานการณ์วิกฤติ

วัสดุที่จำเป็น

• เลือกรายงาน
• เลือกวัด
• แผนที่
• บันทึก

"วัสดุก่อสร้างความจุ" ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสำคัญของการจัดการเขื่อนและการใช้วัสดุที่จำเป็น

กลไกความล้มเหลว

มีภัยคุกคามหลายอย่างที่เขื่อนจะพัง ภัยคุกคามอาจเกิดจากน้ำที่สูง ความแห้งแล้ง และอิทธิพลอื่นๆ ที่อาจทำให้เขื่อนไม่เสถียร ภัยคุกคามเหล่านี้สามารถขยายไปสู่กลไกความล้มเหลวดังกล่าวได้

หัวข้อย่อยต่อไปนี้แสดงกลไกความล้มเหลวทั้งหมด

• ความไม่เสถียรของไมโคร
• ความไม่เสถียรของมาโคร
• ท่อ
• ล้น

ขั้นตอนที่ 9: ตัวอย่างกลไกความล้มเหลว: Piping

การวางท่ออาจเกิดขึ้นได้เมื่อน้ำใต้ดินไหลผ่านชั้นทราย หากระดับน้ำสูงเกินไป แรงดันจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้ความเร็วของการไหลวิกฤตเพิ่มขึ้น กระแสน้ำที่สำคัญจะออกจากเขื่อนในคูน้ำหรือไหลซึม เมื่อเวลาผ่านไปท่อจะกว้างตามการไหลของน้ำและทราย ในระหว่างการขยายท่อ สามารถบรรทุกทรายได้ ซึ่งจะทำให้เขื่อนยุบตามน้ำหนักของมันเอง

เฟส 1

แรงดันน้ำในถุงทรายที่มีน้ำขังใต้เขื่อนจะสูงมากในช่วงที่มีน้ำสูงจนชั้นดินเหนียวหรือพีทจะนูนออกมา เมื่อเกิดการปะทุ จะมีน้ำออกในรูปของบ่อ

เฟส2

หลังจากการปะทุและน้ำท่วม ทรายสามารถกักเก็บได้หากน้ำไหลสูงเกินไป ทรายดูดถูกสร้างขึ้น

เฟส 3

ในกรณีที่ทรายไหลออกมากเกินไปจะเกิดอุโมงค์ขุดตามขนาด ถ้าท่อกว้างเกินไป เขื่อนก็จะพัง

วัดความล้มเหลวของเขื่อนอีกครั้ง

เพื่อให้คันกั้นน้ำมีเสถียรภาพ ต้องจัดให้มีแรงดันต้าน ซึ่งสามารถทำได้โดยการวางกระสอบทรายไว้รอบแหล่งน้ำ

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมและตัวอย่างกลไกความล้มเหลว ดู powerpoint ต่อไปนี้

hrnl-my.sharepoint.com/:p:/r/personal/0914…