Definicja powodzi National Weather Service stwierdza, że „powódź to przelewanie się wody na ląd, który jest normalnie suche”. Powódź ma miejsce, gdy deszcz pada szybciej niż ziemia jest w stanie wchłonąć lub naturalne kanały mogą przenosić wodę z dala.
Rodzaje zdarzeń powodziowych
Błyskawiczne powodzie
Główną przyczyną zgonów związanych z pogodą w Stanach Zjednoczonych są gwałtowne powodzie, które zdarzają się w ciągu sześciu godzin od deszczu. Większość gwałtownych powodzi występuje z powodu ulewnych deszczów z powolnych burz z piorunami, powtarzających się burz lub ulewnych deszczów huraganów lub burz tropikalnych.
Powodzie na rzece
Sezonowe deszcze, topnienie śniegu lub przestoje burz mogą prowadzić do powodzi rzecznych. Powodzie rzeczne występują jako część naturalnego cyklu sezonowego i mogą trwać tydzień lub dłużej.
Powodzie przybrzeżne
Powodzie wzdłuż wybrzeży zdarzają się, gdy sztormy lub wiatry popychają ocean dalej niż normalne linie pływów. Systemy ekstremalnie niskiego ciśnienia i silne wiatry lądowe, zwłaszcza huragany i burze tropikalne, powodują powodzie na wybrzeżu. Sejsmiczne fale morskie, lepiej znane jako tsunami lub fale pływowe, wywołane przez podwodne trzęsienia ziemi lub erupcje wulkanów, również powodują powodzie na wybrzeżach.
Miejskie powodzie
Wraz ze wzrostem obszarów miejskich rośnie zagrożenie powodziowe. Chodniki i budynki zapobiegają infiltracji i zwiększają odpływ. Ulice mogą stać się płynącymi rzekami, a niskie obszary, takie jak przejścia podziemne i piwnice, mogą wypełniać się wodą.
Tamy lodowe i dżemy z bali
Czasami lód lub inne naturalne materiały, takie jak drzewa i krzewy, tymczasowo blokują spływ. Kiedy te materiały powstrzymują spływ, woda wytwarza ciśnienie, zachowując się jak gwałtowna powódź, jeśli tymczasowa tama nagle pęknie.
Inne zdarzenia powodziowe
Poważne zalanie może wystąpić, gdy pękną wały lub tamy lub gdy woda musi zostać uwolniona z napór, aby zmniejszyć ciśnienie. Topnienie śniegu przez ruch magmy może również spowodować nagłe powodzi, jak w przypadku erupcji Mt. Św. Heleny.
Pomysły na projekt powodzi
Dwoma kluczowymi czynnikami w powodziach są ilość opadów i intensywność opadów, z wpływami topografii, warunków glebowych i pokrycia gruntu.. Każdy z tych czynników sugeruje możliwe projekty. Ogólnie rzecz biorąc, projekt dotyczący przyczyn lub skutków powodzi będzie wykorzystywał modele.
Topografia wpływa na szybkość przepływu wody. Porównaj prędkość przepływu na podstawie kąta nachylenia. Zbuduj lub stwórz zsyp do wody. Oblicz prędkość przepływu wody za pomocą prędkości równej odległości podzielonej przez czas. Ustaw rynnę pod bardziej stromym kątem i ponownie oblicz prędkość. Porównaj prędkości. Potencjalne pytanie: czy podwojenie kąta nachylenia podwaja również prędkość wody?
Zastanów się, jak szerokość kanału strumienia wpływa na prędkość wody. Użyj dwóch różnych szerokości zsypu. Zmierz prędkości i porównaj.
Oceń, jak zmienia się głębokość wody, gdy kanał się zwęża. Błyskawiczne powodzie mogą spowodować powstanie ściany wody o wysokości 30 stóp w wąskim kanionie. Stwórz lub zbuduj wąski zsyp i szeroki zsyp. Ilość przepływającej wody musi być taka sama dla obu zsypów. W każdym przypadku zmierz wysokość linii wodnej. Ewentualnie stwórz zsyp, który stopniowo zmienia się z szerokiego i płytkiego na wąski i głęboki. Zaznacz linię wodną. Rozszerz projekt, porównując prędkość wody na szerokim odcinku z prędkością na wąskim odcinku.
Prawie połowa zgonów związanych z gwałtownymi powodziami ma miejsce w samochodach. Oblicz siłę potrzebną do poruszenia przeciętnego samochodu. Jak głęboka musi być woda, aby ruszyć samochód?
Niektóre powodzie wynikają z przerwania zapór lodowych, wałów lub zapór. W rzeczywistości, jedną z najgorszych przerw w zaporach w historii USA była powódź z 31 maja 1889 roku w Johnstown. Zbadaj i zaprojektuj tamę. Zbuduj model tamy przez zsyp. Określ siłę potrzebną do przełamania tamy. Oceń i przeprojektuj, aby poprawić. Alternatywnie zaprojektuj most, aby zminimalizować zacinanie się zanieczyszczeń. Oceń nacisk na most spowodowany gruzem lub zatorami lodowymi.
Jak wyglądają osady osadowe z powodzi? Zbuduj lub stwórz dwa zsypy. Ustaw jeden zsyp pod płytkim kątem, a drugi pod bardziej stromym kątem (ogólnie najbardziej strome naturalne zbocza mają zakres od 45 do 60 stopni). Obydwa zsypy wypełnij równą ilością mułu, piasku i kamieni ułożonych jak najbardziej do siebie. Umieść przezroczyste plastikowe pudełko na dnie każdego zsypu. Pozwól wodzie spłynąć w dół przez każdy rynien, aby przenieść muł, piasek i kamienie do plastikowych pudełek. Porównaj ostateczne układy osadów. Ewentualnie wypuść wodę i osady. Zmierz i porównaj, jak daleko woda przenosi osady.
Rodzaj gleby wpływa na szybkość infiltracji opadów. Używając płytkich plastikowych pudełek, wypełnij jedno mułem, drugie piaskiem, a drugie kamykami, wypełniając je do góry plastikowego pudełka. Możesz rozszerzyć ten pomysł, używając dwóch różnych pudełek dla każdego rodzaju gleby, pozostawiając osady luzem w jednym pudełku i szczelnie upakowując osady w drugim. Umieść każde plastikowe pudełko w większym pudełku, aby złapać spływ. Użyj systemu zraszania, aby "deszcz" na pudełkach. Zmierz i porównaj ilość wody, która opada w osadach i zmierz ilość wody, która spływa. Możesz także zresetować pola i zwiększyć ilość opadów.
Pokrywa roślinna wpływa na odpływ opadów. Użyj dwóch przezroczystych plastikowych pojemników. Wypełnij obie ziemią. Posadź nasiona trawy w jednym pojemniku. Gdy trawa się ułoży, użyj zraszacza, aby deszcz na oba pojemniki. Uchwyć i zmierz ilość spływu. Alternatywnie użyj wykałaczek do symulacji roślin w jednym pojemniku. Zmierz ilość wody, która przenika i spływa.
Edukuj opinię publiczną o projekcie ratownictwa przeciwpowodziowego.. Zbadaj strefy powodziowe w okolicy. Stwórz kampanię świadomości społecznej. Udostępniaj listy kontrolne gotowości na wypadek sytuacji awaryjnych. Napisz artykuł do lokalnej gazety lub wiadomości. Współpracuj z lokalnymi władzami w celu stworzenia i umieszczenia znaków dróg ewakuacyjnych ze stref powodziowych.
Projekty z zakresu Nauki Obywatelskiej
Obywatelskie projekty naukowe online umożliwiają osobom zbieranie i dodawanie danych do badań naukowych. SciStarter i Citizen Science Alliance (patrz Zasoby) to dwie witryny internetowe, które poszukują informacji publicznej.