Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"

Всё об экологии ищите здесь:

   
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама


Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная О НАС / ABOUT US Статьи Венецию затопит?/ Большая вода - большая беда Венеции / Решение - в динамике создания искуственного потока

Венецию затопит?/ Большая вода - большая беда Венеции / Решение - в динамике создания искуственного потока

Венецию затопит?/ Большая вода - большая беда Венеции / Решение - в динамике создания искуственного потока

Optimization of the environmental situation in the Venetian lagoon

The problem of preservation of Venice has a high priority interest. The main negative factors that determine the nature of the protective activity of the city are both the sinking ground level and the rising sea level in the lagoon. Now the basic projects for saving the city from high water are the Rialto Project and the MOSE Project. These wonderful projects have one drawback — they can not provide a stable sea level in the Venetian lagoon.

Оптимизация экологической ситуации в венецианской лагуне

Ю.М. Литвиненко, E-mail:  yurimlyt@mail.ru

М.Ю. Литвиненко , E-mail: lytvynenko@gmail.com


Институт проблем материаловедения НАН Украины
3 Кржижановского ул., Киев, 03142, Украина

1. Введение

Нынешний этап эволюции Земли характеризуется повышением уровня Мирового океана. Для объяснения этого феномена предложено несколько гипотез. Согласно космологической экзогенной гипотезе, изменения в объеме воды в Мировом океане связаны с солнечной активностью, что является главной причиной глобального потепления [1].  Эндогенная гипотеза предполагает выход морской воды из глубоких недр Земли [2]. Свой вклад в процесс глобального потепления вносит также и антропогенный фактор. Независимо от причин повышения уровня воды, это явление сопровождается увеличением числа сильных штормов и приведет к серьезным последствиям для побережий и прибрежных городов. Венеция является первым номером в ряду таких городов.

Проблема сохранения Венеции имеет высокий приоритет национальных и международных интересов [3]. Долгая истории борьбы против наступления моря требует радикального решения этой проблемы с трезвой оценкой основных факторов, определяющих процесс затопления города, эффективных технических предложений и использования преимуществ современных технологий.

 

2. Анализ существующего опыта борьбы с морем в Европе.

Обратим внимание на следующие позиции: основная задача защитного проекта, составляющие защитных сооружений, принципы работы основных запорных элементов, длительность и стоимость строительства.

Рассмотрим некоторые аспекты технических решений защиты прибрежных территорий (городов) от повышения уровня моря на примере Голландии, Лондона и Санкт-Петербурга. Особенностями этих территорий является то, что они расположены в устьях рек, а города являются крупными портами. Эти обстоятельства и определяют характер различных защитных устройств, их расположение и режим работы. В дополнение к общим принципам стратегии защиты против атакующего моря, каждый прибрежный город имеет свою индивидуальную тактику обороны.

Общими проблемами для защитных сооружений указанных объектов являются необходимости поддержания режима интенсивного судоходства и обеспечения выпускания речной воды из устья реки. Компромиссное решение состоит в строительстве плотин, которые работают в  режимах  “открыть – закрыть».

2.1.Oosterscheldekering

Барьер штормового нагона Восточной Шельды (в переводе с английского языка) между островами Схаувен-Дивеланд и Северный Бивеланд является самым крупным из серии дамб, предназначенных для защиты Голландии от наводнений [4]. Его строительство продолжалось с 1976 по 1987 год. Барьер штормового нагона в конечном итоге стоил  2,5 миллиарда евро. Секция длиной четыре километра  имеет огромный шлюзовой затвор типа дверей, которые обычно открыты, но могут быть закрыты при неблагоприятных погодных условиях. Плотина построена на  65 бетонных столбах с 62 стальными дверями, каждые 42 м в ширину. Двери полностью закрываются, когда уровень воды подходит до высоты  три  метра над обычным уровнем моря. С другой стороны, реки Рейн, Маас и Шельда создают общий лиман со средним расходом воды 2500 м2 / с. В дополнение к операциям  в чрезвычайных ситуациях, каждый шлюз ворот закрывают один раз в месяц для тестирования. Эксплуатационные расходы на этот барьер составляют  17 млн. евро ​​в год.

2.2. Барьер Темзы.
Это подвижный барьер от наводнений, который находится ниже центра  Лондона по течению Темзы [5].Строительство комплекса сооружений  стоимостью  0,58 миллиарда евро было начато в 1974 и завершено в 1984 году. Его целью является предотвращение затопления Лондона от исключительно высоких приливов  и штормов, наступающих со стороны моря. Барьер должен быть поднят (закрыт) только во время прилива, а при отливе он может быть опущен, чтобы выпустить собравшуюся речную воду. Построенный поперек 520 метрового  участка  реки, барьер делит ее на несколько судоходных пролетов -  четыре шириной  61 м и два шириной 30 м.  Все шлюзные затворы полые и сделаны из стали толщиной до 40 мм. Эти затворы заполняют водой при погружении и опорожняют при поднимании из реки. Четыре больших центральных затвора имеют высоту 20,1 м и вес по 3700 тонн каждый.

2.3. Комплекс защитных сооружений Санкт -Петербурга от наводнений.

Барьер является многофункциональным сооружением, которое включает в себя: 11 каменно-земляных дамб, 2 судопропускных сооружения, 6 специальных сооружений для пропуска воды и часть кольцевой дороги [6].Общая длина барьера составляет 25,4 км, в том числе дамб длиной 23,4 км. Его целью является защита города от наводнений с проектным  уровнем  подъема воды до 4,55 м. Барьер был построен в период с 1970 до 2011 года и  стоил 2,6 миллиарда евро. Навигационные сооружения и шлюзы постоянно открыты. Барьер состоит из шести водопропускных пролетов. Каждый пролет шириной 24 м оснащен 10 или 12 сегментными затворами   (64 затвора в общей сложности). Сегментные затворы являются ключевыми элементами этих структур. Этот вид затвора выглядит как ковш трактора. Затвор опускается с помощью мощных гидроцилиндров.
Стоит заметить, что подвижные затворные структуры  не должны быть закрыты  в течение более 48 часов, потому что вода, пришедшая  из Невы от Ладожского озера (которое находится всего в 74 км вверх по течению), вызовет наводнения в городе.

3. Крупные проекты для сохранения Венеции
Ситуация в Венеции имеет специфические особенности, которые отличают ее от ранее упомянутых: город  не является большим торговым портом; венецианская лагуна не имеет массового притока речной воды; трансгрессия  является следствием  как постоянно  возрастающего уровня воды, так  и увеличения частоты и интенсивности периодические бурь; уровень земли в городе неуклонно опускается. Частные решения этих проблем предлагаются Проектами Риальто и  MOSE.

3.1.Проект Риальто
На протяжении веков Венеция оставалась беззащитной перед оседанием  уровня земли и эвстатическими явлениями, которые  вызвали повышением уровня воды в городе. Нижние этажи большинства зданий города затоплены и уже частично или полностью недоступны из-за высокой влажности. По мнению  авторов проекта, из-за того, что уровень воды не может быть снижен, единственным способом решения этой проблемы является поднятие этих зданий [7].
Проект Риальто направлен  ​​на восстановление уровня домов Венеции до их первоначальной высоты  над уровнем воды. Согласно Проекту предлагается забивать в землю до установленной глубины сваи и затем с помощью гидравлических домкратов поднимать венецианские здания до необходимой высоты. Авторы надеются, что Проект сможет  восстановить начальные  условия жизни города  упомянутым способом: поставить фундаменты зданий на более высокий  уровень по отношению к  уровню  воды и тем самым поднять город на приемлемую для нормальной жизни высоту.

Почва Венеция, так же как и всей лагуны, состоит из  хорошо выраженных слоев, различающихся по структуре, составу и цвету даже же на коротких интервалах. Стоимость подъема здания на высоту  1,5 м  составляет  до 2500  евро/м2.
Перед началом работы над этим проектом  нужно сделать полное исследование состояния грунта путем изучения геологического строения региона и его гидрогеологических условий. Город строился и погружался в землю на протяжении веков. Невозможно представить себе эволюцию фундаментов после тяжелых механических воздействий, предусмотренных Проектом  Риальто.
Технологии Проекта не  могут  решить в принципе проблему повышения города в целом. Гармонично поднять комплекс зданий на  улицах и на прилегающих территориях практически невозможно. Если с течением времени уровень воды будет подниматься, то усилия Проекта Риальто должны  будут продолжаться  до бесконечности. Если учитывать размер и стоимость реконструкции, а также возможные последствия, которые могут привести к разрушению города, следует квалифицировать это вариант, как  тупиковый.

3.2. Проект MOSE (Modulo Sperimentale Elettromeccanico)
Этот технический проект предназначен для защиты Венеции от наводнений [8]. Отправной точкой оценки опасности ситуации  является то соображение, что затопление города определяется повышением  уровня моря в связи с изменением климата, которое  вызывает более частые наводнения в городе [9].
Масштабный проект MOSE включает в себя строительство 78 гигантских мобильных шлюзных ворот  в трех проливах, которые связывают венецианскую  лагуну с  Адриатическим  морем. Назначение этих ворот — противостоять высокой воде. Судна, желающие  проплыть к  Венеции, будут проходить через эти шлюзы. Проект предусматривает различные способы управления воротами в зависимости от типа приливов. Когда гигантские ворота находятся в покое, они лежат на входе канала. Каждые ворота будут до 28 м в длину, 20 м в ширину, и будут весить 300 тонн. При прогнозировании опасного прилива сжатый воздух будет закачиваться в ворота, выдавливая из них воду. Они будут подниматься и блокировать вход от морского прилива. Около 3000 человек принимают участие в Проекте MOSE, который будет стоить  5,4 миллиарда евро. Проект планируется завершить в 2014 году. Авторы Проекта надеются, что мобильные ворота предназначены для работы по крайней мере в течение одного столетия и защитят Венецию при разнице в уровне воды между морем и лагуной до 2 м. Тем не менее, по некоторым оценкам, этот уровень может быть достигнут в этом веке [10].
Очевидно, что если уровень моря повысится значительно, система мобильных шлюзов будет работать в стационарно закрытом режиме, потому что любая попытка открыть, по крайней мере, один из проходов может привести к катастрофе. Таким образом, целесообразность построения системы мобильных  ворот с перспективой их работы в закрытом режиме весьма сомнительна.

4. Обсуждение
Уровень моря H имеет две компоненты — постоянную (средний уровень Hm) и переменную (дополнительный уровень  He  - приливы и наводнения): H = Hm + He.
Скорость повышения уровня моря Hm достигала  1,2 мм / год на протяжении шестнадцати  веков (420 — 1992) [11]. За последние 20 лет этот показатель увеличился до 3,1 мм / год [12].


Посмотреть на Яндекс.Фотках

 

Рисунок 1. Изменение среднего уровня моря (СУМ) с 1960 года

 

Уровень площади Сан Марко составляет примерно 80 см над средним уровнем моря Hm [13]. Время достижения этого уровня должно быть принято в качестве важнейшей критической точки для культурной смерти Венеции. Если нынешние темпы роста  среднего уровня моря продолжатся, эта точка будет достигнута в 2240 году (рис. 1, линия 1). Тем не менее, прогнозы, сделанные в связи с возможными последствиями глобального потепления, дают увеличение скорости роста среднего уровня моря в лагуне до 16 мм / год [14]. В этом случае критическая  точка будет достигнута в 2060 году (рис. 1, линия 2). После этого мобильные плотины Проекта MOSE  будут работать в постоянно закрытом  режиме.
Фактически Проект MOSE направлен на регулирование уровня  переменной составляющей  He. Но неумолимое увеличение постоянной компоненты Hm требует соответствующей  реакции при  создании защитного барьера лагуны.

Преимущество Венеции перед другими городами, находящимися в подобном  осадном положении, состоит в том, что город не расположен в устье реки и не является большим портом. Ничто не может предотвратить любые просадки грунта в городе или подъем уровня моря. Поэтому очевидно  одно единственное рациональное решение проблемы сохранения Венеции: определить оптимальный уровень воды ( «нулевой уровень») в венецианской лагуне, установить этот уровень и продолжать поддерживать его в автоматическом режиме, сохраняя ключевые экологические позиции и оптимальную навигацию в лагуне.
Целью новых защитных конструкций должна быть не только остановка, но и уменьшение существующего уровня моря, чтобы вернуть жизнь на первый этаж. Сохранение и уменьшение постоянной компоненты Hm возможно только путем полной изоляции  лагуны от моря. Это автоматически исключает влияние переменной составляющей He. Многострадальная Венеция избавится от необходимости постоянно адаптироваться к колебаниям уровня воды и, наконец, обретет стабильность и надежду.

Для того, чтобы снизить уровень воды в городе и лагуне, а также автоматически поддерживать этот уровень независимо от понижения уровня грунта  и колебаний уровня Мирового океана, необходимо блокировать все три входа в лагуну,  установить оптимальный нулевой уровень моря в лагуне с помощью насосов и поддерживать этот уровень в будущем в автоматическом режиме. Это единственный способ стабилизировать водную стихию в районе Венеции.
Необходимо создать искусственный поток в лагуне для циркуляции воды. Например, вода может течь в лагуну через впускной проток вблизи пролива Лидо и выкачиваться из лагуны через выпускной проток рядом с проливом Кьоджа. Турбины и генераторы могут быть расположены на входе, где вода течет в лагуну. Вырабатываемая электрическая энергия может быть использована для работы насосов, которые будут выкачивать воду из лагуны через выпускной проток. Для этой же цели может быть построена рядом с насосами ветровая электростанция. Искусственный поток воды даст возможность поддерживать режим постоянного течения воды и ее соленость.

Наблюдаемые в Адриатическом море приливы неправильные, полусуточные, высотой до 1,2 м. В венецианской лагуне находится более чем 50 островов и десятки отмелей, где гнездятся тысячи морских птиц, которые не оставляют эти места даже зимой. Эти водно-болотные угодья являются очень хрупкой экосистемой и сильно зависят от водного режима  лагуны. В случае, если наше предложение будет реализовано, опасения, что постоянно закрытая дамба негативно подействует на хрупкий экологический баланс в лагуне, будут необоснованными в связи с динамичным характером состояния воды в лагуне. Этот последний будет характеризоваться постоянной сменой воды при сохранении устойчивого уровня и обеспечит наиболее благоприятную ситуацию для поддержания мира дикой природы в этом районе.

Конечно, появление высокой воды (Acqua Alta) имеет специфический  санитарный эффект для всей области лагуны, но на данный момент нужно говорить о приоритетах. Замена системы приливов на искусственный  режим  течения требует пересмотреть все факторы, которые загрязняют воду в лагуне. Обязательным  элементом этого пересмотра является реструктуризация системы канализации в Венеции, которая обеспечит консолидацию всех труб канализации в один главный коллектор и строительство трубы на континент с созданием соответствующих очистных сооружений (насосных станций и очистных сооружений). Принимая во внимание специфику развития города Венеции, необходимость введения элементов вакуумной системы канализации очевидна. Необходимо также построить мусоропровод города с выводом его на континент.

Интенсивность судоходства в лагуне должна быть оптимизирована в соответствии с мощностью шлюзов, которые могут быть построены отдельно для средних и малых судов, в то время как большие корабли не должны входить в лагуну. Для них  должен быть построен внешний морской порт  перед Венецией, который  может быть связан с городом пассажирским  эскалатором. Через закрытые проливы Лидо, Маламокко и Кьоджа можно построить непрерывное шоссе вдоль побережья, которое соединит северные и южные концы лагуны, а также свяжет порт с материком. Эти меры могут обеспечить успешное будущее и города, и лагуны.
Пространственное расположение предлагаемых строительных объектов показано на Рисунке 2.


Посмотреть на Яндекс.Фотках

Рисунок 2. Система инженерных сооружений для оптимизации водного режима в венецианской лагуне.
1 – вывод канализации и  мусоропровода из Венеции на материк, 2 — шоссе, 3 — ГЭС, 4 — вход воды в лагуну, 5 — плотина в проливе Лидо, 6 — шлюз для средних судов; 7 — порт, 8 — эскалатор, 9 — плотина в проливе Маламокко; 10 — шлюз для малых судов, 11 — отвод воды из лагуны, 12 — плотина в проливе Кьоджа; 13 — ветровая электростанция; 14 — направление потока воды.

5. Выводы
Идея полного закрытия венецианской лагуны была предложена давно, но по экологическим причинам радикальное решение проблемы защиты Венеции от наводнений откладывалось. На протяжении многих лет обсуждались различные благотворные решения этой проблемы и было решено, наконец, приступить к строительству защитных сооружений в соответствии с Проектом MOSE. Строительство еще не закончено, но сейчас очевидно, что этот проект не решит проблему защиты города от наводнений. Сейчас ситуация с наводнениями и деградацией Венеции стала действительно угрожающей.

Ввиду неизбежности и непобедимости двух факторов — снижения уровня грунта в Венеции и повышения уровня моря — единственное решение состоит в блокировании лагуны, снижения уровня воды до требуемого  оптимального и удерживания его в автоматическом режиме с использованием водяных насосов.
Считается, что Проект MOSE – это, может быть. последний шанс защитить  Венецию от погружения в море [15]. Но объективная оценка ситуации показывает, что эта дорогостоящая акция не спасет город. Нужно радикально решить проблему наводнений в Венеции, а  не продолжать эту агонию путем бесконечных дорогих финансовых вливаний.

Для оптимизации экологической ситуации в венецианской лагуне нужно построить  комплекс сооружений в соответствии с  Рис.2. Все предлагаемые мероприятия потребуют больших инвестиций, но это решение окажет существенное положительное влияние на оптимизацию ситуации в венецианской лагуне в будущем.
Принимая во внимание тот факт, что проект MOSE практически завершен,  следует рассматривать предлагаемые меры уже не в качестве альтернативы, а  как перспективу.  Необходимо  оценить эффективность объектов Проекта MOSE в течение нескольких лет, подробно рассмотреть предлагаемые нами строительные сооружения, рассчитать конкретные потенциальные финансовые затраты и постепенно переходить к реализации новых планов.
Эффективное решение ряда сложных экологических проблем, связанных с этим проектом, будет иметь большое международное значение.

 

Литература

1. CERN: The Sun Causes Global Warming, 03.09. 2011, http://www.eutimes.net/2011/09/cern-the-sun-causes-global-warming/;

2. Разумов Г. А., Хасин М. Ф., Тонущие города, Стройиздат, Москва, 1991;

3. Keahey J., Venice Against the Sea: A City Besieged, Thomas Dunne Books, St. Martin’s Press, 2002;

4. Delta Works, Netherlands, 7 wonders, 2009, www.7wonders.org/wonders/europe/netherlands/…/delta-works;

5. The Thames Barrier, 2013, http://en.wikipedia.org/wiki/Thames_Barrier;

6. Flood Protection Barrier, 2011, http://www.dambaspb.ru/about/overview/#v;

7. Progetto Rialto, 2008, http://progettorialto.com/inglese/tecnologie_applicate.htm;

8. MOSE_Project, 2011, http://en.wikipedia.org/wiki/MOSE_Project;

9. Poggioli S., MOSE Project Aims to Part Venice Floods, 2008, http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=17855145;

10. NOVA Sinking City of Venice, 2002, www.pbs.org/wgbh/nova/venice/;

11. Keahey J., NOVA, Saving Venice From the Sea, 2002, http://www.pbs.org/wgbh/nova/venice/solutions.html;.

12. Global Mean Sea Level Time Series (seasonal signals removed), 2012,

2012_re13: Global Mean Sea Level Time Series (seasonal signals removed),

http://sealevel.colorado.edu/;

13. Webb B., Venice: Rising Water, Sinking Land, Landscape Architecture Study Tour with Professor Jack Ahern., 2009;

14. Rohling, E. J., K. Grant, C. Hemleben, M. Siddall, B. A. A. Hoogakker, M. Bolshaw, and M. Kucera, High rates of sea-level rise during the last interglacial period, Nature Geoscience 1, (1), 2008, 38-42;

15. Khetani Sanya , This $7 Billion System Might Be The Last Chance To Stop Venice From Sinking Into The Sea, 18 Apr 2012, http://www.businessinsider.com/venice-sinking-mose-system-italy-2012-4?op=1#ixzz1i0hkmzBH.

 

Optimization of the environmental situation in the Venetian lagoon


in Russian: Оптимизация экологической ситуации в венецианской лагуне


Abstract: The problem of preservation of Venice has a high priority interest. The main negative factors that determine the nature of the protective activity of the city are both the sinking ground level and the rising sea level in the lagoon. Now the basic projects for saving the city from high water are the Rialto Project and the MOSE Project. These wonderful projects have one drawback — they can not provide a stable sea level in the Venetian lagoon.The unique solution of the problem of preservation of Venice is that the optimal level of water in the Venetian lagoon should be installed and must be constantly maintained, while the key environmental positions as well as the optimal navigation in the lagoon must be conserved. It is necessary for that: a) block all three straits of the lagoon, b) establish the optimal level of the sea in the lagoon using pumps and to maintain this level in the automatic mode in the future, c) create an artificial flow of water in the lagoon. An appropriate system of the engineering structures must be created. Effective solution of a number of complex environmental issues associated with this project will have wide international significance.

1. Introduction

The current stage in the Earth evolution is characterized by increasing the world ocean level. There are several hypotheses to explain this phenomenon. According to the cosmological exogenous hypothesis, the changes of the water volume in the world ocean are related with the solar activity, what is the main cause of global warming [1]. Endogenous hypothesis supposes a reason for the phenomenon is an elevating the sea water from the earth core deep layers [2]. The anthropogenic factor also makes several contributions to the global warming. Independently on the reasons for rising water levels, this phenomenon is accompanied by increasing the number of storms and is led to serious consequences for coastal zones and coastal cities. Venice is the first number among such cities.

The problem of preservation of Venice has a high priority of national and international interests [3]. The long history of confrontation between the people and a see requires a radical solution of the problem with a sober assessment of the main factors determining the process of flooding the city, the effective technical proposals and the use of advantage of modern technology.

 

2. Analysis of the existing experience of struggle against the sea in Europe

Let us draw attention to the following positions: the main objective of the protection project, comprising of protective structures, the basic principles of the locking elements, the duration and cost of the construction.

Consider some aspects of the technical solutions for protecting the coastal areas (cities) against the sea level rise on the examples of The Netherlands, London and St. Petersburg cities. The features of these areas are that they are located in estuaries and the cities are the large ports. These circumstances determine the nature of various protective constructions, their location and mode of operation. In addition to the general principles of the strategy to protect against an attacking sea, every coastal city has its own distinct defensive tactics.

The common problems of these defensive objects are the need to maintain a regime of intensive navigation and ensure deflation of river water from the river mouth. A compromise solution is to build dams that operate in the modes «on – off.»

 

2.1. The Oosterscheldekering

The Eastern Scheldt storm surge barrier between the islands Schouwen-Duiveland and Noord-Beveland is the largest of Delta Works series of dams, designed to protect the Netherlands from flooding [4]. The construction had been continued from1976 to 1987. The storm surge barrier had eventually a cost of     € 2,5 billion. A four kilometers long section has huge sluice-gate-type doors that are normally open, but can be closed under adverse weather conditions. The dam is based on 65 concrete pillars with 62 steel doors, each 42 m wide. The water levels must be at least three meters above regular sea level before the doors can be completely shut. On the other hand, the rivers Rhine, Meuse and Scheldt are creating a common estuary with the average water consumption of 2500 m2/s. In addition to operations in the emergency situations, each sluice gate is closed once a month for testing. Operating costs for this barrier are    € 17 million per year.

 

2.2. The Thames Barrier

The Thames Barrier is the movable flood barrier, which is located downstream of central London [5]. The construction complex of facilities with a cost of     € 0,58 billion was launched in 1974 and completed in 1984. Its purpose is to prevent London from being flooded by exceptionally high tides and storm surges moving up from the sea. It needs to be raised (closed) only during high tide; at ebb tide it can be lowered to release the water that backs up behind it. Built across a 520 m wide stretch of the river, the barrier divides the river into four 61 m and two about 30 m navigable spans. There are also four smaller non-navigable channels between nine concrete piers and two abutments. The flood gates across the openings are circular segments in cross section, and they allow operators to control upstream levels and a complete 180 degree rotation for maintenance. All the gates are hollow and made of steel up to 40 mm thick. The gates fill with water when submerged and empty as they emerge from the river. The four large central gates are 20.1 m high and weigh 3.700 tons.

 

2.3. The St Petersburg Flood Protection Barrier

The Barrier is a multipurpose construction, which includes: 11 rock and earth dams, 2 navigation structures, 6 water sluices, and part of the ring road [6]. The overall Barrier length is 25.4 km, including the dams length 23.4 km. Its purpose is to protect the city against flooding with design flood level up to +4.55 m. The Barrier was built from 1970 up to 2011 and has a cost of     € 2,6 billion. The navigation structures and sluices are permanently open. Overall, a width of the provided gap is about 2 km. The Barrier includes six water sluices. Each sluice is equipped with 10 or 12 steel radial gates 24 m wide (64 gates in total). The radial gates are the key elements of these structures. This kind of gate looks like the bucket of a tractor. The gates are lowering by means of powerful hydraulic cylinders.

It is worthy to note that the navigation structure gates should not be closed for more than 48 hours, because the water brought by the Neva River from the Ladoga Lake (which is only 74 km upstream) will cause flooding in the city.

 

3. Major projects for the preservation of Venice

The situation in Venice has specific features that distinguish its from the previously mentioned cases. The city (islands) is not a large trading port; the Venice lagoon has not a massive rivers flow; the transgression is characterized as both the ever-increasing water levels and the increased frequency and intensity of periodic storms; the level of land in the city is steadily lowering. The half-way solutions to these problems are proposed in the Rialto Project and MOSE Project.

 

3.1. The Rialto Project

Over the centuries Venice has exposed with the subsidence and eustatic phenomena that have been caused rising of the water level in the city. The majority of the city buildings have the lower floors flooded and already partially or totally no longer accessible since they are full of humidity. According to the Project authors, because the water level cannot be lowered, the only way to solve this problem is to rise these buildings [7].

The Rialto Project aims to restore the houses in Venice to their original height with the foundations above the water level. The Project proposes to use the piles driven into the ground up to an established depth and then use the hydraulic jacks to raise the Venetian buildings up to the established height. The authors have hope the project will revive the city’s original conditions in the way mentioned above: to build the foundation level higher compared to the water level and to raise the city.

The Venice subsoil has, just like all-over the lagoon area, a wide variety and alternation of layers with the soils changing greatly even at the short intervals. The raising for about 1.5 m costs to 2,500.00     €/m2.

Before starting the work on this Project, it is need to make a full investigation of settling the earth's surface by studying the geological structure of the region and its hydrogeological conditions. The city is building and sinking into the ground for centuries. It is impossible to imagine the evolution of foundations after severe mechanical impacts, provided in the Rialto Project.

The Project technology can not solve in principle the problem of increasing the city as a whole. Harmoniously to raise a complex of buildings with streets and surrounding territories is practically impossible. If over time the water level will rise, then efforts of the Rialto Project should be continued indefinitely. When to consider the size and cost of reconstruction, as well the possible consequences that may result in destruction of the city, one should qualify this option as a dead end.

 

3.2. The MOSE (Modulo Sperimentale Elettromeccanico) Project

The Project is a technical one intended to protect the city of Venice from floods [8]. The starting point is that a danger of flooding the city is determined the rising sea levels due to climate change which in turn are causing more frequent floods in the city as well the flooding is more frequent as climate change brings higher tides into the Venetian lagoon [9].

The massive MOSE Project includes the construction of 78 giant mobile floodgates at three straits which link the Venetian lagoon with the Adriatic Sea. The gates can be raised against high water. Boats wishing to gain entry into Venice will pass through this lock. The project stipulates differing ways to manage the gates depending on the type of tides. When the giant doors are at rest, they are lying at the inlet channel bottom. Each gate will be up to 28 m long, 20 m wide, and will weigh 300 tons. When a dangerous tide is forecasting, then the compressed air will be pumped inside the gates, emptying the gates of water. They will then rise and block the entrance for the tide. About 3,000 people are involved in the MOSE Project, which will cost     €5,4 billion. The Project is scheduled for completion in 2014. The Project authors hope that the mobile gates are designed to work at least one century and will protect Venice from a difference in water level between the sea and lagoon of up to 2 m. However, according to some estimates, this level can be achieved in this century [10].

Obviously, if the sea level will rise significantly, the system of mobile floodgates will be working in a stationary closed mode, because any attempt to lift at least one of the passages will lead to disaster. Therefore, an expediency of building the system of mobile gates with a perspective of their work in closed mode is highly questionable.

 

4. Discussion

The sea level value H has two components — the constant (mean level Hm) and the variable (extra level He — the ebbs and floods):  H = Hm + He.

A rate of rise in sea levels Hm reached to 1.2 mm / year for 16 centuries (420 — 1992) [11]. Over the past 20 years, this rate increased to 3.1 mm / year [12].


 

Figure 1. Change in Mean Sea Level (MSL) from 1960.

 

 

A level of the Piazza San Marco is approximately 80 cm above the mean sea level Hm [13]. A time of reaching this level has to be taken as a critical starting point for the cultural death of Venice. If the present growth rate of mean sea level rise continues, this point will be reached in 2240 (Fig.1, line 1). However, forecasts made in view of the possible consequences of global warming, give an increase in the rate of mean sea level rise in the lagoon to 16 mm / year [14]. In this case, the critical starting point will be reached in 2060 (Fig.1, line 2). Thereafter, the MOSE Project moving dams will operate in a mode of permanent closure.

The MOSE Project aims to regulate the level of variable component He. But the inexorable increase in the constant component Hm requires appropriate response of the lagoon protection barrier.

An advantage of Venice among other cities, which are also under siege, consists in the fact that the city is not situated in the river estuary and is not a large port. Nothing can prevent any ground subsidence in the city or the sea level rising. Hence a solution of the problem of preservation of Venice is looking as the unique rational one: determine the optimal level of water ( «zero level») in the Venetian lagoon, install this level and continue to maintain it in the automatic mode while the key environmental positions in the lagoon and the optimal navigation must be conserved.

The purpose of the new protective structures should be not only stop, but also reduce the current value of the sea level, to return life to the first floor. Conservation and reduction of the constant component Hm is only possible by complete isolation of the lagoon from the sea. This would automatically exclude the variable component He. Long-suffering Venice will get rid of obligatoriness to continuously adapt to fluctuations in water level and, finally, find stability and hopefulness.

In order to reduce the level of water in the city and the lagoon as well as automatically support this level, regardless of both the lower ground level and the fluctuations in global sea level, it is necessary block all three inlets of the lagoon as well as establish the optimal zero sea level in the lagoon using pumps and maintain this level in the future in the automatic mode. It is only way to stabilize the aquatic environment in and around the Venice.

It is necessary create an artificial flow in the lagoon for circulating the water. For example, water can flow into the lagoon through an inlet near the strait Lido and be pumped from the lagoon through an outlet near the strait Chioggia.

The turbines and generators can be located in the inlet where the water flows into the lagoon. An electrical energy generated can be used to run pumps, which are pumping water from the lagoon through the outlet. For the same purpose a wind electric station can be built next to pumps. The artificial water flow will provide an opportunity for support the mode of constant flow of water and maintain the salinity of the water.

In the Adriatic Sea the tides are wrong, semidiurnal, and up to 1.2 m. In the Venetian lagoon, there are more than 50 islands and dozens of sandbars, where thousands of sea birds, which do not leave these places even in winter, are nesting. These wetlands are a very fragile ecosystem and are highly dependent on water regime of the lagoon. In the case the proposal will be implemented, the fears that the steady barrage negatively affected to the fragile ecological balance in the lagoon, will be unfounded owing to the dynamic nature of the water state in the lagoon. This last will be characterized by constant change of water while maintaining the steady-state level and will be the most favorable treatment to keep the world wildlife in the area.

Of course, the emergence of high water (acqua alta) has the specific sanitarian effect for the entire area lagoons, but at this point one must talk about priorities. The replacement of the system of tides on the artificial flow regime demands to revise all the factors that pollute the water in the lagoon. The mandatory element of this revision is restructuring the sewerage system in Venice, which provides the consolidation of all city sewer pipes in one main collector and constructing the pipe to the continent with building the appropriate treatment facilities (pumping stations and sewage treatment plant). Taking into account the specificity of urban development in Venice, the need to introduce elements of vacuum sewerage system is obvious. It is also necessary to build a garbage chute of the city on the continent.

The intensity of navigation in the lagoon should be optimized in accordance with the capacity of gateways that can be built separately for medium and small vessels, while the big ships should be unable to enter into the lagoon. For them it should be built an external sea port in front of Venice which can be connected with the city by a passenger escalator. Through the closed Lido, Malamocco and Chioggia straits one can build a continuous highway along the coast that will connect the northern and southern ends of the lagoon as well as will link the port to the mainland. These measures can ensure the successful future of both the city and the lagoon.

The spatial arrangement of the proposed facilities is shown in Figure 2.


Посмотреть на Яндекс.Фотках

Fig.2. System of engineering structures for the optimization of the water regime in the Venetian lagoon.

1 — Sewage and garbage disposal from Venice to the mainland; 2 — Highway; 3 — Hydroelectric station; 4 — Inlet of water into the lagoon; 5 — Dam in the strait Lido; 6 — Gateway for medium vessels; 7 – Port; 8 – Escalator; 9 — Dam in the strait Malamocco; 10 — Gateway for small vessels; 11 — Outlet of water from the lagoon; 12 — Dam in the strait Chioggia; 13 – Wind electric station;

14 — Direction of water flow.

 

5. Conclusions

The idea of complete closure of the Venetian lagoon was proposed a long time ago, but for environmental reasons the radical solution to the problem of protecting Venice from flooding was being postponed. For many years various benign solutions to this problem were discussed and it was decided finally to begin construction of protective structures according the MOSE Project. The construction has not yet finished, but it is obvious now that this project will not solve the problem of protecting the city from flooding. Now the situation with the flooding and the degradation of Venice became threatening really.

In view of the inevitability and invincibility of two factors — the lowering of land level in Venice and rising of sea level — the only solution is to block the lagoon, reduce the water level to the desired optimum, and hold it in automatic mode with using the water pumps.

It is believed that the MOSE Project might be the last chance to stop Venice from sinking into the sea [15]. But an objective assessment of the situation shows that this costly action will not save the city. It is need radically solve the problem of flooding in Venice, but not continue this agony via the endless expensive financial injections.

For optimization of the environmental situation in the Venetian lagoon it is need make the building complex according to Fig.2. All proposed activities will require high investment, but will have a significant positive impact on optimization of situation in the Venetian lagoon in the future.

Taking into account the fact that the MOSE Project is almost completed should be considered the proposed measures as prospects but not as alternatives.  It is necessary to assess the effectiveness of the MOSE Project facilities for several years, to consider in detail our proposed construction sites, calculate the specific potential financial cost and gradually move to the implementation of new plans.
Effective solution of a number of complex environmental issues associated with this project will have wide international significance.

 

References

1. CERN: The Sun Causes Global Warming, 03.09. 2011, http://www.eutimes.net/2011/09/cern-the-sun-causes-global-warming/;

2. Razumov G.A, Hasin M. F., 1991, Sinking cities, Stroyizdat, Moskow;

3. Keahey J., 2002, Venice Against the Sea: A City Besieged, Thomas Dunne Books, St. Martin’s Press;

4. Delta Works, Netherlands, 7 wonders, 2009, www.7wonders.org/wonders/europe/netherlands/…/delta-works;

5. The Thames Barrier, 2013, http://en.wikipedia.org/wiki/Thames_Barrier;

6. Flood Protection Barrier, 2011, http://www.dambaspb.ru/about/overview/#v;

7. Progetto Rialto, 2008, http://progettorialto.com/inglese/tecnologie_applicate.htm;

8. MOSE_Project, 2011, http://en.wikipedia.org/wiki/MOSE_Project;

9. Poggioli S., 2008, MOSE Project Aims to Part Venice Floods, http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=17855145;

10. NOVA Sinking City of Venice, 2002, www.pbs.org/wgbh/nova/venice/;

11. Keahey J., 2002, NOVA, Saving Venice From the Sea  , http://www.pbs.org/wgbh/nova/venice/solutions.html;

12. Global Mean Sea Level Time Series (seasonal signals removed), 2012,

2012_re13: Global Mean Sea Level Time Series (seasonal signals removed),

http://sealevel.colorado.edu/;

13. Webb B., Venice: Rising Water, Sinking Land, 2009, Landscape Architecture Study Tour with Professor Jack Ahern.

14. Rohling, E. J., K. Grant, C. Hemleben, M. Siddall, B. A. A. Hoogakker, M. Bolshaw, and M. Kucera, 2008, High rates of sea-level rise during the last interglacial period, Nature Geoscience 1, (1), 2008, 38-42.

15. Khetani Sanya , This $7 Billion System Might Be The Last Chance To Stop Venice From Sinking Into The Sea, 18 Apr 2012, http://www.businessinsider.com/venice-sinking-mose-system-italy-2012-4?op=1#ixzz1i0hkmzBH.

Autors

Yuri M. Lytvynenko   Senior Research Scientist

Institute for Problems of Materials Science of NAS of Ukraine

3 Krzhizhanovsky Str., Kyiv 03142, Ukraine

Office phone: 38044-3930975

E-mail:  yurimlyt@mail.ru

 

Mikhael Yu. Lytvynenko  Senior Economist

Institute for Problems of Materials Science of NAS of Ukraine

3 Krzhizhanovsky Str., Kyiv 03142, Ukraine

E-mail:  lytvynenko@gmail.com

Rialto Project and the MOSE ProjectВенецияПроект РиальтоПроект MOSE 

19.07.2013, 20116 просмотров.


Нравится

SKOLKOVO
28.11.2019 19:29:28

Экологическая ярмарка в Одинцове

В инновационном центре «Сколково» участники экологического конкурса презентовали свои идеи и обсудили проблемы окружающей среды.

экология, Сколково, конкурс

26.06.2019 17:20:21

ЛИЦЕЮ "ФТШ" ПРИСВОЕНО ИМЯ ЖОРЕСА АЛФЕРОВА!

Последний звонок прозвучал 25 мая для учащихся трех 11-х классов Лицея «Физико-техническая школа», где заканчивают учебу около шестидесяти школьников. Этот день, как всегда в конце мая, был торжественным и радостным, полным надежд и волнений, связанным с близким началом взрослой жизни.

Алферов, выпускники, образование

30.04.2019 20:40:14

В «Сколково» появится Парк наук имени Жореcа Алферова

В Инновационном центре «Сколково» планируется открыть Парк наук и присвоить ему имя лауреата Нобелевской премии, академика Жореса Алферова.

Жорес Алферов, фонд, Сколково»

16.02.2018 11:01:00

Блокчейн для дистрибуции кино / TVZavr на Берлинале

Резидент «Сколково» представил на Берлинале новую технологическую платформу для киноиндустрии

технологии, киноиндустрия, платформа, Сколково

14.02.2018 08:19:00

Год Японии в России /Инновационное сотрудничество/Семинар в Сколково

В технопарке «Сколково» прошел семинар «Россия – Япония: коммерциализация технологических инноваций – перспективы сотрудничества», организованный Фондом «Сколково» и ROTOBO, Японской ассоциацией по торговле с Россией и новыми независимыми государствами. Представители «Сколково» и РВК обсудили с сотрудниками японских стартапов, инкубаторов и институтов развития особенности подхода к инновационному бизнесу и перспективы выхода российских стартапов на рынок Страны восходящего солнца.

Инновации, технологии, перспективы, сотрудничество, страны, Россия, семинар, Сколково

15.11.2017 00:06:37

Suvorov Prize - инновационная премия вручена в 7-ой раз / Швейцарско-российская премия имени Суворова

Конкурс изобретений «Эврика» теперь будет получать проекты российско-швейцарского сотрудничества.  В финал вышли пять проектов из России и Швейцарии из различных областей — это биотехнологии,медицинские технологии, и информационные технологии.

Suvorov Prize

02.11.2017 16:41:25

Разработка российских ученых по очистке воды от нефти запатентована в США

Екатеринбургская компания «НПО БиоМикроГели» (резидент «Сколково» и технопарка «Университетский») подтвердила авторство своих изобретений в Соединенных Штатах Америки. В этой стране завершена национальна фаза патентования нескольких технологий уральских ученых с применением биомикрогелей.

разработка

RSS
Архив "SKOLKOVO UNIT"
Подписка на RSS
Реклама: лор прием . Топ 5 лучших курсов программирования.