Katrina颶風對新奧爾良市供排水和污水處理系統(tǒng)的影響及其啟示

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:8月25日晚，四級颶風“哈維”在美國得克薩斯州南部沿海地區(qū)登陸，颶風帶來的強降雨導致美國南部城市休斯敦地區(qū)發(fā)生了嚴重的洪水災害。目前，“哈維”已在美國造成33人死亡，數(shù)萬人撤離，得州數(shù)十個縣被洪水淹沒，經(jīng)濟損失可能超過千億美元。而在2005年8月29日，美國墨西哥灣沿岸也曾遭受到Katrina(卡特里娜)颶風的重創(chuàng)，由颶風引起的巨浪給墨西哥灣沿岸帶來了嚴重的洪水。作為美國重要港口的新奧爾良，有超過80%的面積被淹沒，遭受到了嚴重的財產(chǎn)損失和人員傷亡。本文著重介紹了卡特里娜颶風對新奧爾良市排水、供水和污水處理系統(tǒng)的影響，并介紹了在颶風過后為恢復這些系統(tǒng)采取的補救措施;同時討論了地表水、地下水和瓶裝水等的水質(zhì)問題，以及在今后的防災救災工作應進行的準備;另外還提供了在颶風過后幾周和幾個月內(nèi)應對市區(qū)漫流、地下水滲流和生活污水的措施。

1新奧爾良市的供排水系統(tǒng)

新奧爾良臨近密西西比河，距離密西西比河口180 km，面積接近470 km2，2005年人口為454863人，擁有房屋單元數(shù)為215091間。該城市北面和Ponttrain湖相鄰，南面和東面是沼澤。這座城市最早建在密西西比河的天然堤岸上，在1900年之后城市擴展到原先是沼澤的地方，并建立了精密的運河和泵站來防止地下水的滲流淹沒城市。新奧爾良屬亞熱帶氣候，年平均溫度為20.1℃，降水量為1570mm。這一地區(qū)風暴和颶風活動頻繁。城市的水平面現(xiàn)在平均約為-0.5 m，一般為-2~6 m。大約有一半的城市處于海平面之下，除了最早的城區(qū)之外，新奧爾良大部分市區(qū)位于密西西比河水平面(海平面之上3~5 m)以及Ponttrain湖水平面之下。海平面之上的區(qū)域，也就是1900年之前建立的市區(qū)，是臨近密西西比河的狹長地帶。沿河、沿湖的堤岸和擋水墻用來阻止洪水。堤岸是寬厚的土質(zhì)結(jié)構(gòu)并用鐵樁加固。擋水墻是建立在土質(zhì)地基上的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通常高為2~3m，厚為0.3m。

1.1排水系統(tǒng)

現(xiàn)有排水系統(tǒng)的規(guī)劃始于1893年。在設(shè)計時考慮了經(jīng)濟和減少受納水體污染的因素，于1895年完成。在最初的計劃中，排水系統(tǒng)包括一系列運河和提升泵站，將水從低于海平面的集水點提升到海平面或以上。設(shè)計預計由地下水滲流和雨水引起的地表徑流會被集中到開放或封閉的運河中，在必要時通過一系列泵站提升到主運河內(nèi)。泵站將水從各處的運河排入更大的運河，并最終排入主運河，排入主運河的水通過中間提升泵站和一系列排水運河進入Ponttrain湖和Borgne湖。

這一排水系統(tǒng)于1897年開始動工，直到現(xiàn)在仍在不斷擴建和改造。到2005年初，該系統(tǒng)包括418km的明渠和暗渠、2438km地下排水管和148臺排水泵，總排水量達到1.14×108m3/d。10座排水泵站的電力來自用天然氣和柴油發(fā)電的25Hz發(fā)電機，其余泵站由當?shù)毓╇娚烫峁藴实?0Hz交流電。某些泵站還自備發(fā)電機。

1.2污水處理系統(tǒng)

下水道系統(tǒng)于1903年開工建造，包括2335km長的干管、支管(其中2173km為重力流管線，162km為承壓干管)和83座提升泵站。20世紀70年代建設(shè)了2座二級污水處理廠，其中東岸污水處理廠(規(guī)模為4.62×104m3/d)采用純氧曝氣活性污泥法工藝，西岸污水處理廠(規(guī)模為7.6×104m3/d)采用滴濾池工藝。出水經(jīng)過氯消毒后排入密西西比河。

1.3供水系統(tǒng)

現(xiàn)在新奧爾良的飲用水源全部來自密西西比河。大部分飲用水是由位于Orleans Parish區(qū)的Carrollton水廠處理，這座水廠處理規(guī)模為46×104m3 /d，服務(wù)人口為44萬人。原水取自橡樹街取水站和工業(yè)路取水站。凈水工藝包括調(diào)節(jié)pH、混凝和絮凝、沉淀、過濾和消毒。

另一座飲用水廠是Algiers凈水廠，處理規(guī)模為3.8×104m3 /d，主要供應居住于該市西岸地區(qū)的5.7萬居民。該廠的處理工藝和Carrollton水廠相似，其差別主要是電力供應。Carrollton水廠的供電來自25Hz交流發(fā)電機，Algiers水廠采用60Hz交流電。兩座水廠的配水管網(wǎng)包括2575km的主干管(管徑為75~125cm)、15000個閥門、17500個消防栓和160000具入戶總表。

2卡特里娜颶風對供、排水系統(tǒng)的影響

卡特里娜颶風在2005年8月29日登陸后，颶風中心從新奧爾良市東面15~25km處經(jīng)過。與臨近颶風中心的地區(qū)相比，新奧爾良市的風力相對減弱，持續(xù)風力為31~35m/s(115~125 km/h)，屬于1級或2級颶風。新奧爾良在受到颶風影響期間的總降水量達到345mm。新奧爾良排水系統(tǒng)的設(shè)計能力是應對第1小時25mm的降水量和之后每小時12.5mm的降水量。盡管排水系統(tǒng)不可能應對得了8月29日早晨的降水，但降水直接引起的積水和由風浪引起的洪災相比則小得多。由于颶風的逆時針旋轉(zhuǎn)，風浪在位于颶風中心經(jīng)過路徑的東部最大，為5.2~8.5m。在颶風運動路徑以西的東新奧爾良，風浪達到4.6~5.8m。Ponttrain南岸的湖面抬升了約0.9m并伴有3.0~4.3m的大浪。大浪越過了某些地段的堤岸和擋水墻，導致幾處決口。大部分決口是由越過擋水墻的海浪侵蝕地基造成的，只有少數(shù)決口沒有出現(xiàn)洪水漫過的痕跡。由于堤壩的潰決，洪水灌入城市，嚴重毀壞了新奧爾良的飲用水、污水處理和排水系統(tǒng)。

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