为了拯救新奥尔良免受下一次卡特里娜飓风的侵袭,密西西比河口必须被放弃

三个全国性的设计团队公布了大规模重建正在瓦解的三角洲的现实计划

十年前,卡特里娜飓风摧毁了新奥尔良,下周将迎来这一严峻的周年纪念日。巨大的土质堤坝溶解,混凝土防洪墙倒塌。但是,当热带气旋登陆时,真正的罪魁祸首是在城市之外。曾经为城市海岸线和海洋之间提供缓冲的数千平方英里的湿地沼泽和沼泽,由于数十年来的人为破坏而变得支离破碎。茂盛而强大的湿地本可以吸收卡特里娜飓风从墨西哥湾推上来的大部分洪水。但是堤坝使湿地失去了所需的营养,导致植物虚弱,数千英里的人工运河将植被撕裂,使卡特里娜飓风来袭的风暴潮直接涌入新奥尔良。

卡特里娜飓风过后进行的大量研究证实了路易斯安那州东南部长期居民早已知道的事实:除非迅速消失的湿地恢复健康,恢复自然防御,否则新奥尔良很快将赤裸地暴露在海边(见下面的卫星图像)。

那么,如何重新设计整个密西西比河三角洲——世界上最大的三角洲之一,新奥尔良就位于其上呢?


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三个国际工程和设计团队得出了一个惊人的答案:让密西西比河口死亡。让那里严重衰败的湿地完全枯萎,变成开阔水域,以便可以拯救更靠近城市的三角洲上部。这些团队是“改变航向设计竞赛”的获胜者,于8月20日公布了他们的详细计划。每个计划的图形如下所示。

世界各地的科学家一致认为,三角洲的湿地瓦解是因为我们人类沿着密西西比河下游的整个长度建造了长长的堤坝——高而连续的土脊,上面覆盖着草或岩石。堤坝沿着新奥尔良的南部边界,并延伸了另外40英里的蜿蜒路程,直到到达海湾。堤坝几乎完全由美国陆军工程兵团建造,阻止了定期洪水对沿河农场、工业和城镇的损害。然而,这些洪水还会为微咸沼泽提供大量的淤泥和淡水,这对于它们的生存是必要的。

淤泥携带草和红树林保持茂盛所需的养分,并提供新材料来建造这些植物下方的柔软基质,这些基质在其自身重量下自然下沉。流入的淡水与三角洲的盐水混合,以产生该地区植被所需的降低的盐度。这种混合物还可以防止纯净的海水进一步侵入内陆,从而从根部杀死草和树木。

相反,工程兵团半个多世纪以来在湿地中开辟的数百英里的航道,已经从内部撕裂了湿地。在同一时期,工业界为建造和维护从海湾延伸过来的石油和天然气管道而开辟的数千英里的航道也是如此。

卡特里娜飓风以来,大学专家、工程公司和工程兵团自己进行的研究一致认为,重建健康湿地的唯一现实方法是在堤坝上开辟缺口,安装闸门,并定期打开这些闸门,以允许沉积物和淡水再次流入沼泽。三个获奖设计团队都高度依赖这一策略,但他们在何处以及如何使用所谓的转移结构方面也存在差异。

如今,河流的沉积物可能只有原来的一半,因为数百英里沿岸的社区为了灌溉、工业和许多其他用途而抽取了水。据独立运作的获奖团队称,根本没有足够的沉积物来重建整个三角洲。团队发现,与其尝试并失败,不如将河流的终点基本上移到当前河口以北的许多英里处,那里的大部分沉积物像子弹一样被射入深海并流失。然后,工程师可以将所有沉积物重新导向更靠近新奥尔良的三角洲部分。“捕获每一粒砂砾”是一个团队的口号。

官方路易斯安那州可持续海岸综合总体规划中也假设了让三角洲末端(因其形状而被称为鸟足)消亡的必要性,尽管不一定详细说明。该计划历时七年制定,在州、联邦和地方当局之间进行了大量的政治争论之后。*

总体规划将利用大约一半的河流沉积物进行转移,并尽可能多地恢复三角洲。由范艾伦研究所环境保护基金领导,并得到洛克菲勒基金会、克雷斯吉基金会和其他大型机构支持的“改变航向”竞赛的创始人,认为这种方法是一种弱点,并宣布了这项竞赛以寻求替代方案。

该竞赛还鼓励对三角洲进行 100 年的展望,而不是总体规划中概述的 50 年。环境保护基金密西西比河三角洲恢复主任史蒂夫·科克伦负责监督该竞赛,他说,最终从 21 个参赛者中选出的三个获奖蓝图与州计划相得益彰。

科克伦还希望获奖设计能对世界各地的其他三角洲地区有价值:“每个地方都不同,但所需的创新类型是相似的。”

三个小组中只有一个小组,即贝尔德小组,给出了成本估算:介于 43 亿美元至 57 亿美元之间。但它也提到了通过消除更换目前在河流上某些老化的防洪结构的必要性而节省高达 20 亿美元的费用。其他两个计划的范围更大,可能更昂贵。科克伦说,他的委员会没有要求成本估算,“因为州和工程兵团将决定实施计划的哪些方面,并进行他们自己的估算。”

获奖团队既没有获得奖金也没有其他奖励。这些团队之所以参与主要是为了在未来获得潜在的大型合同的声誉。“即将到来的路易斯安那州东南部的工程规模巨大,即使在全球范围内也是如此,”科克伦指出。 “改变航向”的真正目标是教育州、工程兵团和其他将参与该地区重建的行业和机构,了解如何最好地利用密西西比河来拯救该地区。“这些团队一直在向所有这些人解释他们的想法,”科克伦说。

以下显示了三个计划的更多细节。完整的计划集可从“改变航向”在线获取。

*编者注 (2015 年 8 月 20 日):此段在发布后进行了编辑,以澄清其对路易斯安那州综合总体规划的描述。

密西西比河下游(蜿蜒的深色线)的卫星图像显示,在新奥尔良(中心白色)以南,湿地(绿色)严重破损,使飓风和其他风暴能够将来自周围墨西哥湾的巨浪直接推入城市,基本上不受阻碍。
来源:美国地质调查局和美国宇航局

贝尔德团队的复兴计划中包含的地图显示了一个残酷的事实:密西西比河(蓝色)不再携带足够的沉积物来重建整个三角洲。河流应被截断(5 号以北),以便更好地拯救更靠近城市(红色“可持续”线)的湿地,其余部分必须任其枯萎,变成开阔水域(棕色“历史”线)。新奥尔良用中心附近的符号表示。
图片由“改变航向”提供

在莫法特和尼科尔团队的计划中,一个大大扩大的硫磺港(右下方的白色区域,#7)将标志着增强湿地区域的终点,从那里向南进入墨西哥湾(底部)的更大、更深的航道(绿线)将被使用。密西西比河三角洲的其余部分(右下方,未显示)将被放弃。新奥尔良是顶部的白色区域。
图片由“改变航向”提供

米西-齐比工作室团队的计划最为详细和广泛,将尝试通过在堤坝中开辟多个缺口来拯救整个三角洲(所有绿色)。它还将重建屏障岛屿(底部和右侧的外环),并增加新的海湾岛屿(屏障后面的点)以分解飓风带来的海浪。但是潜在的成本(团队没有估计)可能非常高。
图片由“改变航向”提供

 

Mark Fischetti has been a senior editor at 大众科学 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大众科学 Mind and 大众科学 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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