En stads skyline – de distinkta formerna och arrangemangen av dess byggnader – påverkar säkerheten för dess befolkning under översvämningar. När gatorna svämmar över kan fotgängare sopas under strömmen och skadas eller dödas. Med klimatförändringarna och den ökande urbaniseringen ökar sannolikheten för och allvarligheten för översvämningar i städer.
Alla stadskvarter är inte skapade lika. I Physics of Fluids , forskare från Beijing Normal University, Beijing Hydrologic Center och China Institute of Water Resources and Hydropower Research undersökte hur stadsdesign bidrar till fotgängares säkerhet under översvämningar.
"Klimatförändringar leder till en ökande trend av extrema nederbördshändelser när det gäller frekvens och intensitet", säger författaren Zhong-Fan Zhu. "Snabb urbanisering förändrar de hydrologiska egenskaperna hos den underliggande ytan i stadsområden. Till exempel har tidigare skogsmarker, våtmarker och jordbruksmark asfalterats för att konstruera ogenomträngliga, urbana marker. Dessa faktorer bidrar till frekvensen av översvämningar i städer."
Forskarna identifierade experimentellt de översvämningsförhållanden som gör fotgängare sårbara och använde datorsimuleringar av olika stadsblocksmönster, byggnadshöjder och gatubredder för att bedöma de konfigurationer som bäst skyddar människor.
Varje stad har unika byggnader och byggnadskonfigurationer. Teamet simulerade tre olika urbana blocklayouter:byggnader prydligt arrangerade och jämnt fördelade i kolumner och rader, byggnader förskjutna och förskjutna, och ett torg som är tätt omslutet av byggnader med bara fyra byggnader inneslutna.
När byggnader är ordnade i en linje, som i rutnätet och den slutna layouten, ger de en säkerhetszon genom att blockera en del av vattnet och vinden. Den förskjutna inflygningen har inget av detta skydd och fler farozoner på grund av ökad vatten- och vindcirkulation.
Att ändra byggnadens form kan också skydda fotgängare. Att runda eller lägga till urtag i byggnadshörn minskade avsevärt områden med farligt högt översvämningsvatten och vindhastighet. Men detta ingrepp minskade också säkerhetszonen något.
Vind var en kritisk men komplex faktor för att bestämma säkerheten.
"I vissa fall orsakar inte översvämningsvattnet instabilitet för fotgängare, men att lägga till vindkraften kommer att leda till en farlig situation", säger Zhu. "Men i andra fall kommer vinden att hjälpa till att upprätthålla fotgängares stabilitet och skydda mot översvämningsvatten. Det verkar som att vinden är som ett "tveeggat svärd."
Olika byggnadshöjdarrangemang kan hjälpa till att mildra de negativa effekterna av vind.
Städer som vill expandera bör överväga slutna blockarrangemang, byggnader med rundade eller till och med cirkulära fotspår och eventuellt rådfråga en fysiker.
Mer information: Fotgängares fysiska sårbarhet under den gemensamma effekten av vind och översvämningsvatten och dess tillämpning vid översvämning av stadsblock:Effekter av stadsblockslayout, byggnadsform och byggnadsarrays skyline, Physics of Fluids (2024). DOI:10.1063/5.0191951
Journalinformation: Fysik av vätskor
Tillhandahålls av American Institute of Physics
