Chicago Tunnel and Reservoir Plan

Derfor holder verden godt øje med Chicagos årtier lange enorme vandinfrastrukturprojekt

Byens "Tunnel and Reservoir Plan", der har været i gang i cirka et halvt århundrede, lover at håndtere udfordringerne med vandkvalitet og oversvømmelser, der til stadighed bliver mere skræmmende på grund af ekstremt vejr forårsaget af klimaforandringerne
Del på facebook
Del på linkedin
Del på twitter
Del på email

Mange eksperter mener, at Chicagos Tunnel and Reservoir Plan (TARP) – oprindeligt designet til at nedbringe oversvømmelser, forbedre vandkvaliteten i Illinois og beskytte den nærliggende Lake Michigan mod forurening – er et af de mest ambitiøse anlægsprojekter i historien. Det enorme projekt, der har været i byggefasen siden 1970’erne, er planlagt til at være afsluttet i 2029.

Men efterhånden som årene er gået, har udfordringerne, som TARP’s ingeniører står over for, vokset sig endnu større end oprindeligt forventet – udfordringer, der, hvis de ikke forvaltes ordentligt, i sidste ende kan blive ubehagelige for de 9,5 millioner mennesker, der bor i Chicago og det omkringliggende område.

Den nye norm med ekstreme vejrfænomener skabt af klimaforandringer har tvunget projektets ingeniører til at være kreative i deres tilgang til dette megaprojekt og fortsætte Chicagos pionerrolle inden for vandteknik.

Anlægsingeniører i større byer over hele kloden følger med, da Chicagos TARP-projekt kan fungere som en model for at håndtere lignende udfordringer med vandmængderne.

En visionær historie

TARP’s rødder strækker sig tilbage til begyndelsen af Chicagos lange historie med – og behov for – vandteknisk arbejde. Chicago er bygget på en sump, og i årtier har ingeniørprojekter som TARP arbejdet på at opretholde en balance mellem, hvordan byens vand fluktuerer og flyder.

Byen ligger ved forbindelsen mellem to store vandveje: Chicago-floden, der løber gennem Chicagos centrum og de omgivende områder hele vejen til Mississippi-floden, og Lake Michigan, den store sø, der udgør byens 35 kilometer lange østlige kystlinje ind i Wisconsin mod nord og Indiana mod syd.   

MWRD’s hovedpumpestation, beliggende i Hodgkins, Ill., betjener hovedtunnelsystemet for MWRD’s Tunnel and Reservoir Plan (TARP), der er designet til at opfange det kombinerede spildevandsoverløb og afbøde oversvømmelser. Spildevand og regnvand løber ind i de 50 kilometers hovedtunneler, der er 4 til 10 meter i diameter og ligger 70 til 90 meter under jorden, så langt nordfra som Wilmette og fra McCook i den sydlige ende. Vandet ledes derefter til pumpestationen, hvorfra det pumpes til MWRD’s vandrenseanlæg i Stickney.

Den største ingeniørmæssige opgave er baseret på Chicago-flodens strømning. Helt naturligt flyder floden ud i Lake Michigan. Men efterhånden som byen voksede i begyndelsen af den industrielle revolution, blev den strømretning problematisk, eftersom spildevand og anden forurening, der blev ledt ud i floden, i sidste ende ville ende i søen, som også fungerede som byens primære kilde til drikkevand.

Embedsmændene besluttede dengang at gøre noget bemærkelsesværdigt: at vende flodens strømretning, så spildevand og forurening ikke løb ud i søen, men i modsatte retning.       

“MWRD’s ændring af strømretningen i Chicago-floden i år 1900 betragtes som en af de største ingeniørbedrifter i historien,” sagde Allison Fore, der er chef for offentlige og mellemstatslige anliggender i Metropolitan Water Reclamation District (MWRD) of Greater Chicago. “Det gjorde regionen til et sundere og sikrere sted at leve og etablerede Chicago som en velfungerende metropol.”

SE ET DETALJERET KORT OVER TARP HER

Et af TARP’s hovedmål er at imødekomme den belastning, et århundredes udvikling har lagt på et system, designet da Chicago lige var begyndt at vokse. ”I begyndelsen af det 20. århundrede byggede Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago store opsamlingskloakker for at omdirigere kloakkerne til de nybyggede renseanlæg,” sagde Fore. “Dette system fungerer godt i tørt vejr, men i kraftig regn kan opsamlingskloakkerne og renseanlægget nå kapacitet og resultere i kombinerede kloakoverløb. I 1960’erne løb Chicagos kloakker over og ud i Chicago-floden mere end 100 dage om året.”

Løsningen var at lancere TARP-projektet, som fik officiel godkendelse i 1972.

Banebrydende teknologi

Fundamentet for TARP er et system af store tunneller og enorme reservoirer, der er designet til at fange overløb i regnvejr, som derefter pumpes ind til et af systemets syv renseanlæg for at blive renset. Og når de siger enorme, så mener de det.

“Man kan stable 12 Soldier Field-stadioner inde i Thornton Composite Reservoir og flere end 11 i McCook Reservoir,” sagde Fore med henvisning til Chicago Bears’ fodboldstadion. “Når det er færdigt, vil McCook Reservoir være det største kombinerede spildevandsreservoir af denne type i verden.”

MWRD’s McCook Reservoir blev fyldt helt til kanten den 30. juni 2021 med ca. 13,25 mia. liter vand. Reservoiret er en del af MWRD’s Tunnel and Reservoir Plan (TARP), der sikrer afløb ved oversvømmelser, forhindrer tilbageløb til Lake Michigan og eliminerer vandvejsforurening forårsaget af kombinerede kloakoverløb. Første etape af McCook Reservoir blev færdiggjort sidst i 2017, og anden etape er på vej mod færdiggørelse i 2029 og kan opbevare yderligere 24,6 mia. liter vand. I deres første tre år har reservoiret og to tilstødende tunnelsystemer opfanget mere end 460 mia. liter vand, der ellers ville løbe over fra kloakker og forurene vandveje eller forårsage oversvømmelser i regnvejr. McCook Reservoir vil spare 3,1 mio. mennesker i 37 områder for mere end 143 millioner dollars om året i udgifter til oversvømmelsesskader.

TARP-systemet består af fire store tunneler og tre reservoirer designet til at lagre vand, indtil det behandles på renseanlæggene. Når det er færdigt, vil systemet have en vandlagringskapacitet på omkring 75 mia. liter.

Hvordan bygger TARP-teamet et så stort vandbehandlingssystem?

Ifølge Fore starter det hele med kalksten. Hun beskrev, hvordan byggeprocessen blev udført ved det nyligt afsluttede McCook Reservoir:

“Reservoirerne blev bygget ud af en 400 millioner år gammel klippe,” sagde hun. “For at tætne jorden rundt om hele reservoirets omkreds installerede vi dobbeltrækkede fugegardiner. Der blev boret i alt 600 km huller i klippen i over 90 m dybde i en 15-graders vinkel ved McCook, og derefter blev de fyldt i etaper fra bunden og op med fugemasse under tryk. Fugemassen trænger ind i alle revner og sprækker i stenmassen og reducerer gennemtrængeligheden. Fugegardinet binder sig til et næsten uigennemtrængeligt naturligt lag af skifer, der forhindrer vandet i at forsvinde gennem bunden af reservoiret.”

Byggeriet af reservoirer, der er så store, genererede en utrolig mængde overskydende kalksten, som TARP-teamet brugte til alle former for byggeri i hele Chicago-området, samt to menneskeskabte bakker i et lokalt skovreservat.

På grund af dets enestående omfang er TARP blevet en model for byer i hele USA og rundt om i verden, herunder nye projekter i London, Singapore og Wien. Men som Fore påpegede, “så har det at være den første og største sine ulemper, da der ikke fandtes nogen tegninger at følge. Vi er udfordret til at tage imod en hidtil uset mængde nedbør i intense og hyppige udbrud.”

Udfordringer fra ekstremt vejr

Efterhånden som ekstreme vejrbegivenheder bliver mere almindelige, har TARP-ingeniørerne kæmpet med udfordringen om at designe et system, der kan håndtere mere dramatiske oversvømmelser.

“Klimaforandringer ændrer den hydrologiske cyklus, hvilket fører til ændringer i mængden, timingen, formen og intensiteten af nedbør,” sagde Fore. “Som det agentur, der er ansvarligt for at håndtere både regionalt regnvand og spildevand samt at beskytte vores drikkevandsforsyning og vores vandveje, er det bestemt en skræmmende udfordring, men TARP har vist sig at være et vigtigt værktøj i kampen mod klimaændringer og har kæmpe indflydelse på vores livskvalitet med hvert uvejr, der kommer forbi.”

TARP-faciliteterne har allerede reduceret antallet af oversvømmelser i hele byen ved at opfange overløbet fra en række nylige uvejr af historisk størrelse.

“McCook-reservoiret og to tilstødende tunnelsystemer har allerede forhindret mere end 454 mia. liter kombineret regnvand og spildevand i at løbe over i vandvejene i de første tre år,” sagde Fore. “De to andre systemer, der er placeret i Calumet- og Kirie WRP-bassinerne, har praktisk talt elimineret kombinerede kloakoverløb i deres serviceområder, siden de blev færdiggjort i henholdsvis 2015 og 1998. Uden dette komplicerede system på plads ville milliarder af liter vand opfanget af disse tunneler og reservoirer have oversvømmet kældre og gader eller forurenet vores vandveje.”

Fore sagde, at TARP-teamet har udviklet en række strategier for at hjælpe byen med at forberede sig, så tilfældene af overløb reduceres, og de har investeret i mere end 200 projekter, der sigter mod oversvømmelsesreduktion.

“Vi forbereder os på fremtidige storme ved forøgelse af vores ressourcer til håndtering af regnvand, udvikling af planlægningsstudier, der kan forberede os på fremtiden, udvidelse af partnerskaber og programmer, opdatering og implementering af politik og investering i hundredvis af nye projekter til håndtering af indstrømningen af regnvand,” sagde hun. “Selvom vi endnu ikke har mærket den fulde effekt af klimaændringer, besluttede MWRD at planlægge med klimaændringerne i tankerne for at sikre, at vi fortsat kan levere pålidelige tjenester til spildevandsbehandling og regnvandshåndtering af høj kvalitet, samtidig med at vi reducerer vores CO2-fodaftryk. Vi kan ikke forudsige størrelsen og intensiteten af fremtidige uvejr, men vi kan forberede os på dem.”

maskinlæring byggeri

Sådan omdefinerer “deep learning”-systemer i stigende grad byggestyring.