Många experter anser att Chicagos Tunnel and Reservoir Plan (TARP) – som inledningsvis utformades för att minska översvämningar, förbättra vattenkvaliteten i Illinois städer och skydda den intilliggande Lake Michigan från föroreningar – är ett av de mest ambitiösa anläggningsprojekten i världshistorien. Bygget har pågått sedan 1970-talet och det massiva projektet väntas stå färdigt 2029.
Men allt eftersom åren har gått har utmaningarna för TARP:s ingenjörer blivit mer omfattande än vad man ursprungligen räknade med. Om dessa inte hanteras på ett adekvat sätt så kan det få ödesdigra konsekvenser för de 9,5 miljoner människor som bor i Chicago med omnejd.
De nya extremväder som klimatförändringarna har gett upphov till har tvingat projektets ingenjörer att hitta kreativa lösningar för megaprojektet, lösningar som förstärker Chicagos roll som pionjär inom vattenteknik.
Ingenjörer i stora städer världen över tittar noga på Chicagos TARP-projekt då det kan fungera som en modell för hur man hanterar liknande problem inom vattenhantering.
En visionär historia
TARP:s rötter sträcker sig tillbaka till de första åren av Chicagos historia och behovet av att kontrollera vattnet. Chicago är anlagt på ett träsk och ingenjörsprojekt som TARP har under flera årtionden försökt balansera hur stadens vatten fluktuerar och flödar.
Staden ligger i anslutning till två stora vattenvägar: Chicagofloden, som rinner genom Chicagos centrum och dess omgivningar hela vägen till Mississippifloden, och Lake Michigan, den stora sjön som ligger inbäddad mot stadens kustlinje och sträcker sig norrut till Wisconsin och söderut till Indiana.
Chicagoflodens flöde är den största utmaningen för ingenjörerna. Ursprungligen mynnar floden ut i Lake Michigan. Men i takt med att staden växte i början av den industriella revolutionen så blev det problem när avloppsvatten och andra föroreningar som dumpades i floden riskerade att hamna i sjön som också är stadens primära dricksvattenkälla.
Dåtidens tjänstemän bestämde sig för att göra något anmärkningsvärt. De vände på flodens flöde, så att avloppsvatten och föroreningar inte skulle rinna ut direkt i sjön.
”MWRD:s omriktning av Chicagofloden år 1900 anses vara en av de största ingenjörsbedrifterna i historien”, säger Allison Fore, ledare för offentliga och mellanstatliga frågor på Metropolitan Water Reclamation District (MWRD) för Greater Chicago. ”Det gjorde vår region till en hälsosammare och tryggare plats att bo i och etablerade Chicago som en blomstrande metropol.”
SE EN DETALJERAD KARTA ÖVER TARP
Ett av huvudmålen med TARP är att hantera de påfrestningar som ett sekel av utveckling har orsakat det system som designades när Chicago började växa. ”Under det tidiga 1900-talet byggde Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago stora avledningsavlopp för att omdirigera avloppen till nybyggda reningsverk”, berättar Allison. ”Systemet funkar bra vid torrt väder men avledningsavloppen och reningsverken riskerar att överskrida sin maxkapacitet vid kraftigt regn och det resulterar i att avloppen svämmar över. På 1960-talet svämmade avloppen i Chicago-området över till Chicagofloden under mer än 100 dagar om året.”
Lösningen var att lansera TARP-projektet som fick sitt officiella godkännande år 1972.
Banbrytande teknik
Tekniken bakom TARP är ett system med stora tunnlar och enorma reservoarer utformade för att samla upp överflöde vid regnväder, och detta pumpas in i ett av systemens sju reningsverk där det renas. Enorma är ingen överdrift.
”Du kan stapla tolv Soldier Field-arenor inuti Thornton Composite Reservoir och mer än elva stycken inuti McCook Reservoir”, säger Allison (Soldier Field är Chicago Bears hemmaarena). ”När den är färdig kommer McCook Reservoir att vara den största kombinerade avloppsreservoaren av sitt slag i världen.”
TARP-systemet består av fyra stora tunnlar och tre reservoarer som utformats för att förvara vatten tills det kan behandlas på reningsverken. När det är färdigt kommer systemet ha en vattenlagringskapacitet på 75 miljoner kubikmeter.
Hur går TARP-teamet tillväga för att bygga ett så stort vattenreningssystem?
Enligt Allison Fore så börjar allt med kalksten. Hon beskriver hur byggprocessen hanterades för den nyligen färdigställda McCook Reservoir:
”Reservoaren byggdes ur sten som är mer än 400 miljoner år gammal”, säger hon. ”För att täta marken runt hela reservoaren installerar vi dubbelradiga injekteringsskärmar. Totalt 600 kilometer hål borrades in i stenen till ett djup på 91 meter i en 15-gradig vinkel vid McCook, och de fylldes sedan i etapper från botten och upp med injekteringsbruk under tryck. Injekteringsbruket går in i alla sprickor i bergmassan för att minska genomträngligheten. Injekteringsskärmen fogas samman till ett nästan ogenomträngligt naturligt lager av skiffer som förhindrar att vatten läcker ut från botten av reservoaren.”
Att skapa så här stora reservoarer genererar enorma överskott av kalksten som TARP-teamet använder för olika typer av byggprojekt i hela Chicago-området, samt för två konstgjorda kullar i ett lokalt skogsreservat.
På grund av dess oöverträffade omfattning har TARP blivit en modell för städer i hela USA och runt om i världen, inklusive nya projekt i London, Singapore och Wien. Men som Allison påpekar: ”att vara först och störst har sina nackdelar eftersom det inte finns några ritningar att följa. Vi måste ta oss an oöverträffad nederbörd i intensiva och frekventa skurar.”
Utmaningar med extremväder
Eftersom extremväder blir allt vanligare har TARP-ingenjörerna brottats med utmaningen att designa ett system som kan stödja översvämningscykler som är ännu mer dramatiska.
”Klimatförändringarna förändrar den hydrologiska cykeln vilket leder till förändringar i nederbördens mängd, timing, form och intensitet”, säger Allison. ”Eftersom byrån ansvarar för att hantera både regionalt dagvatten och avloppsvatten, och att skydda vår dricksvattenförsörjning och våra vattenvägar, så är det en hisnande utmaning – men TARP har varit ett avgörande verktyg i kampen mot klimatförändringarna. Det har en enorm inverkan på vår livskvalitet med varje storm som kommer och går.”
TARP-anläggningar har redan minskat översvämningsgraden i staden och samlat in överflödet som orsakats av flera stormar som inträffat nyligen.
”McCook Reservoir och de två angränsande tunnelsystemen har redan förhindrat att mer än 454 miljoner kubikmeter blandat dagvatten och avloppsvatten flödar över till vattenvägar under de första tre åren i drift”, säger Allison. ”De andra två systemen i bassängerna Clumet och Kirie WRP har praktiskt taget eliminerat översvämningar av avloppsvatten i sina serviceområden sedan de färdigställdes 2015 respektive 1998. Om vi inte hade systemen på plats skulle miljarder liter vatten i dessa tunnlar och reservoarer ha svämmat över till källare och gator eller förorenat våra vattenvägar.”
Allison Fore berättar att TARP-teamet har utvecklat flera strategier för att förbereda staden på att minska frekvensen av överflödande avloppsvatten, och detta innefattar bland annat investeringar i över 200 projekt inriktade på att minska antalet översvämningar.
”Vi föregriper framtida stormar genom att öka våra resurser för dagvattenhantering, utveckla masterplaneringsstudier för att rusta för framtiden, utöka partnerskap och program, uppdatera och implementera policyer och investera i hundratals nya projekt för att hantera inflödet av dagvatten”, säger hon. ”Även om vi inte har sett den fulla effekten av klimatförändringarna ännu så beslutade MWRD att planera för klimatförändringar för att säkerställa att man kan fortsätta tillhandahålla pålitlig avloppsrening och dagvattenhantering av hög kvalitet, samtidigt som vi minskar vårt koldioxidavtryck. Vi kan inte veta hur stora och intensiva framtida stormar kommer att vara, men vi kan planera för dem.”
