เหตุใดน้ำท่วมน้ำอ้อยครั้งใหญ่จึงถึงตายได้

เมื่อถังเหล็กที่เต็มไปด้วยกากน้ำตาลแตกในปี 1919 ฟิสิกส์และการละเลยมีส่วนทำให้เกิดอุบัติเหตุน่ากลัวมาก ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 21 ราย

มันเป็นเหมือนพายุที่สมบูรณ์แบบ—ถ้าแปลกประหลาด น่าสะพรึงกลัว และเหนียวมาก—พายุ

ราวๆ มื้อเที่ยงของบ่ายวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2462 ถังกากน้ำตาลขนาดยักษ์ระเบิดเปิดออกในเขตนอร์ทเอนด์ของบอสตัน ของเหลวหนากว่าสองล้านแกลลอนหลั่งไหลออกมาราวกับคลื่นสึนามิ ด้วยความเร็วถึง 35 ไมล์ต่อชั่วโมง กากน้ำตาลท่วมถนน อาคารพังยับเยิน และม้าติดอยู่ในเหตุการณ์ที่ทำให้มีผู้เสียชีวิต 21 รายและบาดเจ็บอีก 150 ราย กลิ่นกากน้ำตาลคงอยู่นานหลายสิบปี

หนึ่งร้อยปีต่อมา การวิเคราะห์ได้ระบุปัจจัยจำนวนหนึ่งที่รวมกันเพื่อทำให้หายนะกลายเป็นหายนะ ซึ่งรวมถึงเหล็กที่มีข้อบกพร่อง การกำกับดูแลด้านความปลอดภัย อุณหภูมิอากาศที่ผันผวน และหลักการของพลศาสตร์ของไหล

ผลลัพธ์ได้ทำลายล้าง

Mark Rossow วิศวกรโยธาและศาสตราจารย์กิตติคุณจาก Southern Illinois University ใน Edwardsville กล่าวว่า “อันดับแรก คุณหัวเราะเยาะ จากนั้นคุณก็อ่านเรื่องนี้ และมันก็แย่มาก” Mark Rossow วิศวกรโยธาและศาสตราจารย์กิตติคุณจาก Southern Illinois University ใน Edwardsville กล่าว

อ่านเพิ่มเติม: น้ำท่วมใหญ่ของกากน้ำตาลปี 1919

รายงานข่าวรวมถึงการเก็งกำไรเกี่ยวกับการหมักที่สร้างแรงดันภายในถังมากเกินไป บางคนตำหนิพวกอนาธิปไตยที่วางระเบิด “ทฤษฎีการระเบิดเป็นที่โปรดปรานของผู้เชี่ยวชาญ” หนังสือพิมพ์บอสตันอีฟนิงโกลบรายงาน การพิจารณาคดีที่ดำเนินมายาวนานหลายปีและรวบรวมข้อมูลจากพยานผู้เชี่ยวชาญหลายพันคน สร้างคำให้การที่ขัดแย้งกัน 20,000 หน้า

ในที่สุด US Industrial Alcohol ซึ่งเป็นบริษัทที่เป็นเจ้าของถังน้ำมัน ก็ถูกพบว่าต้องรับผิด แม้ว่าจะมีคำถามมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงก็ตาม

โครงสร้างถังเหล็กมีข้อบกพร่อง

การตรวจสอบล่าสุดชี้ให้เห็นถึงปัญหาพื้นฐานหลายประการเกี่ยวกับโครงสร้างของรถถัง ออกแบบมาเพื่อเก็บของเหลว 2.5 ล้านแกลลอน โดยวัดได้สูง 50 ฟุตและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 90 ฟุต แต่ผนังเหล็กซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 0.67 นิ้วที่ด้านล่างจนถึง 0.31 นิ้วที่ด้านบนนั้นบางเกินไปที่จะรองรับน้ำหนักของกากน้ำตาลเต็มถัง พบการวิเคราะห์ในปี 2014 โดย Ronald Mayville วิศวกรโครงสร้างอาวุโสในการให้คำปรึกษาของแมสซาชูเซตส์ บริษัทของ Simpson, Gumpertz & Heger

การออกแบบหมุดย้ำที่มีข้อบกพร่องเป็นปัญหาอีกประการหนึ่ง ตามการวิเคราะห์ของ Mayville และความเค้นสูงเกินไปบนรูหมุดย้ำ ซึ่งเกิดรอยแตกในครั้งแรก ถึงแม้ว่ากากน้ำตาลจะถูกเทลงในภาชนะ 29 ครั้ง แต่การเติมนั้นมีเพียงสี่ครั้งเท่านั้นที่มีความจุใกล้เคียง การสิ้นสุดครั้งที่สี่เกิดขึ้นสองวันก่อนเกิดภัยพิบัติ เมื่อเรือลำหนึ่งมาจากเปอร์โตริโกซึ่งบรรทุกกากน้ำตาล 2.3 ล้านแกลลอน เมื่อถึงจุดนั้น แท็งก์บรรจุกากน้ำตาลเพียงพอสำหรับเติมสระว่ายน้ำขนาดโอลิมปิก 3.5 สระ

Rossow กล่าวว่าทั้งความหนาและหมุดย้ำไม่เพียงพอเป็นสัญญาณของความประมาทเลินเล่อ และวิศวกรโครงสร้างก็รู้ดีในขณะนั้น แต่ถังถูกสร้างขึ้นอย่างรวดเร็วในฤดูหนาวปี 1915 เพื่อตอบสนองความต้องการแอลกอฮอล์ในอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถกลั่นจากกากน้ำตาลและขายให้กับบริษัทอาวุธ ซึ่งใช้ทำไดนาไมต์และวัตถุระเบิดอื่นๆ เพื่อใช้ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง

และแทนที่จะตรวจสอบถังและเติมน้ำก่อนเพื่อทดสอบข้อบกพร่อง USIA จะเพิกเฉยต่อสัญญาณเตือนทั้งหมด ซึ่งรวมถึงเสียงคร่ำครวญทุกครั้งที่เติม นอกจากนี้ยังมีรอยแตกที่เห็นได้ชัด ก่อนที่ถังจะเป่า เด็กๆ จะนำถ้วยมาเติมกากน้ำตาลหวานที่หยดออกมา

“เมื่อคนงานนำเศษเหล็กจริง ๆ จากผนังถังเข้าไปในห้องทำงานของเหรัญญิกเพื่อเป็นหลักฐานถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้น” Rossow เขียนในการวิเคราะห์ในปี 2558 “เขาตอบว่า ‘ฉันไม่รู้ว่าคุณต้องการให้ฉันทำอะไร รถถังยังคงยืนอยู่’”

สิ่งที่วิศวกรไม่ทราบในขณะนั้น Rossow กล่าวคือเหล็กผสมกับแมงกานีสน้อยเกินไป ทำให้มีอุณหภูมิการเปลี่ยนภาพสูง ทำให้โลหะเปราะเมื่อเย็นลงต่ำกว่า 59°F อุณหภูมิอากาศในวันที่เกิดภัยพิบัติอยู่ที่ประมาณ 40 องศาฟาเรนไฮต์ ความเปราะบางของมันอาจเป็นฟางเส้นสุดท้าย

“มีผู้กระทำผิดจำนวนมาก” Rossow กล่าว เขาเสริมว่าข้อบกพร่องที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับเรือ Liberty ในยุคแรกๆ ที่ สร้างโดยสหรัฐฯ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง

คลื่นลูกแรกของกากน้ำตาลเคลื่อนตัวเร็วอย่างน่าสยดสยอง

นิโคล ชาร์ป วิศวกรการบินและอวกาศในเดนเวอร์ และผู้เขียนFYFDซึ่งเป็นเว็บไซต์ของไหลพลศาสตร์กล่าวว่าเมื่อประตูระบายน้ำเปิดออก หลักการของพลศาสตร์ของไหลได้รวมปัญหาเข้าด้วยกัน เธอเริ่มสนใจเรื่องน้ำอ้อยหลังจากช่วยสอนในชั้นเรียนที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ซึ่งกลุ่มนักศึกษาระดับปริญญาตรีได้สร้างแบบจำลองของงานขึ้น พวกเขาปล่อยถังน้ำเชื่อมข้าวโพดลงในกระดาษแข็งขนาดเล็กบอสตัน และใช้กล้องความเร็วสูงเพื่อบันทึกสิ่งที่เกิดขึ้น

“ฉันมองดูขณะที่น้ำเชื่อมข้าวโพดกลืนตุ๊กตาตัวเล็กๆ” ชาร์ปกล่าว “มันเหมือนกับว่าคลื่นสึนามิกระทบคุณ มันทำให้ฉันต้องการมองเข้าไปในฟิสิกส์ของอุบัติเหตุ”

เธอรู้สึกทึ่งเป็นพิเศษกับรายงานว่ากากน้ำตาลไหลเร็วแค่ไหน กากน้ำตาลซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ 1.5 เท่า เทลงช้าอย่างฉาวโฉ่ แต่ในน้ำท่วม น้ำอ้อย—ซึ่งเป็นของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวโทเนียน เช่น ซอสมะเขือเทศหรือยาสีฟัน—จะเคลื่อนที่เป็นกระแสแรงโน้มถ่วง เหมือนกับโคลนถล่ม หิมะถล่ม หรือลาวาไหล จากคุณสมบัติของกากน้ำตาล การคำนวณของ Sharp ยืนยันว่าคลื่นเริ่มต้นสามารถเคลื่อนที่ได้เร็วถึง 35 ไมล์ต่อชั่วโมง

อุณหภูมิอ่อน ตามด้วยเหยื่อที่ติดความเย็นในของเหลว

สภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยในวันนั้นอาจช่วยให้กากน้ำตาลแพร่กระจายออกไปได้ประมาณสองช่วงตึก คืนนั้นสภาพเลวร้ายลงมากเมื่ออุณหภูมิลดลง ทำให้ของเหลวมีความหนืดมากขึ้น 

อาคารที่พังถล่มทับแล้ว เหยื่อบางรายก็ติดอยู่ในกากน้ำตาล ของเหลวนั้นลึกหนึ่งฟุตในบางสถานที่ มีผู้เสียชีวิตอย่างน้อย 1 คนจากอาการขาดอากาศหายใจหลังจากเกิดอุบัติเหตุ ชาร์ปกล่าว ความพยายามในการกู้ภัยน่าจะง่ายกว่านี้ เธอคาดเดา ถ้าอุบัติเหตุเกิดขึ้นในเดือนกรกฎาคมและกากน้ำตาลสามารถแพร่กระจายออกไปไกลจากถังได้

มีวิทยาศาสตร์มากมายที่จะอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นในน้ำท่วมกากน้ำตาล Rossow ผู้วิเคราะห์การถล่มของอาคารและกรณีศึกษาอื่นๆ ในท้ายที่สุด เพื่อทำความเข้าใจว่าภัยพิบัติทางวิศวกรรมเป็นผลมาจากความประมาทเลินเล่อในท้ายที่สุด 

“หลายๆ อย่างที่ฉันได้ดูมานั้นไม่ได้เกี่ยวข้องกับการขาดความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากพอๆ กับการขาดความรับผิดชอบของผู้รับผิดชอบ” เขากล่าว “มันเป็นประเด็นทางจริยธรรม มากกว่าที่จะเข้าใจวิทยาศาสตร์”

หน้าแรก