Una presa de detención es una presa construida para capturar la escorrentía superficial y el flujo de agua de un arroyo para regular el flujo de agua en áreas debajo de la presa. [1] Las presas de detención se utilizan comúnmente para reducir los daños causados por las inundaciones o para gestionar el caudal a través de un canal. [2] También se pueden construir presas de detención para reponer el agua subterránea y atrapar sedimentos . [2] Las presas de detención son una de las tres clasificaciones de presas: presas de almacenamiento, presas de desvío y presas de detención. [2] Las presas de almacenamiento almacenan agua durante períodos prolongados para riego , ganado, abastecimiento de agua municipal, recreación y generación de energía hidroeléctrica . Las presas de desvío elevan el nivel del agua para redirigir el agua a un lugar designado. El agua desviada normalmente abastece a los sistemas de riego o embalses . [2]
Propósitos
Las personas construyen presas de detención con fines que incluyen: control de inundaciones , restricción de la tasa de flujo , reabastecimiento de agua subterránea y captura de sedimentos. [2] Las presas de detención son comunes en áreas propensas a inundaciones para el control de inundaciones. Se construye una presa de detención a una altura por encima de la zona propensa a inundaciones. El agua de la inundación se acumula en la cuenca sobre la presa y se libera a un caudal que la zona de inundación y el canal pueden acomodar. Los canales pueden incluir diques, canales, arroyos, tuberías de drenaje y ríos. La cuenca sobre una presa de retención de inundaciones debe permanecer en el nivel de agua más bajo para evitar que se desborde. [2] El desborde es cuando el nivel del agua detrás de la presa excede la altura de la cresta de la presa. [3] La cresta de la presa es el borde superior de la presa. El desborde es causado por inundaciones extremas u olas fuertes. Las fuertes olas pueden ser el resultado de fuertes vientos, deslizamientos de tierra y terremotos. [3] El diseño de la presa de retención debe tener en cuenta la probabilidad de que se produzca un desborde y estar diseñado en consecuencia. Las presas de detención construidas para restringir el caudal regulan la cantidad de agua que se libera en los canales. [2] Las presas de detención utilizadas para reponer el agua subterránea o el agua subterránea retienen la escorrentía superficial para permitir que el suelo absorba el agua. [2] El agua subterránea es agua que se ha drenado en un acuífero debido a la fuerza de la gravedad. Un acuífero son capas de suelos permeables y rocas debajo de la superficie de la tierra que permiten que el agua se acumule entre las rocas y los suelos. [4] Las presas de escombros son un tipo de presa de retención que se usa para recolectar sedimentos y evitar que fluyan hacia áreas donde la acumulación de sedimentos grandes puede ser dañina. [2]
Diseño
Las presas de detención tienen dos diseños básicos. [5] La presa de detención puede estar hecha de hormigón o mampostería, generalmente con una subestructura de refuerzo de metal. La presa estilo concreto o mampostería comúnmente tiene una forma de sección transversal similar a un triángulo rectángulo con la cara inclinada apuntando corriente abajo y la cara perpendicular apuntando corriente arriba. Las presas de detención también se pueden hacer de roca o tierra para formar una presa de estilo terraplén por gravedad. La forma de la sección transversal de una presa estilo terraplén de gravedad de tierra y roca se asemeja mucho a un triángulo lateral igual con los lados en ángulo mirando hacia arriba y hacia abajo. [5] Los diseños modernos de presas de detención incorporan factores de seguridad que tienen en cuenta y compensan la probabilidad de falla. [3]
Diseño de presas de detención de inundaciones
Las presas de detención de inundaciones se utilizan comúnmente como parte de un sistema de detención de aguas pluviales o inundaciones. [6] Los sistemas de detención de inundaciones combinan cuencas de detención, presas de detención y canales para recolectar y regular la escorrentía de manera eficiente. Las instalaciones de detención no solo regulan la cantidad de agua liberada, sino que también controlan la calidad del agua liberada. Los sistemas monitorean la escorrentía para evitar que los contaminantes y los escombros dañen lagos, ríos y humedales. Las presas de detención de inundaciones se construyen metódicamente. Los ingenieros analizan los datos topográficos de las cuencas hidrográficas, los registros hidrológicos y la estructura geológica del área para determinar las ubicaciones más efectivas de las presas de detención de inundaciones. Los datos topográficos de la cuenca, los registros hidrológicos y la estructura geológica analizados muestran la capacidad de almacenamiento potencial, los impactos ambientales y las limitaciones físicas del área. Esto produce modelos que simulan la efectividad de posibles ubicaciones y diseños de presas de detención de inundaciones. El diseño general de una presa de detención de inundaciones tiene una forma de sección transversal de un trapezoide, donde el más largo de los lados paralelos es la base de la presa, y los lados en ángulo miran aguas arriba y aguas abajo. La presa de detención de inundaciones tiene una abertura en la parte superior para liberar el agua de la inundación a una velocidad controlada que los canales de abajo pueden acomodar. Los modelos de presas de retención de inundaciones ayudan a determinar la altura necesaria de la presa y el tamaño de la abertura de desbordamiento para evitar que se desborde. [6]
Desventajas
Las presas de detención pueden causar lesiones y daños si no se construyen y mantienen correctamente. Las presas de retención antiguas y con mantenimiento deficiente pueden representar una amenaza para la confiabilidad porque es posible que no cumplan con los requisitos hidráulicos y de seguridad estructural actuales. [3] Por ejemplo, una presa de retención en un área poblada que no cumple con los requisitos hidráulicos y de seguridad estructural actuales tiene una alta probabilidad de fallar. [7] Si ocurriera una inundación severa, la presa de detención no conforme podría rebasarse y romperse, lo que resultaría en lesiones y daños en el área poblada circundante debajo de la presa de detención. [7]
Ejemplos de
Represas de retención de sedimentos
El área de Fifteenmile Creek, Wyoming, fue señalada por el Departamento del Interior de la Oficina de Administración de Tierras de los Estados Unidos en la década de 1960 porque el área necesitaba un sistema agresivo de control de sedimentos. [8] En el transcurso de 10 años, se gastaron US $ 2 millones para construir 34 presas de retención de sedimentos, 110 embalses y 21 diques esparcidores para manejar el problema de los sedimentos. El sistema de control de sedimentos estaba destinado a reducir la cantidad de sedimentos en suspensión en el río Bighorn. La alta concentración de sedimentos en el río Bighorn se atribuyó en gran parte al drenaje de la erosión de Fifteenmile Creek. El sistema de control estaba destinado a reducir la cantidad de sedimentos en un 25%. Sin embargo, 20 años después de la instalación, se analizó el sistema de control y se descubrió que las presas de retención habían recibido un mantenimiento inadecuado, lo que resultó en una falla en la retención de sedimentos. Además del mantenimiento deficiente, la vida útil de las presas de detención se acortó debido a la ubicación y el clima. Como resultado, las personas que viven aguas abajo del río Bighorn tienen que hacer frente a los efectos del sedimento. Las grandes cantidades de sedimento liberadas por las presas de detención fallidas y el sistema de control han aumentado el costo de filtrar el agua municipal debido al sedimento suspendido en el río Bighorn. Los altos depósitos de sedimentos también han dañado las pesquerías y reducido la cantidad de agua que se puede almacenar en un embalse río abajo. [8]
Represas de detención de inundaciones
En San Antonio, Texas, la presa de detención de Olmos Creek se construyó como presa de detención de inundaciones. [9] A pesar de que el propósito principal de la presa de detención de Olmos Creek era como presa de detención de inundaciones, la presa también actúa como presa de detención de escombros o sedimentos para atrapar contaminantes y evitar que ingresen al suministro de agua regional. La presa de detención de Olmos Creek es única porque está ubicada en un área urbana con una gran llanura aluvial y el área alrededor de la presa de detención se utiliza como área recreativa y para la vida silvestre. Como resultado, la presa de detención de Olmos Creek es una instalación multipropósito que puede manejar grandes inundaciones, atrapar contaminantes y proporcionar un área recreativa y de vida silvestre para la comunidad. [9]
Referencias
- ^ Cleveland, Cutler J .; Morris, Christopher, eds. (2009). Diccionario de energía (ed. Expandido). Oxford: Elsevier. pag. 133. ISBN 978-0080964911.
- ^ a b c d e f g h yo Salidas, David B. (2004). K. Lee Lerner; Brenda Wilmoth Lerner (eds.). The Gale Encyclopedia of Science (Web) (3ª ed.). Detroit: Gale. págs. 1149-1142. ISBN 978-0787675547.
- ^ a b c d Gunindi, M. Engin; Yanmaz, A. Melih (2008). "Evaluación de la fiabilidad superior y los beneficios de una presa de detención de inundaciones" . Revista Canadiense de Ingeniería Civil . 35 (10): 1177+. doi : 10.1139 / L08-052 . Consultado el 15 de febrero de 2013 .
- ^ Brenda Wilmoth Lerner; K. Lee Lerner, eds. (2009). Ciencias ambientales: en contexto (Web) . Detroit: Gale. págs. 396–400 . Consultado el 21 de febrero de 2013 .
- ^ a b Wallace, Jonathan (2005). Carl Mitcham (ed.). Enciclopedia de ciencia, tecnología y ética . Detroit: Macmillan Reference USA. págs. 463–465. ISBN 978-0028658315.
- ^ a b Sí, Chao-Hsien; Labadie, John W. (1997). "Planificación multiobjetivo a nivel de cuencas hidrográficas de los sistemas de detención de aguas pluviales". Revista de Planificación y Gestión de Recursos Hídricos . 123 (6): 336–343. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9496 (1997) 123: 6 (336) .
- ^ a b Singh, Vijay P .; Jain, Sharad K .; Tyagi, Aditya (2007). Análisis de riesgo y confiabilidad: manual para ingenieros civiles y ambientales . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles (ASCE). pag. 672. ISBN 978-0784408919.
- ^ a b Marston, Richard A; Dolan, Lawrence S (1 de diciembre de 1999). "Efectividad de las estructuras de control de sedimentos en relación con los patrones espaciales de pérdida de suelo de tierras altas en una cuenca hidrográfica árida, Wyoming" (PDF) . Geomorfología . 31 (1–4): 313–323. doi : 10.1016 / S0169-555X (99) 00089-6 . ISSN 0169-555X . Consultado el 15 de febrero de 2013 .
- ^ a b Jones Jr., D. Earl; Jones, Jonathan E. (1987). "Delineación y gestión de inundaciones". Revista de Planificación y Gestión de Recursos Hídricos . 123 (7): 228–242. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9496 (1987) 113: 2 (228) .