Un dique ( / ˈl ɛ v i / ) , [1] [2] dique ( inglés americano ), dique ( inglés de la Commonwealth ), terraplén , banco de inundación o banco de parada es una estructura utilizada para evitar que el curso de los ríos cambie y para proteger contra inundaciones la zona colindante con el río o la costa. Suele ser de tierra y suele discurrir paralelo al curso de un río en su llanura aluvial o a lo largo de costas bajas. [3]
Los diques pueden ser estructuras de cresta naturales que se forman junto a la orilla de un río o ser un relleno [4] o un muro [5] construido artificialmente que regula los niveles del agua. Sin embargo, los diques pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. [6] Los muros de contención son una alternativa más limitada.
Las civilizaciones antiguas del valle del Indo , el antiguo Egipto, Mesopotamia y China construyeron diques. Hoy en día, se pueden encontrar diques en todo el mundo, y las fallas de los diques debido a la erosión u otras causas pueden ser desastres importantes, [7] como las catastróficas fallas de los diques de 2005 en el Gran Nueva Orleans que ocurrieron como resultado del huracán Katrina .
Los hablantes de inglés americano utilizan la palabra levee , de la palabra francesa levée (del participio pasado femenino del verbo francés palanca , 'levantar'). Se originó en Nueva Orleans unos años después de la fundación de la ciudad en 1718 y luego fue adoptado por los angloparlantes. [8] El nombre deriva de la característica de que las crestas del dique se elevan más que el canal y las llanuras aluviales circundantes.
La palabra moderna dique o dique probablemente deriva de la palabra holandesa dijk , y la construcción de diques está bien atestiguada ya en el siglo XI. El Westfriese Omringdijk de 126 kilómetros de largo (78 millas) , terminado en 1250, se formó conectando diques más antiguos existentes. El cronista romano Tácito menciona que los rebeldes bátavos perforaron diques para inundar sus tierras y proteger su retirada (70 d.C. ). [9] La palabra dijk originalmente indicaba tanto la trinchera como el banco . Es muy paralelo al verbo inglés cavar . [10]
En anglosajón , la palabra dic ya existía y se pronunciaba como dick en el norte de Inglaterra y como foso en el sur. Al igual que en holandés, el origen inglés de la palabra radica en cavar una zanja y formar un banco con tierra levantada a su lado. Esta práctica ha significado que el nombre pueda darse tanto a la excavación como al banco. Así, Offa's Dyke es una estructura combinada y Car Dyke es una trinchera, aunque alguna vez también tuvo bancos elevados. En las Midlands inglesas y East Anglia , y en los Estados Unidos, un dique es lo que es una zanja en el sur de Inglaterra, un marcador de límites de propiedad o un canal de drenaje. Cuando lleva un arroyo, se le puede llamar dique de circulación, como en Rippingale Running Dike , que conduce el agua desde el desagüe de captación , Car Dyke, hasta el desagüe de cuarenta pies sur en Lincolnshire (TF1427). El Weir Dike es un dique de inmersión en Bourne North Fen , cerca de Twenty y junto al río Glen , Lincolnshire . En Norfolk y Suffolk Broads , un dique puede ser una zanja de drenaje o un canal artificial estrecho que sale de un río o ancho para acceso o amarre; algunos diques más largos reciben el nombre, por ejemplo, Candle Dyke. [11]
En algunas partes de Gran Bretaña , particularmente en Escocia y el norte de Inglaterra , un dique puede ser un muro de campo, generalmente hecho con piedra seca .
El objetivo principal de los diques artificiales es evitar la inundación del campo adyacente y frenar los cambios de curso natural en una vía fluvial para proporcionar rutas marítimas confiables para el comercio marítimo a lo largo del tiempo; también limitan el flujo del río, lo que resulta en un flujo de agua mayor y más rápido. Los diques se encuentran principalmente a lo largo del mar, donde las dunas no son lo suficientemente fuertes, a lo largo de ríos para protegerse contra grandes inundaciones, a lo largo de lagos o pólderes . Además, se han construido diques con el propósito de implorar o como límite para un área de inundación. Esto último puede ser una inundación controlada por el ejército o una medida para evitar la inundación de un área más grande rodeada de diques. También se han construido diques como límites de campos y como defensas militares . Se puede encontrar más información sobre este tipo de diques en el artículo sobre muros de piedra seca .
Los diques pueden ser movimientos de tierra permanentes o construcciones de emergencia (a menudo de sacos de arena ) construidas apresuradamente en caso de emergencia por inundación.
Algunos de los primeros diques fueron construidos por la civilización del valle del Indo (en Pakistán y el norte de la India alrededor del año 2600 a. C.), de la que dependía la vida agraria de los pueblos harappa. [12] Los diques también se construyeron hace más de 3.000 años en el antiguo Egipto , donde se construyó un sistema de diques a lo largo de la margen izquierda del río Nilo durante más de 1.000 kilómetros (600 millas), que se extiende desde la moderna Asuán hasta el delta del Nilo en el costas del Mediterráneo . Las civilizaciones mesopotámicas y la antigua China también construyeron grandes sistemas de diques. [13] Debido a que un dique es tan fuerte como su punto más débil, la altura y los estándares de construcción deben ser consistentes a lo largo de su longitud. Algunas autoridades han argumentado que esto requiere una autoridad gobernante fuerte para guiar el trabajo y puede haber sido un catalizador para el desarrollo de sistemas de gobierno en las primeras civilizaciones. Sin embargo, otros señalan evidencia de obras de tierra de control del agua a gran escala, como canales y/o diques, que datan de antes del Rey Escorpión en el Egipto predinástico , durante el cual el gobierno estaba mucho menos centralizado.
Otro ejemplo de dique histórico que protegía la creciente ciudad-estado de Mēxihco-Tenōchtitlan y la vecina ciudad de Tlatelōlco, se construyó a principios del siglo XV, bajo la supervisión del tlahtoani del altepetl Texcoco, Nezahualcóyotl. Su función era separar las aguas salobres del lago de Texcoco (ideal para la técnica agrícola Chināmitls ) del agua dulce potable que abastecía a los asentamientos. Sin embargo, después de que los europeos destruyeron Tenochtitlán, el dique también fue destruido y las inundaciones se convirtieron en un problema importante, lo que provocó que la mayor parte del lago fuera drenado en el siglo XVII.
Los diques generalmente se construyen apilando tierra sobre una superficie nivelada y despejada. Amplias en la base, se estrechan hasta llegar a una parte superior nivelada, donde se pueden colocar terraplenes temporales o sacos de arena. Debido a que la intensidad de la descarga de inundaciones aumenta en los diques de ambas orillas de los ríos , y debido a que los depósitos de sedimentos elevan el nivel de los lechos de los ríos , la planificación y las medidas auxiliares son vitales. Las secciones a menudo están alejadas del río para formar un canal más ancho, y las cuencas de los valles inundables se dividen por múltiples diques para evitar que una sola brecha inunde un área grande. Un dique hecho de piedras colocadas en hileras horizontales con un lecho de césped fino entre cada una de ellas se conoce como spetchel .
Los diques artificiales requieren una ingeniería sustancial. Su superficie debe protegerse de la erosión, por lo que se plantan con vegetación como el pasto Bermuda para unir la tierra. En el lado terrestre de los diques altos, generalmente se agrega una terraza baja de tierra conocida como banqueta como otra medida anti-erosión. Del lado del río, la erosión provocada por fuertes olas o corrientes presenta una amenaza aún mayor para la integridad del dique. Los efectos de la erosión se contrarrestan plantando vegetación adecuada o instalando piedras, cantos rodados, esteras pesadas o revestimientos de hormigón . Se construyen zanjas separadas o tejas de drenaje para garantizar que los cimientos no se encharquen.
Se han construido destacados sistemas de diques a lo largo del río Mississippi y el río Sacramento en los Estados Unidos , y el río Po , el Rin , el río Mosa , el Ródano , el Loira , el Vístula , el delta formado por el Rin, el Mosa/Mosa y el Escalda en los Países Bajos y el Danubio en Europa . Durante el período de los Reinos Combatientes de China , los Qin construyeron el sistema de riego de Dujiangyan como un proyecto de conservación del agua y control de inundaciones. La infraestructura del sistema está ubicada en el Minjiang ( chino :岷江; pinyin : Mínjiāng ), que es el afluente más largo del río Yangtze , en Sichuan , China .
El sistema de diques de Mississippi representa uno de los sistemas de este tipo más grandes que se encuentran en el mundo. Comprende más de 5.600 km (3.500 millas) de diques que se extienden unos 1.000 km (620 millas) a lo largo del Mississippi, desde Cape Girardeau , Misuri , hasta el delta del Mississippi . Fueron iniciados por los colonos franceses en Luisiana en el siglo XVIII para proteger la ciudad de Nueva Orleans . [14] Los primeros diques de Luisiana tenían unos 90 cm (3 pies) de altura y cubrían una distancia de unos 80 km (50 millas) a lo largo de la orilla del río. [14] El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., junto con la Comisión del Río Mississippi, extendió el sistema de diques a partir de 1882 para cubrir las orillas del río desde Cairo, Illinois, hasta la desembocadura del delta del Mississippi en Luisiana. [14] A mediados de la década de 1980, habían alcanzado su extensión actual y tenían un promedio de 7,3 m (24 pies) de altura; Algunos diques de Mississippi tienen una altura de hasta 15 m (50 pies). Los diques de Mississippi también incluyen algunos de los diques individuales continuos más largos del mundo. Uno de esos diques se extiende hacia el sur desde Pine Bluff , Arkansas , por una distancia de unos 610 km (380 millas). El alcance y la escala de los diques del Mississippi a menudo se han comparado con la Gran Muralla China . [15]
El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos (USACE) recomienda y apoya la tecnología de confinamiento celular (geoceldas) como una mejor práctica de gestión. [16] Se presta especial atención a la cuestión de la erosión de la superficie, la prevención de desbordes y la protección de la cresta del dique y la pendiente aguas abajo. El refuerzo con geoceldas proporciona fuerza de tracción al suelo para resistir mejor la inestabilidad.
Los diques artificiales pueden provocar una elevación del lecho natural del río con el tiempo; Que esto suceda o no y con qué rapidez, depende de diferentes factores, uno de ellos es la cantidad y tipo de carga del lecho de un río. Los ríos aluviales con intensas acumulaciones de sedimentos tienden a este comportamiento. Se encuentran ejemplos de ríos en los que los diques artificiales condujeron a una elevación del lecho del río, incluso hasta un punto en el que el lecho del río es más alto que la superficie del terreno adyacente detrás de los diques, en el río Amarillo en China y el Mississippi en los Estados Unidos.
Los diques son muy comunes en las marismas que bordean la Bahía de Fundy en Nuevo Brunswick y Nueva Escocia , Canadá . A los acadianos que se asentaron en la zona se les puede atribuir la construcción original de muchos de los diques de la zona, creados con el fin de cultivar las fértiles marismas. Estos diques se conocen como diques. Están construidos con compuertas con bisagras que se abren con la marea baja para drenar el agua dulce de las marismas agrícolas y se cierran con la marea alta para evitar que el agua de mar entre detrás del dique. Estas compuertas se llaman " aboiteaux ". En el Lower Mainland alrededor de la ciudad de Vancouver , Columbia Británica , hay diques (conocidos localmente como diques, y también conocidos como "el malecón") para proteger las tierras bajas en el delta del río Fraser , particularmente la ciudad de Richmond . en la isla Lulú . También hay diques para proteger otros lugares que se han inundado en el pasado, como el Pitt Polder, los terrenos adyacentes al río Pitt y otros ríos afluentes.
Los diques de prevención de inundaciones costeras también son comunes a lo largo de la costa interior detrás del Mar de Wadden , un área devastada por muchas inundaciones históricas. [17] Así, los pueblos y los gobiernos han erigido sistemas de diques de protección contra inundaciones cada vez más grandes y complejos para detener el mar incluso durante las inundaciones tormentosas. Los mayores de ellos son los enormes diques en los Países Bajos , que han ido más allá de la mera defensa contra las inundaciones, ya que han recuperado agresivamente tierras que se encuentran por debajo del nivel medio del mar. [18]
Estas estructuras hidráulicas típicamente artificiales están situadas para proteger contra la erosión. Por lo general, se colocan en ríos aluviales perpendiculares o en ángulo a la orilla del canal o al revestimiento , [19] y se usan ampliamente a lo largo de las costas. Hay dos tipos comunes de diques de espolón, permeables e impermeables, dependiendo de los materiales utilizados para construirlos.
Los diques naturales comúnmente se forman alrededor de ríos y arroyos de tierras bajas sin intervención humana. Son crestas alargadas de lodo y/o limo que se forman en las llanuras aluviales del río inmediatamente adyacentes a las orillas cortadas. Al igual que los diques artificiales, actúan para reducir la probabilidad de inundaciones en las llanuras aluviales.
La deposición de diques es una consecuencia natural de la inundación de ríos serpenteantes que transportan altas proporciones de sedimentos suspendidos en forma de arenas finas, limos y lodos. Debido a que la capacidad de carga de un río depende en parte de su profundidad, los sedimentos del agua que se encuentran sobre las orillas inundadas del canal ya no son capaces de mantener en suspensión la misma cantidad de sedimentos finos que el vaguado principal . Los sedimentos extrafinos se depositan rápidamente en las zonas de la llanura aluvial más cercanas al canal. En un número significativo de inundaciones, esto eventualmente resultará en la formación de crestas en estas posiciones y reducirá la probabilidad de nuevas inundaciones y episodios de construcción de diques. [20]
Si la agradación continúa ocurriendo en el canal principal, esto hará que sea más probable que los diques se desborden nuevamente y los diques puedan continuar acumulándose. En algunos casos, esto puede dar como resultado que el lecho del canal eventualmente se eleve por encima de las llanuras aluviales circundantes, encerrado únicamente por los diques que lo rodean; un ejemplo es el río Amarillo en China , cerca del mar, donde los barcos oceánicos parecen navegar muy por encima de la llanura en el río elevado. [21]
Los diques son comunes en cualquier río con una alta fracción de sedimentos suspendidos y, por lo tanto, están íntimamente asociados con canales serpenteantes , que también es más probable que ocurran cuando un río transporta grandes fracciones de sedimentos suspendidos. Por razones similares, también son comunes en los arroyos de marea, donde las mareas traen grandes cantidades de limos y lodos costeros. Las mareas altas de primavera provocarán inundaciones y provocarán la formación de diques.
Tanto los diques naturales como los artificiales pueden fallar de varias maneras. Los factores que causan fallas en los diques incluyen desbordamiento, erosión, fallas estructurales y saturación de diques. La más frecuente (y peligrosa) es la rotura de un dique . Aquí, una parte del dique en realidad se rompe o se erosiona, dejando una gran abertura para que el agua inunde la tierra que de otro modo estaría protegida por el dique. Una brecha puede ser una falla repentina o gradual, causada ya sea por erosión de la superficie o por debilidad del subsuelo en el dique. Una brecha puede dejar un depósito de sedimento en forma de abanico que se irradia desde la brecha, lo que se describe como una extensión de grieta . En los diques naturales, una vez que se ha producido una brecha, la brecha en el dique permanecerá hasta que se rellene nuevamente mediante procesos de construcción de diques. Esto aumenta las posibilidades de que se produzcan futuras infracciones en el mismo lugar. Las brechas pueden ser la ubicación de cortes de meandros si la dirección del flujo del río se desvía permanentemente a través de la brecha.
A veces se dice que los diques fallan cuando el agua supera la cresta del dique. Esto provocará inundaciones en las llanuras aluviales, pero como no daña el dique, tiene menos consecuencias en futuras inundaciones.
Entre los diversos mecanismos de falla que causan rupturas en los diques, la erosión del suelo es uno de los factores más importantes. Predecir la erosión del suelo y la generación de socavación cuando ocurre el desbordamiento es importante para diseñar diques y muros contra inundaciones estables . Se han realizado numerosos estudios para investigar la erosionabilidad de los suelos. Briaud et al. (2008) [22] utilizaron la prueba del Aparato de Función de Erosión (EFA) para medir la erosionabilidad de los suelos y luego, utilizando el software Chen 3D, se realizaron simulaciones numéricas en el dique para conocer los vectores de velocidad en el agua desbordante y la socavación generada. cuando el agua desbordada incide en el dique. Al analizar los resultados de la prueba EFA, se desarrolló una tabla de erosión para categorizar la erosionabilidad de los suelos. Hughes y Nadal en 2009 [23] estudiaron el efecto de la combinación del desbordamiento de las olas y el desbordamiento de las marejadas ciclónicas sobre la erosión y la generación de socavación en los diques. El estudio incluyó parámetros hidráulicos y características del flujo, como el espesor del flujo, los intervalos de las olas y el nivel de oleaje sobre la corona del dique al analizar el desarrollo de la socavación. Según las pruebas de laboratorio, se derivaron correlaciones empíricas relacionadas con la descarga promedio de desbordamiento para analizar la resistencia del dique contra la erosión. Estas ecuaciones sólo podrían ajustarse a la situación, de manera similar a las pruebas experimentales, mientras que pueden dar una estimación razonable si se aplican a otras condiciones.
Osouli et al. (2014) y Karimpour et al. (2015) realizaron modelos físicos a escala de laboratorio de diques para evaluar la caracterización de la puntuación de diferentes diques debido al desbordamiento de los muros de contención. [24] [25]
Otro enfoque aplicado para prevenir fallas de diques es la tomografía de resistividad eléctrica (ERT). Este método geofísico no destructivo puede detectar con antelación zonas críticas de saturación en terraplenes. Por lo tanto, la ERT puede usarse para monitorear fenómenos de filtración en estructuras de tierra y actuar como un sistema de alerta temprana, por ejemplo, en partes críticas de diques o terraplenes. [26]
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