Los atascos de hielo ocurren cuando una característica topográfica del río hace que se acumule hielo flotante e impida un mayor avance río abajo con la corriente del río. [1] Los atascos de hielo pueden reducir significativamente el flujo de un río y provocar inundaciones río arriba, a veces llamadas presas de hielo . Las inundaciones por atascos de hielo también pueden ocurrir río abajo cuando el atasco se libera en una inundación repentina . En cualquier caso, las inundaciones pueden causar daños a las estructuras en la costa.
Un bloqueo de hielo en un río suele denominarse atasco de hielo, pero a veces presa de hielo . [2] Un atasco de hielo es una obstrucción en un río formada por bloques de hielo. Definido por el Grupo de Trabajo sobre Hidráulica del Hielo de los Ríos de la Asociación Internacional de Investigación Hidráulica (IAHR), un atasco de hielo es una "acumulación estacionaria de hielo fragmentado o frasil que restringe el flujo" en un río o arroyo. El atasco puede crear efectivamente una presa con una acumulación de hielo ancla en el fondo del río. [3] En los ríos, la obstrucción puede ser un cambio de ancho, estructura, curvatura o disminución de la pendiente. [4]
Las inundaciones por acumulación de hielo son menos predecibles y potencialmente más destructivas que las inundaciones en aguas abiertas y pueden producir inundaciones mucho más profundas y rápidas. Las inundaciones por atascos de hielo también pueden ocurrir durante climas helados y pueden dejar grandes trozos de hielo, pero son mucho más localizadas que las inundaciones en aguas abiertas. Los atascos de hielo también dañan la economía al provocar el cierre de instalaciones industriales ribereñas, como las centrales hidroeléctricas, e interferir con el transporte marítimo . Estados Unidos promedia 125 millones de dólares en pérdidas por atascos de hielo al año. [5] [6]
Los atascos de hielo en los ríos generalmente ocurren en la primavera cuando el hielo del río comienza a romperse , pero también pueden ocurrir a principios del invierno durante la congelación . El proceso de desintegración se describe en tres fases: pre-desintegración, desintegración y conducción final. [7] La ruptura previa generalmente comienza con un aumento del caudal del río en primavera, del nivel del agua y de las temperaturas que fracturan el hielo del río y lo separan de la orilla. Los cambios en la altura del río debido a la liberación de presas también pueden afectar la ruptura previa. Durante la ruptura , el hielo en las zonas de rápidos es arrastrado río abajo como un témpano de hielo y puede atascarse en secciones de hielo aún congeladas en aguas tranquilas o contra estructuras en el río como el Puente Honeymoon , destruido en 1938 por un atasco de hielo. . Los atascos más pequeños pueden desprenderse, fluir aguas abajo y formar un atasco más grande. Durante el recorrido final , un gran atasco se desalojará y eliminará los atascos restantes, limpiando el río de hielo en cuestión de horas. Los atascos de hielo generalmente ocurren en primavera, pero pueden ocurrir cuando llega el invierno, cuando la parte río abajo se congela primero. Los atascos por congelación pueden ser mayores porque el hielo es más fuerte y las temperaturas continúan enfriándose, a diferencia de una ruptura de primavera cuando el ambiente se está calentando, pero es menos probable que liberen agua repentinamente. [8]
Pueden ocurrir tres tipos de atascos de hielo naturales: [3]
Los atascos de hielo también se producen en curvas cerradas del río, en objetos construidos por el hombre, como pilares de puentes, y en confluencias . [8]
Una jave es una ola que se genera en un río cuando un atasco de hielo se rompe y libera el agua que se acumuló detrás de él. [9] [10] [11] Esto sucede cuando las fuerzas hidrodinámicas aguas arriba del atasco son suficientes para superar la resistencia interna del atasco o ambas, y las fuerzas que lo mantienen en su lugar. Estos eventos pueden inducir un aumento en el nivel del agua en el rango de decímetros por minuto, con velocidades de 2 a 10 metros por segundo y un aumento en la descarga por un factor de 2,75. [11] [12] La liberación de atascos de mayor tamaño provoca una carrera de hielo , es decir, el flujo aguas abajo de una mezcla de placas de hielo y escombros a una velocidad superior a la del flujo normal del río. [9] [12] A medida que avanza río abajo, la jave disminuye en altura y se frena debido a efectos de fricción (contra el lecho del río y las costas), así como aquellos relacionados con la pendiente del lecho del río. El frente de onda, o borde de ataque, también conocido como "precursor dinámico", luego se aplana. Pueden pasar minutos o semanas antes de que se rompa. Los mecanismos de liberación incluyen la movilización de la capa de hielo aguas abajo que mantenía el atasco en su lugar, la formación de un conducto abierto inmediatamente aguas abajo y el aumento de la descarga . [9] Varios umbrales conocidos (niveles de agua, descarga, tasa de descarga, resistencia lateral, limitaciones de límites y criterio de flexión) pueden proporcionar una indicación de cuándo puede ocurrir tal ruptura. [13]
En el hemisferio norte , los ríos que fluyen hacia el norte tienden a tener más atascos de hielo porque la parte superior, más al sur, se descongela primero y el hielo es arrastrado río abajo hacia la parte norte, aún congelada. Hay tres peligros físicos relacionados con los atascos de hielo. El témpano de hielo puede formar una presa que inunde las zonas aguas arriba del atasco. Esto ocurrió durante la inundación del Río Rojo de 2009 y las inundaciones de Alaska de 2009 . El segundo tipo de peligro ocurre cuando el atasco de hielo se rompe y una oleada repentina de agua atraviesa las áreas inundadas aguas abajo del atasco. Tal aumento ocurrió en el río San Lorenzo en 1848. [14] El tercer peligro es que la acumulación de hielo y el impulso final pueden dañar las estructuras dentro o cerca del río [15] y los barcos en el río.
Los atascos de hielo pueden erosionar el lecho del río, causando daños o beneficios a los hábitats de la vida silvestre y posiblemente daños a las estructuras del río. [5]
Establecer el riesgo de inundación por atascos de hielo implica los siguientes pasos:
Es fundamental comprender la formación de atascos de hielo en los ríos. [16] También son útiles los datos históricos sobre la co-ubicación de formaciones de atascos de hielo.
Esto implica crear perfiles del área, incluidos perfiles de agentes y niveles de agua a lo largo del río. El objetivo es elaborar un mapa de riesgos para el área de estudio.
El riesgo se calcula combinando peligro y vulnerabilidad. La amenaza suele estar asociada con la intensidad, extensión, profundidad y probabilidad de las inundaciones. La vulnerabilidad implica la exposición y susceptibilidad de diferentes tipos de edificios residenciales y comerciales dentro del área de la llanura aluvial o entre períodos específicos de inundaciones.
Los daños se evalúan en términos de daños estructurales y daños al contenido a diferentes profundidades de inundación. Una cierta profundidad puede tener ciertos daños creados por la exposición.
El proceso implica el uso de herramientas de software (posiblemente SIG) para agregar capas de datos, calcular la profundidad de las inundaciones y extrapolar los niveles de agua para los transectos al centro de la ciudad. Los niveles de agua se obtienen a partir de un marco de modelado estocástico para el canal de agua.
Las alertas tempranas de un atasco de hielo incluyen el uso de observadores capacitados para monitorear las condiciones de ruptura y detectores de movimiento del hielo. [8]
La prevención de atascos de hielo se puede lograr mediante
Cuando las inundaciones amenazan la habitación humana, el bloqueo puede eliminarse artificialmente. Se podrá utilizar la voladura de hielo con dinamita , excepto en zonas urbanas, así como otros medios mecánicos [18] como equipos de excavación, o medidas permanentes como estructuras de control de hielo [17] [6] y control de inundaciones . Ocasionalmente, se han utilizado aviones militares para bombardear atascos de hielo con éxito limitado como parte de un esfuerzo por eliminarlos. [19] [20] [21]
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