Una presa es una barrera que detiene o restringe el flujo de agua superficial o de corrientes subterráneas. Los embalses creados por las presas no solo suprimen las inundaciones, sino que también proporcionan agua para actividades como el riego , el consumo humano , el uso industrial , la acuicultura y la navegabilidad . La energía hidroeléctrica se utiliza a menudo junto con las presas para generar electricidad. Una presa también se puede utilizar para recoger o almacenar agua que se puede distribuir uniformemente entre ubicaciones. Las presas generalmente cumplen el propósito principal de retener agua, mientras que otras estructuras como compuertas o diques (también conocidos como diques ) se utilizan para gestionar o prevenir el flujo de agua en regiones terrestres específicas.
La palabra presa se remonta al inglés medio , [1] y antes de eso, al holandés medio , como se ve en los nombres de muchas ciudades antiguas, [2] como Ámsterdam y Róterdam .
En Mesopotamia y Oriente Medio se construyeron antiguas presas para controlar el agua. La presa más antigua conocida es la presa de Jawa en Jordania , que data del año 3000 a. C. Los egipcios también construyeron presas, como la presa de Sadd-el-Kafara, para controlar las inundaciones. En la India actual, Dholavira tenía un intrincado sistema de gestión del agua con 16 embalses y presas. La Gran Presa de Marib en Yemen, construida entre 1750 y 1700 a. C., fue una maravilla de la ingeniería, y Eflatun Pinar, una presa hitita y templo de manantial en Turquía, data de los siglos XV y XIII a. C. La presa de Kallanai en el sur de la India, construida en el siglo II d. C., es una de las estructuras de regulación del agua más antiguas que aún se encuentran en uso.
Los ingenieros romanos construyeron presas con técnicas y materiales avanzados, como mortero hidráulico y hormigón romano, que permitieron la construcción de estructuras de mayor tamaño. Introdujeron las presas de embalse, las presas de arco-gravedad, las presas de arco, las presas de contrafuerte y las presas de arco múltiple. En Irán, las presas de puente se utilizaron para la generación de energía hidroeléctrica y para la elevación de agua.
Durante la Edad Media, en los Países Bajos se construyeron presas para regular los niveles de agua y evitar la intrusión del mar. En el siglo XIX, se construyeron presas de arco a gran escala en todo el Imperio Británico, lo que marcó un avance en las técnicas de ingeniería de presas. La era de las grandes presas comenzó con la construcción de la presa baja de Asuán en Egipto en 1902. La presa Hoover, una enorme presa de gravedad de arco de hormigón, se construyó entre 1931 y 1936 en el río Colorado. En 1997, se estimaba que había unas 800.000 presas en todo el mundo, de las cuales unas 40.000 superaban los 15 metros de altura.
Las primeras presas se construyeron en Mesopotamia y Oriente Medio . Se utilizaban para controlar los niveles de agua, ya que el clima de Mesopotamia afectaba a los ríos Tigris y Éufrates .
La presa más antigua conocida es la presa de Jawa en Jordania , a 100 kilómetros (62 mi) al noreste de la capital, Amán . Esta presa de gravedad contaba originalmente con un muro de piedra de 9 metros de alto (30 pies) y 1 m de ancho (3,3 pies), sostenido por una muralla de tierra de 50 m de ancho (160 pies). La estructura data del año 3000 a. C. [3] [4] Sin embargo, la presa más antigua que sigue en funcionamiento es la presa del lago Homs , construida en Siria entre 1319 y 1304 a. C. [5]
La antigua presa egipcia de Sadd-el-Kafara en Wadi Al-Garawi, a unos 25 km (16 mi) al sur de El Cairo , tenía 102 m (335 pies) de largo en su base y 87 m (285 pies) de ancho. La estructura fue construida alrededor de 2800 [6] o 2600 a. C. [7] como una presa de desviación para el control de inundaciones, pero fue destruida por fuertes lluvias durante la construcción o poco después. [6] [7] Durante la XII Dinastía en el siglo XIX a. C., los faraones Senosert III, Amenemhat III y Amenemhat IV cavaron un canal de 16 km (9,9 mi) de largo que unía la Depresión de Fayum con el Nilo en el Medio Egipto. Se construyeron dos presas llamadas Ha-Uar que corrían de este a oeste para retener el agua durante la inundación anual y luego liberarla a las tierras circundantes. El lago llamado Mer-wer o lago Moeris cubría 1.700 km2 ( 660 millas cuadradas) y hoy se conoce como Birket Qarun. [8]
A mediados o finales del tercer milenio a. C., se construyó un complejo sistema de gestión del agua en Dholavira , en la actual India . El sistema incluía 16 embalses, presas y varios canales para recoger agua y almacenarla. [9]
Una de las maravillas de la ingeniería del mundo antiguo fue la Gran Presa de Marib en Yemen . Iniciada en algún momento entre 1750 y 1700 a. C., estaba hecha de tierra compactada, de sección transversal triangular, 580 m (1.900 pies) de longitud y originalmente 4 m (13 pies) de altura, y corría entre dos grupos de rocas a cada lado, a los que estaba unida por una importante mampostería. Se llevaron a cabo reparaciones durante varios períodos, la más importante alrededor del 750 a. C., y 250 años después la altura de la presa se aumentó a 7 m (23 pies). Tras el fin del reino de Saba , la presa pasó a manos de los Ḥimyaritas (hacia el año 115 a. C.), que emprendieron mejoras adicionales y crearon una estructura de 14 m de altura con cinco aliviaderos, dos compuertas reforzadas con mampostería, un estanque de sedimentación y un canal de 1000 m hasta un tanque de distribución. Estas obras no se terminaron hasta el año 325 d. C., cuando la presa permitió la irrigación de 25 000 acres (100 km² ) .
Eflatun Pınar es un templo hitita con presa y manantial cerca de Konya , Turquía. Se cree que data del imperio hitita, entre los siglos XV y XIII a. C.
El Kallanai está construido con piedra sin labrar, tiene más de 300 m (980 pies) de largo, 4,5 m (15 pies) de alto y 20 m (66 pies) de ancho y se extiende a lo largo del curso principal del río Kaveri en Tamil Nadu , en el sur de la India . La estructura básica data del siglo II d. C. [10] y se considera una de las estructuras de desviación o regulación de agua más antiguas que todavía se encuentran en uso. [11] El propósito de la presa era desviar las aguas del Kaveri a través de la fértil región del delta para irrigación a través de canales. [12]
Du Jiangyan es el sistema de irrigación más antiguo que se conserva en China, que incluía una presa que dirigía el flujo de agua. Se terminó en el año 251 a. C. Una gran presa de tierra, construida por Sunshu Ao , el primer ministro de Chu (estado) , inundó un valle en la actual provincia norteña de Anhui y creó un enorme embalse de irrigación (de 100 km (62 mi) de circunferencia), un embalse que todavía está presente en la actualidad. [13]
La construcción de presas romanas se caracterizó por "la capacidad de los romanos para planificar y organizar la construcción de ingeniería a gran escala". [14] Los planificadores romanos introdujeron el concepto, entonces novedoso, de grandes presas de embalse que podían asegurar un suministro de agua permanente para los asentamientos urbanos durante la estación seca. [15] Su uso pionero de mortero hidráulico a prueba de agua y, en particular, hormigón romano permitió estructuras de presas mucho más grandes que las construidas anteriormente, [14] como la presa del lago Homs , posiblemente la barrera de agua más grande hasta esa fecha, [16] y la presa de Harbaqa , ambas en la Siria romana . La presa romana más alta fue la presa de Subiaco cerca de Roma ; su altura récord de 50 m (160 pies) permaneció insuperable hasta su destrucción accidental en 1305. [17]
Los ingenieros romanos hicieron uso rutinario de diseños estándar antiguos como presas de terraplén y presas de gravedad de mampostería. [18] Aparte de eso, mostraron un alto grado de inventiva, introduciendo la mayoría de los otros diseños básicos de presas que habían sido desconocidos hasta entonces. Estos incluyen presas de gravedad de arco , [19] presas de arco , [20] presas de contrafuerte [21] y presas de contrafuerte de arco múltiple , [22] todas las cuales eran conocidas y empleadas en el siglo II d.C. (ver Lista de presas romanas ). Los trabajadores romanos también fueron los primeros en construir puentes de presa, como el Puente de Valeriano en Irán. [23]
En Irán , se utilizaron presas de puente como la de Band-e Kaisar para proporcionar energía hidroeléctrica a través de ruedas hidráulicas , que a menudo impulsaban mecanismos de elevación de agua. Una de las primeras fue la presa puente construida por los romanos en Dezful , [24] que podía elevar el agua 50 codos (c. 23 m) para abastecer a la ciudad. También se conocían presas de derivación . [25] Se introdujeron presas de molienda que los ingenieros musulmanes llamaron Pul-i-Bulaiti . La primera se construyó en Shustar en el río Karun , Irán, y muchas de estas se construyeron más tarde en otras partes del mundo islámico . [25] El agua se conducía desde la parte trasera de la presa a través de una gran tubería para impulsar una rueda hidráulica y un molino de agua . [26] En el siglo X, Al-Muqaddasi describió varias presas en Persia. Informó que una de ellas en Ahwaz tenía más de 910 m (3.000 pies) de largo, [27] y que tenía muchas ruedas hidráulicas que elevaban el agua hacia acueductos a través de los cuales fluía hacia los reservorios de la ciudad. [28] Otra, la presa de Band-i-Amir, proporcionaba irrigación a 300 aldeas. [27]
El Arco Shāh Abbās (en persa: طاق شاه عباس), también conocido como Presa Kurit , es la presa de arco más delgada del mundo y una de las presas de arco más antiguas de Asia. Fue construida hace unos 700 años en el condado de Tabas , provincia de Jorasán del Sur , Irán . Tiene una altura de 60 metros y un ancho de un metro en la cresta. Algunos historiadores creen que la presa fue construida por Shāh Abbās I, mientras que otros creen que la reparó.
En los Países Bajos , un país de baja altitud, se solían construir presas para bloquear los ríos y regular el nivel del agua e impedir que el mar entrara en las marismas. Estas presas solían marcar el comienzo de una ciudad o pueblo porque era fácil cruzar el río en ese lugar y, a menudo, influyeron en los nombres de lugares holandeses. La actual capital holandesa, Ámsterdam (antiguamente llamada Amstelredam ), comenzó con una presa en el río Amstel a finales del siglo XII, y Róterdam comenzó con una presa en el río Rotte , un afluente menor del Nieuwe Maas . La plaza central de Ámsterdam, que ocupa el sitio original de la presa de 800 años de antigüedad, todavía lleva el nombre de Plaza Dam .
Los romanos fueron los primeros en construir presas de arco , donde las fuerzas de reacción del estribo estabilizan la estructura de la presión hidrostática externa , pero fue recién en el siglo XIX que las habilidades de ingeniería y los materiales de construcción disponibles fueron capaces de construir las primeras presas de arco a gran escala.
A principios del siglo XIX se construyeron tres presas de arco pioneras en todo el Imperio británico . Henry Russel, de los Ingenieros Reales, supervisó la construcción de la presa de Mir Alam en 1804 para abastecer de agua a la ciudad de Hyderabad (todavía se utiliza hoy en día). Tenía una altura de 12 m (39 pies) y constaba de 21 arcos de luz variable. [29]
En las décadas de 1820 y 1830, el teniente coronel John By supervisó la construcción del canal Rideau en Canadá, cerca de la actual Ottawa , y construyó una serie de presas de mampostería curva como parte del sistema de vías navegables. En particular, la presa Jones Falls , construida por John Redpath , se completó en 1832 como la presa más grande de América del Norte y una maravilla de la ingeniería. Para mantener el agua bajo control durante la construcción, se mantuvieron abiertas en la presa dos compuertas , canales artificiales para conducir el agua. La primera estaba cerca de la base de la presa en su lado este. Se colocó una segunda compuerta en el lado oeste de la presa, a unos 20 pies (6,1 m) por encima de la base. Para hacer el cambio de la compuerta inferior a la superior, se bloqueó la salida del lago Sand. [30]
Hunts Creek, cerca de la ciudad de Parramatta , Australia , fue represado en la década de 1850 para satisfacer la demanda de agua de la creciente población de la ciudad. El muro de mampostería de la presa en forma de arco fue diseñado por el teniente Percy Simpson, quien se vio influenciado por los avances en técnicas de ingeniería de presas realizados por los Ingenieros Reales en la India . La presa costó £17.000 y se completó en 1856 como la primera presa de ingeniería construida en Australia y la segunda presa en forma de arco del mundo construida según especificaciones matemáticas. [31]
La primera presa de este tipo se inauguró dos años antes en Francia . Se trata de la primera presa francesa de arco de la era industrial y fue construida por François Zola en el municipio de Aix-en-Provence para mejorar el suministro de agua después de que el brote de cólera de 1832 devastara la zona. Tras la aprobación real en 1844, la presa se construyó durante la década siguiente. Su construcción se llevó a cabo sobre la base de los resultados matemáticos del análisis científico de tensiones.
La presa de 120 kilómetros de largo cerca de Warwick , Australia, fue posiblemente la primera presa de arco de hormigón del mundo. Diseñada por Henry Charles Stanley en 1880 con un aliviadero y una salida de agua especial, con el tiempo se elevó a 10 m (33 pies).
En la segunda mitad del siglo XIX se produjeron avances significativos en la teoría científica del diseño de presas de mampostería, lo que transformó el diseño de presas de un arte basado en una metodología empírica a una profesión basada en un marco teórico científico rigurosamente aplicado. Este nuevo énfasis se centró en las facultades de ingeniería de las universidades de Francia y el Reino Unido. William John Macquorn Rankine, de la Universidad de Glasgow, fue pionero en la comprensión teórica de las estructuras de las presas en su artículo de 1857 Sobre la estabilidad de la tierra suelta . La teoría de Rankine proporcionó una buena comprensión de los principios detrás del diseño de presas. [32] En Francia, J. Augustin Tortene de Sazilly explicó la mecánica de las presas de gravedad de mampostería con caras verticales, y la presa de Zola fue la primera en construirse sobre la base de estos principios. [33]
La era de las grandes presas se inició con la construcción de la presa baja de Asuán en Egipto en 1902, una presa de contrafuertes de mampostería por gravedad en el río Nilo . Después de su invasión y ocupación de Egipto en 1882 , los británicos comenzaron la construcción en 1898. El proyecto fue diseñado por Sir William Willcocks e involucró a varios ingenieros eminentes de la época, incluidos Sir Benjamin Baker y Sir John Aird , cuya firma, John Aird & Co. , fue el contratista principal. [34] [35] El capital y la financiación fueron proporcionados por Ernest Cassel . [36] Cuando se construyó inicialmente entre 1899 y 1902, nunca antes se había intentado nada de su escala; [37] al completarse, fue la presa de mampostería más grande del mundo. [38]
La presa Hoover es una enorme presa de arco-gravedad de hormigón , construida en el Cañón Negro del río Colorado , en la frontera entre los estados estadounidenses de Arizona y Nevada entre 1931 y 1936 durante la Gran Depresión . En 1928, el Congreso autorizó el proyecto de construir una presa que controlaría las inundaciones, proporcionaría agua de riego y produciría energía hidroeléctrica . La oferta ganadora para construir la presa fue presentada por un consorcio llamado Six Companies, Inc. Nunca antes se había construido una estructura de hormigón tan grande, y algunas de las técnicas no estaban probadas. El tórrido clima del verano y la falta de instalaciones cerca del sitio también presentaron dificultades. Sin embargo, Six Companies entregó la presa al gobierno federal el 1 de marzo de 1936, más de dos años antes de lo previsto. [39]
En 1997, se estimaba que había 800.000 represas en todo el mundo, de las cuales unas 40.000 superaban los 15 m (49 pies) de altura. [40] En 2014, investigadores de la Universidad de Oxford publicaron un estudio sobre el costo de las grandes represas (basado en el conjunto de datos más grande existente) que documentaba importantes sobrecostos para la mayoría de las represas y cuestionaba si los beneficios normalmente compensaban los costos de dichas represas. [41]
Las represas pueden formarse por la acción humana, por causas naturales o incluso por la intervención de la fauna silvestre, como los castores . Las represas artificiales suelen clasificarse según su tamaño (altura), finalidad prevista o estructura.
Según la estructura y el material utilizado, las presas se clasifican en presas de fácil construcción sin materiales, presas de arco-gravedad , presas de terraplén o presas de mampostería , con varios subtipos.
En la presa de arco, la estabilidad se obtiene mediante una combinación de la acción del arco y la gravedad. Si la cara aguas arriba es vertical, todo el peso de la presa debe ser llevado a la base por la gravedad, mientras que la distribución de la presión hidrostática normal entre el voladizo vertical y la acción del arco dependerá de la rigidez de la presa en dirección vertical y horizontal. Cuando la cara aguas arriba está inclinada, la distribución es más complicada. El componente normal del peso del anillo del arco puede ser asumido por la acción del arco, mientras que la presión hidrostática normal se distribuirá como se describió anteriormente. Para este tipo de presa, son más importantes los apoyos firmes y confiables en los estribos (ya sea el contrafuerte o la pared lateral del cañón ). El lugar más deseable para una presa de arco es un cañón estrecho con paredes laterales empinadas compuestas de roca sólida. [42] La seguridad de una presa de arco depende de la resistencia de los estribos de la pared lateral, por lo tanto, no solo el arco debe estar bien asentado en las paredes laterales, sino que también se debe inspeccionar cuidadosamente el carácter de la roca.
Se utilizan dos tipos de presas de un solo arco: la de ángulo constante y la de radio constante. La primera utiliza el mismo radio de frente en todas las elevaciones de la presa, lo que significa que, a medida que el canal se estrecha hacia el fondo de la presa, el ángulo central subtendido por el frente de la presa se hace más pequeño. La presa Jones Falls , en Canadá, es una presa de radio constante. En una presa de ángulo constante, también conocida como presa de radio variable, este ángulo subtendido se mantiene constante y la variación de la distancia entre los estribos en varios niveles se soluciona variando los radios. Las presas de radio constante son mucho menos comunes que las de ángulo constante. La presa Parker en el río Colorado es una presa de arco de ángulo constante.
Un tipo similar es la presa de doble curvatura o de capa delgada. La presa Wildhorse, cerca de Mountain City, Nevada , en los Estados Unidos, es un ejemplo de este tipo. Este método de construcción minimiza la cantidad de hormigón necesario para la construcción, pero transmite grandes cargas a los cimientos y los estribos. La apariencia es similar a la de una presa de un solo arco, pero también tiene una curvatura vertical distintiva que le da la apariencia vaga de una lente cóncava vista desde aguas abajo.
La presa de arcos múltiples consta de varias presas de un solo arco con contrafuertes de hormigón como soportes, como por ejemplo la presa Daniel-Johnson , en Quebec, Canadá. La presa de arcos múltiples no requiere tantos contrafuertes como la presa de gravedad hueca, pero requiere una buena cimentación de roca porque las cargas de los contrafuertes son pesadas.
En una presa de gravedad, la fuerza que mantiene la presa en su lugar contra el empuje del agua es la gravedad de la Tierra que tira hacia abajo sobre la masa de la presa. [43] El agua presiona lateralmente (aguas abajo) sobre la presa, tendiendo a volcarla al girar sobre su base (un punto en el lado inferior de la presa aguas abajo). El peso de la presa contrarresta esa fuerza, tendiendo a girar la presa en sentido contrario sobre su base. El diseñador se asegura de que la presa sea lo suficientemente pesada para que su peso gane esa competencia. En términos de ingeniería, eso es cierto siempre que la resultante de las fuerzas de gravedad que actúan sobre la presa y la presión del agua sobre la presa actúe en una línea que pase aguas arriba de la base de la presa. [ cita requerida ] El diseñador intenta darle forma a la presa de modo que, si se considerara que la parte de la presa que se encuentra por encima de una determinada altura es una presa completa, dicha presa también se mantendría en su lugar por la gravedad, es decir, no hay tensión en la cara de aguas arriba de la presa que sujete la parte superior de la presa hacia abajo. El diseñador hace esto porque, por lo general, es más práctico hacer una presa con material esencialmente apilado que hacer que el material se adhiera contra la tensión vertical. [ cita requerida ] La forma que evita la tensión en la cara de aguas arriba también elimina una tensión de compresión de equilibrio en la cara de aguas abajo, lo que proporciona una economía adicional.
Para este tipo de presas es fundamental contar con una cimentación impermeable con alta resistencia portante. Las cimentaciones permeables tienen mayor probabilidad de generar presiones de elevación debajo de la presa. Las presiones de elevación son presiones hidrostáticas causadas por la presión del agua del embalse que empuja contra el fondo de la presa. Si se generan presiones de elevación suficientemente grandes existe el riesgo de desestabilizar la presa de gravedad de hormigón. [44] [ cita requerida ]
En un lugar adecuado, una presa de gravedad puede resultar una mejor alternativa a otros tipos de presas. Cuando se construye sobre una base sólida, la presa de gravedad probablemente representa el ejemplo más desarrollado de construcción de presas. Dado que el miedo a las inundaciones es un fuerte incentivo en muchas regiones, las presas de gravedad se construyen en algunos casos en los que una presa de arco hubiera sido más económica.
Las presas de gravedad se clasifican como "sólidas" o "huecas" y, por lo general, están hechas de hormigón o mampostería. La forma sólida es la más utilizada de las dos, aunque la presa hueca suele ser más económica de construir. La presa Grand Coulee es una presa de gravedad sólida y la presa Braddock Locks & Dam es una presa de gravedad hueca. [ cita requerida ]
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Una presa de gravedad se puede combinar con una presa de arco para formar una presa de arco-gravedad en áreas con grandes cantidades de flujo de agua pero con menos material disponible para una presa de gravedad pura. La compresión hacia adentro de la presa por el agua reduce la fuerza lateral (horizontal) que actúa sobre la presa. Por lo tanto, la fuerza gravitacional que necesita la presa se reduce, es decir, la presa no necesita ser tan grande. Esto permite construir presas más delgadas y ahorrar recursos.
Una presa de presa es un tipo especial de presa que consiste en una línea de compuertas grandes que se pueden abrir o cerrar para controlar la cantidad de agua que pasa por la presa. Las compuertas se colocan entre pilares laterales que son responsables de soportar la carga de agua y se utilizan a menudo para controlar y estabilizar el flujo de agua para los sistemas de riego. Un ejemplo de este tipo de presa es la presa de derivación Red Bluff, ahora fuera de servicio, en el río Sacramento, cerca de Red Bluff, California .
Las presas que se construyen en las desembocaduras de los ríos o lagunas para evitar las incursiones de las mareas o utilizar el flujo de las mareas para generar energía maremotriz se conocen como presas de marea . [45]
Las presas de terraplén están hechas de tierra compactada y son de dos tipos principales: de relleno de roca y de relleno de tierra. Al igual que las presas de gravedad de hormigón, las presas de terraplén dependen de su peso para contener la fuerza del agua.
Una presa de cresta fija es una barrera de hormigón que cruza un río. [46] Las presas de cresta fija están diseñadas para mantener la profundidad del canal para la navegación. [47] Representan riesgos para los navegantes que puedan pasar sobre ellas, ya que son difíciles de detectar desde el agua y crean corrientes inducidas de las que es difícil escapar. [48]
Existe variabilidad, tanto a nivel mundial como dentro de cada país, como en los Estados Unidos, en la forma en que se clasifican las represas de diferentes tamaños. El tamaño de la represa influye en los costos de construcción, reparación y remoción y afecta el alcance y la magnitud potenciales de las perturbaciones ambientales de la represa. [49]
La Comisión Internacional de Grandes Presas (ICOLD) define una "gran presa" como "una presa con una altura de 15 m (49 pies) o más desde la base más baja hasta la cresta o una presa entre 5 m (16 pies) y 15 metros que contiene más de 3 millones de metros cúbicos (2400 acre⋅ft )". [50] Las "presas mayores" tienen más de 150 m (490 pies) de altura. [51] El Informe de la Comisión Mundial de Presas también incluye en la categoría "grande" a las presas que tienen entre 5 y 15 m (16 y 49 pies) de altura con una capacidad de embalse de más de 3 millones de metros cúbicos (2400 acre⋅ft ). [45] Las presas hidroeléctricas pueden clasificarse como "de gran altura" (más de 30 m de altura) o "de baja altura" (menos de 30 m de altura). [52]
En 2021 [actualizar], el Registro Mundial de Presas de ICOLD contiene 58.700 registros de presas grandes. [53] : 6 La presa más alta del mundo es la presa Jinping-I de 305 m (1001 pies) en China . [54]
Al igual que las grandes represas, las pequeñas tienen múltiples usos, como, por ejemplo, la producción de energía hidroeléctrica , la protección contra inundaciones y el almacenamiento de agua. Las pequeñas represas pueden ser particularmente útiles en las granjas para capturar la escorrentía para su uso posterior, por ejemplo, durante la estación seca. [55] Las represas de pequeña escala también tienen el potencial de generar beneficios sin desplazar a la gente, [56] y las pequeñas represas hidroeléctricas descentralizadas pueden ayudar al desarrollo rural en los países en desarrollo. [57] Solo en los Estados Unidos, hay aproximadamente 2.000.000 o más represas "pequeñas" que no están incluidas en el Inventario Nacional de represas del Cuerpo de Ingenieros del Ejército . [58] Los registros de las represas pequeñas son mantenidos por agencias reguladoras estatales y, por lo tanto, la información sobre las represas pequeñas está dispersa y tiene una cobertura geográfica desigual. [52]
Los países de todo el mundo consideran que las pequeñas centrales hidroeléctricas (PCH) son importantes para sus estrategias energéticas, y ha habido un aumento notable en el interés por ellas. [59] Couto y Olden (2018) [59] realizaron un estudio global y encontraron 82.891 pequeñas centrales hidroeléctricas (PCH) en funcionamiento o en construcción. Las definiciones técnicas de las PCH, como su capacidad máxima de generación, altura de la presa, área del embalse, etc., varían según el país.
Una presa no es jurisdiccional cuando su tamaño (normalmente "pequeño") la excluye de estar sujeta a ciertas regulaciones legales. Los criterios técnicos para categorizar una presa como "jurisdiccional" o "no jurisdiccional" varían según la ubicación. En los Estados Unidos, cada estado define qué constituye una presa no jurisdiccional. En el estado de Colorado , una presa no jurisdiccional se define como una presa que crea un embalse con una capacidad de 100 acres-pies o menos y una superficie de 20 acres o menos y con una altura medida como se define en las Reglas 4.2.5.1. y 4.2.19 de 10 pies o menos. [60] En contraste, el estado de Nuevo México define una presa jurisdiccional como una presa de 25 pies o más de altura y que almacena más de 15 acres-pies o una presa que almacena 50 acres-pies o más y tiene seis pies o más de altura (sección 72-5-32 NMSA), lo que sugiere que las presas que no cumplen con estos requisitos no son jurisdiccionales. [61] La mayoría de las presas de EE. UU., 2,41 millones de un total de 2,5 millones de presas, no están bajo la jurisdicción de ninguna agencia pública (es decir, no son jurisdiccionales), ni están incluidas en el Inventario Nacional de Presas (NID). [62]
Las represas pequeñas implican riesgos similares a los de las grandes. Sin embargo, la ausencia de regulación (a diferencia de las grandes represas más reguladas) y de un inventario de represas pequeñas (es decir, las que no son jurisdiccionales) puede generar riesgos significativos tanto para los seres humanos como para los ecosistemas. [62] Por ejemplo, según el Servicio de Parques Nacionales de los Estados Unidos (NPS), "No jurisdiccional: significa una estructura que no cumple con los criterios mínimos, como se enumera en las Directrices Federales para la Seguridad de las Represas, para ser incluida en los programas de seguridad de represas. La estructura no jurisdiccional no recibe una clasificación de peligro y no se considera para ningún otro requisito o actividad en virtud del programa de seguridad de represas del NPS". [63] Las represas pequeñas pueden ser peligrosas individualmente (es decir, pueden fallar), pero también colectivamente, [64] ya que una agregación de represas pequeñas a lo largo de un río o dentro de un área geográfica puede multiplicar los riesgos. El estudio de Graham de 1999 [65] sobre las fallas de represas en Estados Unidos que resultaron en muertes entre 1960 y 1998 concluyó que la falla de represas entre 6,1 y 15 m de altura (rango de altura típico de represas más pequeñas [66] ) causó el 86% de las muertes, y la falla de represas de menos de 6,1 m de altura causó el 2% de las muertes. Las represas no jurisdiccionales pueden plantear peligros porque su diseño, construcción, mantenimiento y vigilancia no están regulados. [66] Los académicos han señalado que se necesita más investigación para comprender mejor el impacto ambiental de las represas pequeñas [59] (por ejemplo, su potencial para alterar el flujo, la temperatura, los sedimentos [67] [52] y la diversidad vegetal y animal de un río).
Una presa de silla de montar es una presa auxiliar construida para confinar el embalse creado por una presa principal, ya sea para permitir una mayor elevación y almacenamiento de agua o para limitar la extensión de un embalse para una mayor eficiencia. Una presa auxiliar se construye en un punto bajo o "silla de montar" a través del cual, de lo contrario, el embalse se escaparía. En ocasiones, un embalse está contenido por una estructura similar llamada dique para evitar la inundación de tierras cercanas. Los diques se utilizan comúnmente para la recuperación de tierras cultivables de un lago poco profundo, similar a un dique , que es un muro o terraplén construido a lo largo de un río o arroyo para proteger las tierras adyacentes de las inundaciones.
Un vertedero (a veces llamado "presa de desbordamiento") es una presa pequeña que a menudo se utiliza en el canal de un río para crear un lago de embalse con fines de extracción de agua y que también se puede utilizar para medir o retardar el flujo.
Una presa de contención es una presa pequeña diseñada para reducir la velocidad del flujo y controlar la erosión del suelo . Por el contrario, una presa de ala es una estructura que restringe solo parcialmente un curso de agua, creando un canal más rápido que resiste la acumulación de sedimentos.
Una presa seca, también conocida como estructura de retardo de inundaciones, está diseñada para controlar las inundaciones. Normalmente no retiene agua y permite que el canal fluya libremente, excepto durante períodos de flujo intenso que de otro modo causarían inundaciones río abajo.
Una presa de desviación está diseñada para desviar todo o parte del caudal de un río de su curso natural. El agua puede ser redirigida hacia un canal o túnel para riego y/o producción de energía hidroeléctrica.
Las presas subterráneas se utilizan para atrapar el agua subterránea y almacenarla total o parcialmente debajo de la superficie para su uso prolongado en un área localizada. En algunos casos, también se construyen para evitar que el agua salada se introduzca en un acuífero de agua dulce. Las presas subterráneas se construyen típicamente en áreas donde los recursos hídricos son mínimos y necesitan ser almacenados de manera eficiente, como en desiertos y en islas como la presa de Fukuzato en Okinawa , Japón. Son más comunes en el noreste de África y las áreas áridas de Brasil , aunque también se utilizan en el suroeste de Estados Unidos , México, India, Alemania, Italia, Grecia, Francia y Japón. [68]
Existen dos tipos de presas subterráneas: las "subterráneas" y las "de almacenamiento de arena". Una presa subterránea se construye a lo largo de un acuífero o ruta de drenaje desde una capa impermeable (como un lecho de roca sólida) hasta justo debajo de la superficie. Pueden construirse con una variedad de materiales que incluyen ladrillos, piedras, hormigón, acero o PVC. Una vez construidas, el agua almacenada detrás de la presa eleva el nivel freático y luego se extrae con pozos. Una presa de almacenamiento de arena es un vertedero construido en etapas a lo largo de un arroyo o un wadi . Debe ser fuerte, ya que las inundaciones inundarán su cresta. Con el tiempo, la arena se acumula en capas detrás de la presa, lo que ayuda a almacenar agua y, lo más importante, evita la evaporación . El agua almacenada se puede extraer con un pozo, a través del cuerpo de la presa o por medio de un tubo de drenaje. [69]
Una presa de relaves es típicamente una presa de terraplén de relleno de tierra que se utiliza para almacenar relaves , que se producen durante las operaciones mineras después de separar la fracción valiosa de la fracción no económica de un mineral . Las presas de retención de agua convencionales pueden cumplir este propósito, pero debido al costo, una presa de relaves es más viable. A diferencia de las presas de retención de agua, una presa de relaves se eleva sucesivamente a lo largo de la vida de la mina en particular. Por lo general, se construye una presa de base o de arranque y, a medida que se llena con una mezcla de relaves y agua, se eleva. El material utilizado para elevar la presa puede incluir los relaves (dependiendo de su tamaño) junto con el suelo. [70]
Existen tres diseños de presas de relaves elevadas, la "aguas arriba", la "aguas abajo" y la "línea central", que reciben su nombre de acuerdo con el movimiento de la cresta durante la elevación. El diseño específico utilizado depende de la topografía , la geología, el clima, el tipo de relaves y el costo. Una presa de relaves aguas arriba consiste en terraplenes trapezoidales que se construyen sobre la parte superior pero de punta a cresta de otro, moviendo la cresta más arriba. Esto crea un lado aguas abajo relativamente plano y un lado aguas arriba irregular que se apoya en lodo de relaves en el embalse. El diseño aguas abajo se refiere a la elevación sucesiva del terraplén que coloca el relleno y la cresta más abajo. Una presa de línea central tiene presas de terraplén secuenciales construidas directamente sobre otra mientras que el relleno se coloca en el lado aguas abajo para soporte y el lodo sostiene el lado aguas arriba. [71] [72]
Debido a que las presas de relaves a menudo almacenan sustancias químicas tóxicas del proceso minero, los diseños modernos incorporan un revestimiento de geomembrana impermeable para evitar filtraciones. [73] Los niveles de agua/lodo en el estanque de relaves también deben gestionarse por motivos de estabilidad y ambientales. [72]
Una presa de acero es un tipo de presa con el que se experimentó brevemente a principios del siglo XX y que utiliza placas de acero (en ángulo) y vigas portantes como estructura. Concebidas como estructuras permanentes, las presas de acero fueron un experimento (fallido) para determinar si se podía idear una técnica de construcción que fuera más barata que la mampostería, el hormigón o las obras de tierra, pero más resistente que las presas de entramado de madera.
Las presas de madera se utilizaron ampliamente en la primera parte de la revolución industrial y en las áreas fronterizas debido a la facilidad y velocidad de construcción. Rara vez se construyen en los tiempos modernos debido a su vida útil relativamente corta y la altura limitada a la que se pueden construir, las presas de madera deben mantenerse constantemente húmedas para mantener sus propiedades de retención de agua y limitar el deterioro por putrefacción, de manera similar a un barril. Los lugares donde las presas de madera son más económicas de construir son aquellos donde la madera es abundante, el cemento es costoso o difícil de transportar y se requiere una presa de desviación de baja altura o la longevidad no es un problema. Las presas de madera alguna vez fueron numerosas, especialmente en el oeste de América del Norte , pero la mayoría han fallado, han sido ocultadas bajo terraplenes de tierra o han sido reemplazadas por estructuras completamente nuevas. Dos variaciones comunes de presas de madera fueron la "crisma" y la "plancha".
Las presas de madera en forma de encierro se construían con vigas pesadas o troncos preparados a la manera de una casa de troncos y el interior se rellenaba con tierra o escombros. La pesada estructura de encierro sostenía el frente de la presa y el peso del agua. Las presas de protección contra salpicaduras eran presas de madera encierro que se utilizaban para ayudar a que los troncos flotaran río abajo a finales del siglo XIX y principios del XX.
Las "presas de tablones de madera" eran estructuras más elegantes que empleaban una variedad de métodos de construcción utilizando maderas pesadas para sostener una disposición de tablones para retener el agua.
Una ataguía es una barrera, generalmente temporal, construida para excluir el agua de un área que normalmente está sumergida. Las ataguías, que suelen estar hechas de madera, hormigón o tablestacas de acero , se utilizan para permitir la construcción sobre los cimientos de presas permanentes, puentes y estructuras similares. Cuando se completa el proyecto, la ataguía suele demolerse o retirarse a menos que el área requiera un mantenimiento continuo. (Véase también calzada y muro de contención ).
Los usos más comunes de las ataguías incluyen la construcción y reparación de plataformas petrolíferas en alta mar. En estos casos, la ataguía se fabrica con chapa de acero y se suelda en su lugar bajo el agua. Se bombea aire al espacio, desplazando el agua y permitiendo un entorno de trabajo seco debajo de la superficie.
Las presas también pueden ser creadas por fuerzas geológicas naturales. Las presas de lava se forman cuando los flujos de lava, a menudo basálticos , interceptan el camino de la salida de un arroyo o lago, lo que resulta en la creación de un embalse natural. Un ejemplo serían las erupciones del campo volcánico Uinkaret hace unos 1,8 millones a 10.000 años, que crearon presas de lava en el río Colorado en el norte de Arizona en los Estados Unidos . El lago más grande de este tipo creció hasta unos 800 km (500 mi) de longitud antes de la falla de su presa. La actividad glacial también puede formar presas naturales, como la represa de Clark Fork en Montana por la capa de hielo cordillerana , que formó el lago glacial Missoula de 7.780 km2 (3.000 millas cuadradas) cerca del final de la última Edad de Hielo. Los depósitos de morrena dejados por los glaciares también pueden represar ríos para formar lagos, como en el lago Flathead , también en Montana (ver Lago con represa de morrena ).
Los desastres naturales, como los terremotos y los deslizamientos de tierra, suelen crear presas de deslizamiento de tierra en regiones montañosas con geología local inestable. Entre los ejemplos históricos se incluye la presa Usoi en Tayikistán , que bloquea el río Murghab para crear el lago Sarez . Con 560 m (1.840 pies) de altura, es la presa más alta del mundo, incluidas las presas naturales y artificiales. Un ejemplo más reciente sería la creación del lago Attabad por un deslizamiento de tierra en el río Hunza de Pakistán .
Las presas naturales suelen suponer un riesgo importante para los asentamientos humanos y las infraestructuras. Los lagos resultantes suelen inundar zonas habitadas, mientras que una rotura catastrófica de la presa podría causar daños aún mayores, como ocurrió en 1927 con el desprendimiento de tierra de Gros Ventre , en el oeste de Wyoming , que arrasó con la ciudad de Kelly y causó la muerte de seis personas.
Los castores construyen diques principalmente de barro y ramas para inundar una zona habitable determinada. Al inundar una parcela de tierra, los castores pueden navegar por debajo o cerca de la superficie y permanecer relativamente bien escondidos o protegidos de los depredadores. La región inundada también les permite acceder a alimentos, especialmente durante el invierno.
En 2005 [actualizar], la energía hidroeléctrica, principalmente proveniente de represas, suministra alrededor del 19% de la electricidad del mundo y más del 63% de la energía renovable . [74] Gran parte de esta energía se genera mediante grandes represas, aunque China utiliza la generación hidroeléctrica a pequeña escala a gran escala y es responsable de alrededor del 50% del uso mundial de este tipo de energía. [74]
La mayor parte de la energía hidroeléctrica proviene de la energía potencial del agua embalsada que impulsa una turbina y un generador de agua ; para aumentar la capacidad de generación de energía de una presa, el agua puede pasar por una tubería grande llamada tubería forzada antes de la turbina . Una variante de este modelo simple utiliza la hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo para producir electricidad que coincida con los períodos de alta y baja demanda, moviendo agua entre embalses a diferentes alturas. En momentos de baja demanda eléctrica, se utiliza el exceso de capacidad de generación para bombear agua al embalse más alto. Cuando hay una mayor demanda, el agua se libera nuevamente al embalse más bajo a través de una turbina. (Por ejemplo, consulte la central eléctrica de Dinorwig ).
Un aliviadero es una sección de una presa diseñada para pasar el agua desde el lado de aguas arriba de una presa hasta el lado de aguas abajo. Muchos aliviaderos tienen compuertas diseñadas para controlar el flujo a través del aliviadero. Hay varios tipos de aliviadero. Un "aliviadero de servicio" o "aliviadero principal" deja pasar el flujo normal. Un "aliviadero auxiliar" libera el flujo que excede la capacidad del aliviadero de servicio. Un "aliviadero de emergencia" está diseñado para condiciones extremas, como un mal funcionamiento grave del aliviadero de servicio. Un " aliviadero de tapón fusible " es un terraplén bajo diseñado para ser rebasado y arrastrado en caso de una gran inundación. Los elementos de un tapón fusible son bloques independientes, colocados uno al lado del otro, que funcionan sin ningún control remoto. Permiten aumentar el estanque normal de la presa sin comprometer la seguridad de la presa porque están diseñados para ser evacuados gradualmente para eventos excepcionales. Funcionan como vertederos fijos en ocasiones al permitir el desbordamiento en inundaciones comunes.
Un aliviadero puede erosionarse gradualmente por el flujo de agua, incluida la cavitación o turbulencia del agua que fluye sobre el aliviadero, lo que lleva a su falla. Fue el diseño inadecuado del aliviadero y la instalación de rejillas para peces lo que llevó al desbordamiento de la presa South Fork en Johnstown, Pensilvania , en 1889 , lo que resultó en la inundación de Johnstown (la "gran inundación de 1889"). [75]
Las tasas de erosión se controlan a menudo y el riesgo se minimiza habitualmente al dar forma a la cara aguas abajo del aliviadero en una curva que minimice el flujo turbulento, como una curva conopial .
Algunos de estos propósitos son contradictorios y el operador de la presa debe hacer concesiones dinámicas. Por ejemplo, la generación de energía y el suministro de agua mantendrían el nivel del embalse alto, mientras que la prevención de inundaciones lo mantendría bajo. Muchas presas en zonas donde las precipitaciones fluctúan en un ciclo anual también verán fluctuar el nivel del embalse anualmente en un intento de equilibrar estos diferentes propósitos. La gestión de la presa se convierte en un ejercicio complejo entre las partes interesadas que compiten entre sí. [79]
Uno de los mejores lugares para construir una presa es una parte estrecha de un valle fluvial profundo; las laderas del valle pueden actuar entonces como muros naturales. La función principal de la estructura de la presa es llenar el hueco que deja el cauce del río en la línea de embalse natural. Los lugares suelen ser aquellos en los que el hueco se vuelve mínimo para la capacidad de almacenamiento necesaria. La solución más económica suele ser una estructura compuesta, como una presa de mampostería flanqueada por terraplenes de tierra. El uso actual del terreno que se va a inundar debería ser prescindible.
Otras consideraciones importantes de ingeniería y geología a tener en cuenta al construir una presa incluyen:
El impacto se evalúa de varias maneras: los beneficios para la sociedad humana derivados de la presa (agricultura, agua, prevención de daños y energía), el daño o beneficio para la naturaleza y la vida silvestre, el impacto en la geología de un área (si el cambio en el flujo y los niveles del agua aumentará o disminuirá la estabilidad) y la alteración de las vidas humanas (reubicación, pérdida de materiales arqueológicos o culturales bajo el agua).
Los embalses que se encuentran detrás de las presas afectan a muchos aspectos ecológicos de un río. La topografía y la dinámica de los ríos dependen de una amplia gama de caudales, mientras que los ríos que se encuentran debajo de las presas a menudo experimentan largos períodos de condiciones de caudal muy estables o patrones de caudal en dientes de sierra causados por descargas seguidas de otras sin descargas. Las descargas de agua de un embalse, incluida la que sale de una turbina, generalmente contienen muy pocos sedimentos en suspensión, y esto, a su vez, puede provocar la erosión de los lechos de los ríos y la pérdida de las riberas; por ejemplo, la variación cíclica diaria del caudal causada por la presa de Glen Canyon contribuyó a la erosión de los bancos de arena .
Las represas más antiguas a menudo carecen de una escala para peces , lo que impide que muchos peces se desplacen río arriba hacia sus zonas de reproducción naturales, lo que provoca el fracaso de los ciclos reproductivos o el bloqueo de las rutas de migración. [80] Incluso las escalas para peces no evitan una reducción en la cantidad de peces que llegan a las zonas de desove río arriba. [81] En algunas áreas, los peces jóvenes ("smolt") son transportados río abajo en barcazas durante partes del año. Los diseños de turbinas y plantas de energía que tienen un menor impacto sobre la vida acuática son un área activa de investigación.
Al mismo tiempo, sin embargo, algunas represas particulares pueden contribuir al establecimiento de mejores condiciones para algunos tipos de peces y otros organismos acuáticos. Los estudios han demostrado el papel clave que desempeñan los afluentes en la dirección aguas abajo del embalse principal del río, lo que influyó en las condiciones ambientales locales y los patrones de diversidad beta de cada grupo biológico. [82] Tanto las diferencias de reemplazo como de riqueza contribuyeron a los altos valores de diversidad beta total para los peces (promedio = 0,77) y el fitoplancton (promedio = 0,79), pero su importancia relativa estaba más asociada con el componente de reemplazo para ambos grupos biológicos (promedio = 0,45 y 0,52, respectivamente). [82] Un estudio realizado por de Almeida, RA, Steiner, MTA y otros encontró que, mientras que algunas especies disminuyeron en población en más del 30% después de la construcción de la represa, otras aumentaron su población en un 28%. [83] Tales cambios pueden explicarse por el hecho de que los peces obtuvieron "diferentes hábitos alimentarios, y casi todas las especies se encuentran en más de un grupo". [83]
Una gran represa puede provocar la pérdida de ecoesferas enteras , incluidas especies en peligro de extinción y aún no descubiertas en la zona, y la sustitución del entorno original por un nuevo lago interior. Como resultado, la construcción de represas ha encontrado oposición en varios países y algunas, como el proyecto de la represa Franklin en Tasmania, se cancelaron tras campañas ambientalistas. [84]
Se ha señalado que los grandes embalses formados detrás de las presas contribuyen a la actividad sísmica , debido a los cambios en la carga de agua y/o la altura del nivel freático. Sin embargo, esta es una suposición errónea, porque la tensión relativamente marginal atribuida a la carga de agua es órdenes de magnitud menor que la fuerza de un terremoto. El aumento de la tensión de la carga de agua es insuficiente para fracturar la corteza terrestre y, por lo tanto, no aumenta la gravedad de un terremoto. [85]
También se ha descubierto que las represas influyen en el calentamiento global . [86] Los niveles cambiantes de agua en los embalses son una fuente de gases de efecto invernadero como el metano . [87] Si bien las represas y el agua detrás de ellas cubren solo una pequeña porción de la superficie de la Tierra, albergan actividad biológica que puede producir grandes cantidades de gases de efecto invernadero. [88]
El impacto de las represas en la sociedad humana es significativo. Nick Cullather sostiene en Hungry World: America's Cold War Battle Against Poverty in Asia que la construcción de represas requiere que el estado desplace a la gente en nombre del bien común , y que a menudo conduce a abusos de las masas por parte de los planificadores. Cita a Morarji Desai , Ministro del Interior de la India, en 1960 hablando con los aldeanos molestos por la represa de Pong , quien amenazó con "liberar las aguas" y ahogar a los aldeanos si no cooperaban. [89]
La presa de las Tres Gargantas en el río Yangtsé en China es más de cinco veces el tamaño de la presa Hoover ( EE. UU. ). Crea un embalse de 600 km (370 mi) de largo que se utilizará para el control de inundaciones y la generación de energía hidroeléctrica. Su construcción requirió la pérdida de las casas de más de un millón de personas y su reubicación masiva, la pérdida de muchos sitios arqueológicos y culturales valiosos y un cambio ecológico significativo. [90] Durante las inundaciones de China de 2010 , la presa contuvo lo que habría sido una inundación desastrosa y el enorme embalse aumentó 4 m (13 pies) durante la noche. [91]
En 2008, se estimó que entre 40 y 80 millones de personas en todo el mundo fueron desplazadas de sus hogares como resultado de la construcción de represas. [92]
La construcción de una planta hidroeléctrica requiere un largo tiempo de preparación para los estudios del sitio, los estudios hidrológicos y las evaluaciones de impacto ambiental , y son proyectos de gran escala en comparación con la generación de energía basada en carbono. El número de sitios que se pueden desarrollar económicamente para la producción hidroeléctrica es limitado; los nuevos sitios tienden a estar lejos de los centros de población y generalmente requieren extensas líneas de transmisión de energía . La generación hidroeléctrica puede ser vulnerable a grandes cambios en el clima , incluidas las variaciones en las precipitaciones , los niveles de agua subterránea y superficial y el derretimiento de los glaciares, lo que genera un gasto adicional para la capacidad adicional para garantizar que haya suficiente energía disponible en años de escasez de agua.
Una vez terminada, si está bien diseñada y mantenida, una fuente de energía hidroeléctrica suele ser comparativamente barata y fiable. No utiliza combustible y tiene un bajo riesgo de fuga, y como fuente de energía limpia es más barata que la energía nuclear y la eólica. [93] Es más fácil de regular para almacenar agua según sea necesario y generar altos niveles de energía según la demanda en comparación con la energía eólica .
A pesar de algunos efectos positivos, la construcción de represas afecta severamente los ecosistemas fluviales, lo que lleva a la degradación de los ecosistemas ribereños como parte de la alteración hidrológica. [94] Una de las principales formas de reducir los impactos negativos de los embalses y las represas es implementar el modelo más nuevo de optimización de embalses basado en la naturaleza para resolver el conflicto entre la demanda humana de agua y la protección de los ecosistemas ribereños. [94]
Los flujos de agua y sedimentos pueden restablecerse eliminando las represas de un río. La eliminación de la represa se considera adecuada cuando la represa es antigua y los costos de mantenimiento superan el costo de su eliminación. [95] Algunos efectos de la eliminación de la represa incluyen la erosión de sedimentos en el embalse , el aumento del suministro de sedimentos aguas abajo, el aumento del ancho del río y el entrelazamiento , el restablecimiento de las temperaturas naturales del agua y la recolonización de hábitats que anteriormente no estaban disponibles debido a las represas. [95]
La mayor remoción de presa del mundo ocurrió en el río Elwha en el estado estadounidense de Washington (ver Restauración del río Elwha ). Dos presas, las presas Elwha y Glynes Canyon , fueron removidas entre 2011 y 2014 que juntas almacenaban aproximadamente 30 Mt de sedimento. [95] [96] Como resultado, se restableció el suministro de sedimentos y madera al río y al delta aguas abajo . Aproximadamente el 65% del sedimento almacenado en los embalses se erosionó, de los cuales ~10% se depositó en el lecho del río . El ~90% restante fue transportado a la costa . En total, la renovada entrega de sedimentos causó aproximadamente 60 ha de crecimiento del delta y también resultó en un aumento del trenzado del río . [96]
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Las fallas de las presas suelen ser catastróficas si la estructura sufre una ruptura o un daño significativo. El monitoreo rutinario de la deformación y el monitoreo de las filtraciones de los desagües en las presas más grandes y sus alrededores es útil para anticipar cualquier problema y permitir que se tomen medidas correctivas antes de que se produzca una falla estructural. La mayoría de las presas incorporan mecanismos que permiten bajar el nivel del embalse o incluso drenar el mismo en caso de que se produzcan tales problemas. Otra solución puede ser la inyección de cemento en la roca , es decir , bombear a presión una lechada de cemento Portland en la roca fracturada débil.
Durante un conflicto armado, una presa debe considerarse una "instalación que contiene fuerzas peligrosas" debido al enorme impacto que puede tener sobre la población civil y el medio ambiente. Como tal, está protegida por las normas del derecho internacional humanitario (DIH) y no debe ser objeto de ataques si ello puede causar graves pérdidas entre la población civil. Para facilitar su identificación, las normas del DIH definen un signo protector que consiste en tres círculos de color naranja brillante colocados en el mismo eje.
Las principales causas de falla de presas incluyen capacidad inadecuada del aliviadero, tuberías a través del terraplén, cimientos o estribos, error de diseño del aliviadero ( presa South Fork ), inestabilidad geológica causada por cambios en los niveles de agua durante el llenado o una topografía deficiente ( presas Vajont , Malpasset , Testalinden Creek ), mantenimiento deficiente, especialmente de las tuberías de salida ( presa Lawn Lake , colapso de la presa Val di Stava ), lluvias extremas ( presa Shakidor ), terremotos y errores humanos, informáticos o de diseño ( inundación de Buffalo Creek , embalse Dale Dike , planta de almacenamiento por bombeo de Taum Sauk ).
Un caso notable de rotura deliberada de presas (anterior a la sentencia mencionada anteriormente) fue la incursión de los "Dambusters" de la Real Fuerza Aérea alemana en la Segunda Guerra Mundial (con el nombre en código " Operación Chastise "), en la que se seleccionaron tres presas alemanas para romperlas con el fin de dañar la infraestructura y las capacidades de fabricación y energía alemanas derivadas de los ríos Ruhr y Eder . Esta incursión se convirtió posteriormente en la base de varias películas.
Desde 2007, la fundación holandesa IJkdijk está desarrollando un modelo de innovación abierta y un sistema de alerta temprana para fallas de diques. Como parte del esfuerzo de desarrollo, se destruyen diques a escala real en el laboratorio de campo IJkdijk. El proceso de destrucción es monitoreado por redes de sensores de un grupo internacional de empresas e instituciones científicas.
Cuadro 1. ¿Qué es una gran presa?
La industria define una gran presa como aquella que tiene una altura superior a 15 metros y una presa mayor como aquella que tiene una altura superior a 150,5 metros.
Recientemente, el desarrollo agrícola se ha concentrado en la conservación del suelo y el agua y ha dado como resultado la construcción de una multitud de represas de diversas capacidades que tienden a estabilizar el flujo de agua en los ríos y proporcionar una cantidad significativa de cuerpos de agua permanentes y estables.
Construcción de una presa (estrecho de Berg) para estabilizar y aumentar el nivel de la parte norte del mar de Aral.
El objetivo principal de la presa y el embalse es proteger a las comunidades que viven río abajo.http://www.nae.usace.army.mil/Missions/Recreation/BlackwaterDam.aspx
