Dragado de Embalse

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Manejo de sedimentos

Con computadoras sofisticadas y equipos de sistema de posicionamiento global, podemos colocar la draga y eliminar el sedimento sin alterar el fondo del depósito original.

Muchos reservorios fueron diseñados para cierta sedimentación, pero el problema es la edad de los reservorios. La mayoría son de mediana edad y se dirigen a los años del crepúsculo.

La lechada de dragado de agua y sedimentos se bombea a través de una tubería temporal a la cuenca de sedimentación.

Operadores de embalses para ayudar en la implementación y ejecución de planes de remoción de residuos acumulados. Esto a menudo se logra mediante dragado hidráulico, dragado mecánico convencional o ambos.

Dragado de Embalse

Restaurar reservorios envejecidos

La gran mayoría de los depósitos de almacenamiento de agua del país se construyeron hace décadas y, desde su construcción, han estado atrapando el sedimento (arcilla, limo, arena y grava) erosionado de la superficie terrestre de la cuenca aguas arriba y arrastrado río abajo por el flujo del río. . El transporte de sedimentos aguas abajo por el flujo de los ríos es particularmente evidente durante las inundaciones, cuando las aguas se vuelven turbias con suelo erosionado. En la mayoría de los embalses, el sedimento acumulado consiste en partículas de arcilla, limo, arena y grava. 

Sin una gestión activa, la acumulación continua de sedimentos desplaza gradualmente el volumen de almacenamiento en un depósito, lo que corre el riesgo de que, en última instancia, el depósito sea inútil para capturar y almacenar agua. Además, mucho antes de que el embalse haya perdido su capacidad de almacenamiento de agua, pueden ocurrir numerosos impactos de sedimentación problemáticos, incluida la reducción de la confiabilidad del suministro de agua, el entierro de las salidas de las presas y las tomas para el suministro de agua y la producción de energía, daños a la energía hidroeléctrica y al equipo de bombeo, entierro de rampas para botes o marinas, deterioro de la navegación, reducción de la superficie para la recreación del lago, aumento de los niveles de inundación río arriba, degradación del canal río abajo y otros
impactos ambientales. 

La pérdida o degradación de la infraestructura hídrica heredada impondrá una carga financiera y ambiental significativa a las generaciones futuras, agravada por el hecho de que los sitios de reemplazo para la mayoría de las presas y embalses no están fácilmente disponibles. Ya se han utilizado las presas más adecuadas y están perdiendo su capacidad de almacenamiento. La remoción y almacenamiento de grandes volúmenes de sedimentos en la tierra, aunque técnicamente es factible, puede ser costoso y, por lo general, no hay espacio para almacenar de manera sostenible los sedimentos que afluyen.

 

Planificación sostenible de la gestión de sedimentos

El dragado es parte de un proceso de planificación de gestión sostenible de sedimentos

Estos incluyen la reducción del rendimiento de sedimentos de la cuenca aguas arriba, enrutando los sedimentos que afluyen a través o alrededor del reservorio, eliminando la sedimentación por dragado del reservorio o la redistribución de sedimentos dentro del reservorio, y estrategias de adaptación para enfrentar mejor la sedimentación del reservorio. Las estrategias de adaptación pueden usar una combinación de los métodos mencionados anteriormente y operaciones alternativas del reservorio para manejar la sedimentación.

La acumulación de sedimentos en los embalses de la nación es un problema continuo y con frecuencia pasado por alto que está degradando constantemente nuestra capacidad para regular el suministro de agua y reducir el riesgo de inundaciones, los cuales son clave para apoyar a nuestra sociedad y las actividades económicas de la nación. Si bien las generaciones pasadas asumieron la tarea de construir y financiar la infraestructura necesaria para proporcionar suministro de agua y reducir el riesgo de inundaciones, las generaciones presentes y futuras deben enfrentar el desafío de mantener la viabilidad de los embalses contra la afluencia incesante de agua. sedimento. Debido a que los reservorios actuales rara vez se diseñaron para manejar la sedimentación, se necesitan nuevas estrategias de manejo activas y vigorosas para lograr la sostenibilidad del reservorio. Este libro blanco describe el problema de la sedimentación de los embalses, sus orígenes, las implicaciones actuales y futuras, y las medidas para manejar este problema para mantener los beneficios del suministro de agua y la reducción del riesgo de inundaciones en el futuro indefinido.

Interferencia de la sedimentación con la estructura de salida de la presa

Vida del diseño de sedimentos del yacimiento

El embalse Paonia llegó al final de su vida útil de sedimentos después de 50 años cuando la salida se obstruyó con sedimentos y escombros leñosos. Las obras de desagüe se construyeron en 1961, a 70 pies por encima del fondo del depósito (arriba a la izquierda). Durante 2014, un largo alcance excavadora se utilizó para limpiar madera y sedimentos (arriba a la derecha). El nivel de sedimento en
la presa estaba 3 pies más alta que las obras de desagüe (abajo a la izquierda y derecha).

Las presas y embalses de la nación están envejeciendo y perdiendo su capacidad para ofrecer los beneficios de diseño, pero nuestra sociedad seguirá necesitando el suministro de agua, energía hidroeléctrica, reducción del riesgo de inundaciones, recreación y otros beneficios que los embalses suministran en el futuro indefinido. Para mitigar estos impactos, se necesitan métodos activos de manejo de sedimentación para extender la vida de nuestros reservorios, convirtiéndolos de recursos no sustentables a recursos sustentables. Esto requerirá una variedad de intervenciones en nuestra infraestructura hidráulica existente y antigua, para lograr un recurso natural sostenible.

La gestión sostenible de los reservorios para preservar la capacidad a largo plazo representa un cambio fundamental del enfoque de vida de diseño tradicional donde los reservorios simplemente continúan llenándose de sedimentos hasta que abandono. Un nuevo enfoque de uso sostenible es necesario y factible y se está desarrollando e implementando en un número creciente de reservorios en todo el mundo. Lograr la utilización sostenible de los recursos hídricos de la nación requerirá mejores datos de monitoreo, cambios en las operaciones de los embalses, modificaciones estructurales a las presas y modificaciones al marco regulatorio ambiental.

Deposición de sedimentos en embalses

Los estudios de sedimentos pueden proporcionar una estimación retrospectiva significativa del rendimiento de sedimentos de una cuenca, siempre que la eficiencia de la trampa del depósito y el volumen y la densidad del sedimento depositado puedan evaluarse con precisión. Básicamente, hay cuatro formas de estimar el flujo de sedimentos (tasa de transporte de sedimentos) en lagos y embalses. El método más antiguo se basó en las metodologías pasadas de NRCS dadas en la Sección 3 Capítulo 5 del Manual Nacional de Ingeniería e implica dividir el yacimiento en segmentos a lo largo de los cuales se realizan los levantamientos. En puntos a lo largo del levantamiento o de las líneas de distribución, la profundidad del sedimento se anota con una “barra de conexión” o insertando físicamente una sonda para estimar la profundidad previa al embalse. Una vez completadas todas las líneas de rango, el volumen de sedimento se estima mediante el método de contorno o el método de rango.

El segundo método implica inspeccionar el yacimiento con un dispositivo de sonda de profundidad simple (buscador de peces) y anotar la posición
ya sea técnicas topográficas o más recientemente GPS. La encuesta registra la profundidad del fondo del agua. Los estudios se repiten varios años después en los mismos puntos generales y la diferencia se toma como el flujo de sedimentos.

El tercer método, desarrollado por Dunbar et al. (1999) implica el uso de un dispositivo de sondeo acústico más sofisticado, que es capaz de representar tanto la parte superior como la inferior de las capas de sedimento en el depósito mientras registra simultáneamente la ubicación del GPS. Al inspeccionar el yacimiento con un espaciado de línea de 100 a 500 metros, los datos se descargan, interpretan y calculan los volúmenes dando un flujo desde la fecha del embalse. La extracción de testigos en sitios selectos del yacimiento permite la determinación de la densidad del sedimento y verifica las interpretaciones de la profundidad del sedimento.

El método final, que se puede utilizar con cualquiera de los métodos anteriores, se basa en técnicas de datación con Cesio 137. Recolección, análisis y datación por edad de sedimentos de reservorios. Dependiendo de la profundidad de penetración del núcleo, el cesio 137 puede proporcionar uno o más marcadores de fecha dentro del núcleo del sedimento. Las consecuencias mundiales debido a las pruebas nucleares sobre el suelo comenzaron en 1951 y aumentaron con pruebas mucho más grandes en 1952. Las consecuencias máximas se produjeron en los Estados Unidos en 1957-58, seguidas de una moratoria desde 1958-1961. Finalmente, la reanudación de las pruebas atmosféricas en 1961 fue seguida en 1963 con el fin de las pruebas y el Tratado de Prohibición Limitada de Pruebas. Van Meter fechó la primera aparición de cesio en el núcleo en 1953 y la precipitación máxima en 1964. Por lo tanto, es posible obtener tres edades de sedimentos en lagos más antiguos; uno para la fecha del embalse 2-10, uno para el comienzo de la deposición de cesio en 1953 y uno para la deposición máxima.

DRAGADO

El dragado es una práctica común que se usa para mantener el sistema de navegación interior a lo largo de las costas del Atlántico y del Golfo y en los muchos ríos navegables de los Estados Unidos. Normalmente, el dragado se realiza utilizando algún tipo de dragado mecánico o hidráulico. El dragado es un método viable y eficaz para eliminar la sedimentación que ha afectado a los depósitos de suministro de agua. La cuestión es si el dragado es un método económicamente eficaz en comparación con los programas de control de sedimentos o la construcción de nuevos suministros de agua. Otro punto de vista es que si el dragado se considerara económicamente viable, sería de gran beneficio detener la cantidad de sedimentos que llegan de la cuenca en la mayor medida posible mediante la implementación de mejores prácticas de manejo, o mejores, en toda la cuenca con el fin de para preservar el espacio recién restaurado el mayor tiempo posible.

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