Para arreglar una presa de California, los ingenieros están poniendo a prueba un modelo a escala gigante / presas

En la tarde de un domingo de febrero, los residentes de tres condados del norte de California recibieron la orden de evacuar sus hogares en la cuenca del río Feather. Después de fuertes tormentas de lluvia rociaron la región, el embalse de Oroville estaba en su capacidad máxima, y el exceso de agua se envió por el aliviadero primario y por el río Feather. Pronto, los operadores de represas del Departamento de Recursos Hídricos de California (DWR) notaron que se había formado un cráter en el aliviadero. La presa de Oroville, la más alta en los Estados Unidos con 770 pies, estaba estable, pero el aliviadero era una parte importante del sistema de control de inundaciones del embalse. Pronto, la mitad inferior del conducto de concreto se había derrumbado, enviando escombros al río y obligando al DWR a usar otro vertedero de emergencia por primera vez. Pero los flujos masivos también erosionaron ese camino de tierra. Si la erosión hubiera continuado y socavado el borde de concreto del aliviadero, una inundación masiva habría barrido río abajo hacia el valle, una ola de destrucción de 30 pies.

Así que 188.000 personas evacuaron el valle. Afortunadamente, la ladera y los aliviaderos se mantuvieron, y se salvaron ciudades como Oroville y Thermalito. Ahora, DWR está reparando rápidamente el nuevo aliviadero, de modo que al menos dos tercios se completarán en noviembre de 2017, cuando comienza la temporada de tormentas de invierno. Pero los funcionarios quieren asegurarse de que lo hagan bien, por lo que han acudido a los científicos en busca de ayuda. Se llamó a un equipo de la Universidad del Estado de Utah y se procedió a construir un modelo masivo del aliviadero, 1/50 del tamaño del original..

El Laboratorio de Investigación del Agua de Utah en la Universidad del Estado de Utah ha estado construyendo modelos como este desde 1965. "A lo largo de los años, hemos construido docenas y docenas de modelos a escala de represas y sus aliviaderos asociados", dice Michael Johnson, uno de los ingenieros principales ahí. A veces, esos modelos a escala son réplicas de diques intactos, y otras veces están diseñados para replicar una falla, como la de Oroville. “A veces nos llaman antes de que se construya una estructura, que es lo ideal. La gente puede entender qué esperar con su diseño, o tal vez realizar mejoras en el diseño ”. Los modelos permiten a Johnson y su equipo probar nuevos diseños e identificar problemas potenciales con diseños existentes. "El modelo nos dice muy rápidamente si hay algo que debe ser examinado un poco más de cerca".

Los modelos están hechos de madera, acrílico, mortero y acero, basados en dibujos de construcción y, en el caso de Oroville, los datos de escaneo láser del aliviadero dañado. Un equipo de 15 personas pasó 40 días construyendo el modelo de aliviadero, que es uno de los más grandes en la historia del laboratorio. Una vez construido, el equipo prueba su fuerza en diferentes escenarios. Alrededor de 150,000 galones de agua se recirculan a través de un sistema de bombeo que puede simular lo que se conoce como la "inundación máxima probable", que es esencialmente la mayor inundación que el aliviadero podría experimentar, en las condiciones más extremas. Probablemente, la inundación máxima probable nunca sucederá, pero no es imposible. En el peor de los casos, el nuevo aliviadero debe diseñarse para su gestión. Los aliviaderos nuevos y antiguos de Oroville, y el sistema de compuerta que regula el flujo de agua, han sido diseñados para resistir un flujo máximo probable de agua que fluye a una velocidad de aproximadamente 300,000 pies cúbicos por segundo, o tres veces el flujo promedio en las cataratas del Niágara. "Con nuestro modelo", dice Johnson, "hemos demostrado que la estructura de la compuerta tiene la capacidad para pasar eso". Los modelos también permiten al equipo de Johnson probar nuevas tecnologías que pueden mejorar la seguridad de las represas, como los aireadores, que mezclan aire con el Agua para prevenir varias fuerzas sorprendentemente fuertes que aparecen en masas de agua que fluye..

Los investigadores aún no están exactamente seguros de qué causó que el vertedero fallara en febrero. El equipo de Johnson solo está buscando reparaciones potenciales, por lo que DWR ha designado un equipo separado de investigadores independientes. Un informe preliminar sugiere que el drenaje insuficiente, la corrosión en las barras de refuerzo y la variabilidad en el concreto del aliviadero son contribuyentes potenciales a los problemas. El informe final se espera para este otoño, aproximadamente cuando finalicen las primeras reparaciones..

"Todo lo que se ha propuesto hasta ahora ha funcionado muy bien", dice Johnson. Es una buena noticia para los ingenieros y equipos de construcción que se apresuran a completar el nuevo vertedero de $ 275 millones. "Es un componente tan importante de la infraestructura en California". El agua que pasa por la presa de Oroville y el aliviadero irriga los cultivos en algunas de las tierras agrícolas más productivas del país y proporciona agua potable al sur de California. Johnson dice que por eso es tan importante que las reparaciones se hagan bien. "Es una pieza de infraestructura bastante crítica para todo el país, en realidad".