Una presa es una estructura de ingeniería construida a lo largo de un curso de agua y destinada a regular su flujo y / o almacenar agua, en particular para el control de inundaciones , el riego , la industria , la hidroeléctrica , los peces , una fuente de agua potable , etc. .
Las consecuencias ambientales y sociales de una represa varían según el volumen y la altura del agua retenida y según el contexto biogeográfico: al ahogar valles enteros, una represa artificial puede obligar a poblaciones enteras a desplazarse y alterar los ecosistemas locales. Algunas forman parte de un plan de desarrollo de la cuenca y son objeto de medidas de conservación y compensación. A menudo, la ley o el derecho consuetudinario imponen un caudal reservado ( caudal mínimo reservado para los usuarios río abajo y para el mantenimiento del ecosistema acuático y las especies dependientes).
Por extensión, llamamos presa a cualquier obstáculo colocado sobre un eje de movimiento, por ejemplo para controlar el movimiento de personas y / o mercancías (barricada, barricada militar).
En 1821, en sus Precisiones históricas y estadísticas sobre los canales y ríos navegables de Bélgica y parte de Francia , BL De Rive definió la presa como un "dique mediante el cual se mantiene una altura constante de agua en todas las áreas. un río, y que es suficiente para las especies de embarcaciones que deben navegar allí, y cuyo efecto es moderar la velocidad y devolverla al régimen uniforme de 1 metro de desnivel sobre 6.000 metros de eslora ” .
El uso actual no siempre distingue la presa del dique cuando están formados por un terraplén. Podemos así hablar del "dique del estanque", o incluso del "dique del dique", la palabra dique se refiere entonces a la estructura única y la palabra dique al conjunto del desarrollo, incluido el plan de agua . La presa construida en mampostería (y en particular las presas de arco de hormigón), por otro lado, se distingue claramente de un dique.
Desde 2007 y la publicación de un decreto que define las reglas de seguridad aplicables a las estructuras hidráulicas, la ley francesa distingue claramente los diques de las presas:
Por lo tanto, según la legislación francesa, las presas son todas las obras que permiten la formación de una masa de agua, permanente o no, mientras que los diques son todas las obras que permiten proteger a una población o propiedad del efecto de las inundaciones en el curso. inmersiones.
Como tal, cuando el tramo de un canal se establece sobre terraplenes y así domina una llanura o un valle, entra en la definición de presas: la altura es la del terraplén en relación con el suelo natural, el volumen de agua es el uno presente en el alcance, es decir entre las dos cerraduras que lo determinan .
Las pequeñas presas son estructuras de almacenamiento de agua llenas de agua superficial, escorrentía o bombeo de agua. Se consideran, a nivel normativo, presas .
Los diques de castores son construidos por estos animales a través de arroyos. Les permiten mantener un nivel de agua suficiente en verano, para proteger su gallinero de los depredadores y garantizar un fácil acceso a las provisiones de ramas almacenadas bajo la superficie como reserva de alimento invernal .
Las presas probablemente han existido desde tiempos prehistóricos, particularmente en Egipto (reserva de agua potable, riego, estanques, piscifactorías). Se construyó una presa de 115 metros de largo en el valle de Garawi en Egipto alrededor del 3000 a. C. AD Y, de acuerdo con N. Schnitter-Reinhardt, la más antigua presa de gravedad conocido es cerca de Jawa en Jordan , hacia el final de la IV º milenio antes de Cristo. AD . Herodoto cita una presa construida por el faraón Menes , fundador de la primera dinastía, en Koseish, para abastecer la ciudad de Memphis .
La primera ruptura de presa conocida es la de Sadd el Kafara (en) , Wadi Garawi, a 30 km al sur de El Cairo , entre 2650 y 2465 a. C. AD Probablemente detuvo la construcción durante un milenio.
En el año 560 , el historiador bizantino Procopio de Cesarea menciona un arco de presa aguas arriba, en mampostería (presa de Daras).
Los romanos las construyeron, sobre todo en España, en la comarca de Mérida , con las presas de Almonacid (34 m de altura ), Proserpine (22 m de altura ) y Cornalvo (28 m de altura ), o de nuevo, en Portugal , con la presa de Belas. .
Pero fue en la Edad Media cuando se desarrollaron con fuerza en Europa, en particular para abastecer a los molinos de agua . Parece que en ocasiones pudieron apoyarse en sedimentos acumulados río arriba de atascos de hielo natural , o en sitios de represas de castores, cuya toponimia conserva rastros (por ejemplo, en Francia, las palabras bief y bièvre , antiguo nombre de castor, que podrían estar emparentados, o nombres de pueblos como Beuvry , uno de los antiguos nombres de castor, o Labeuvrière , el "castor"). Los mapas antiguos, por ejemplo de Cassini , dan testimonio de las numerosas presas de pequeños ríos construidas por campesinos o monjes locales para conservar agua y criar peces o para cosechar lino o cáñamo .
Al conservar los volúmenes de agua y una mayor profundidad del agua en la estación seca, estas presas también pudieron amortiguar las fluctuaciones de verano de las capas freáticas (porque en igualdad de condiciones, es la altura del agua la que controla la velocidad de la percolación, según Darcy's ley ).
En el XVI ° siglo , los españoles se dieron cuenta de las grandes presas de mampostería. El más destacable es el de Tibi , a 18 km al norte de Alicante , construido en 1594 . 45 m de altura , todavía se utiliza .
En Francia , al este de Toulouse , la presa de Saint-Ferréol se construyó entre 1667 y 1675 para abastecer de agua al canal real de Languedoc (canal hoy conocido como "canal du Midi"). Con una altura de 35 m desde los cimientos y una longitud de copa de 786 m , las dimensiones de esta presa la convirtieron en la más grande del mundo en su momento.
La primera presa de arco moderna fue construida por François Zola , padre de Émile Zola , entre 1843 y 1859 cerca de Aix-en-Provence .
800 000 presas se construyeron durante el XX ° siglo, incluyendo 52.000 considerados como grandes presas, China (46%), los EE.UU. (14%) e India (9%) por un total de casi tres cuartas partes de estas grandes presas.
Una presa está sujeta a varias fuerzas. Los más significativos son:
Para resistir estas fuerzas, se utilizan dos estrategias:
Una presa está sometida a una fuerza horizontal relacionada con la presión que ejerce el agua sobre su superficie sumergida. La presión hidrostática en cada punto es función de la altura del agua sobre ese punto.
o
La fuerza resultante es la integral de las presiones hidrostáticas que actúan sobre la superficie sumergida de la presa.
Esta fórmula no se integra fácilmente en presas con geometría compleja. Por otro lado, se puede obtener una expresión analítica para un elemento de presa de gravedad (una “parcela”, de ancho constante y altura sumergida ):
de donde :
El empuje que ejerce el agua sobre una presa aumenta con el cuadrado de la altura de la presa (lo que es cierto para cualquier tipo de presa). No depende del volumen de agua almacenado en el depósito. El punto de aplicación de esta fuerza se encuentra en el baricentro del diagrama de presión, que generalmente es un tercio de la altura de retención.
Los cálculos anteriores sólo se refieren a presas de materiales rígidos (hormigón, mampostería, etc.), cualquiera que sea su tipo (peso, bóveda, contrafuertes, etc.). Por otro lado la integración por tacos solo interesa a los diques del tipo contrapeso o contrafuerte , que se rigen por la estática del sólido . Para las bóvedas, las fuerzas se transfieren lateralmente mediante mecanismos de flexión y compresión, un cálculo por montantes solo teniendo en cuenta las fuerzas verticales no es suficiente y es necesario recurrir a la resistencia de los materiales ( deformación elástica ) y, a menudo, a la avanzada. métodos numéricos ( método de elementos finitos lineales o incluso no lineales).
Por otro lado, en lo que respecta a las presas de materiales sueltos (suelo, tierra, escollera, terraplenes, etc.), los cálculos se relacionan con cálculos de estabilidad de taludes de taludes que deben tener en cuenta el estado de saturación o no de dichos terraplenes. .
En hidráulica , el modelo reducido es muy utilizado para estudios de mecánica de fluidos de estructuras como puertos , diques , presas, etc. Usamos en estos casos la similitud del número de Froude . También se utilizan a menudo modelos digitales bidimensionales o tridimensionales.
Una presa de gravedad es una presa cuya propia masa es suficiente para oponerse a la presión ejercida por el agua. A menudo son presas relativamente gruesas, cuya forma es generalmente simple (su sección es en la mayoría de los casos similar a un triángulo rectángulo). Hay dos familias principales de presas de gravedad, presas de hormigón por gravedad y presas de terraplén (estas últimas, además, generalmente no se califican como presas de gravedad, sino como presas de terraplén).
Aunque las presas de arco o contrafuerte requieren menos material que las presas de gravedad, estas últimas todavía se utilizan ampliamente en la actualidad. La presa de gravedad de hormigón se elige cuando la roca del sitio (valle, riberas) es lo suficientemente fuerte para soportar dicha estructura (de lo contrario, se utilizan presas de terraplén) y cuando no se cumplen las condiciones para construir una presa de arco (ver más abajo). ). Por lo tanto, la elección de la técnica es principalmente geológica: es necesaria una base de roca bastante buena. Pero también es necesario tener cerca materiales de construcción (áridos, cemento).
La tecnología de presas de gravedad ha evolucionado. Hasta principios del XX ° siglo (1920-1930), las presas de gravedad fueron construidas de mampostería (hay muchas presas de este tipo en Francia, especialmente para el suministro de agua de los cursos de agua). Posteriormente, fue el hormigón convencional el que se impuso.
Desde 1978, una nueva técnica ha reemplazado al hormigón convencional. Este es hormigón compactado con rodillo. Es un hormigón (áridos, arena, cemento, agua) con poca agua, que tiene una consistencia granular y no semilíquida. Está configurado como un terraplén, con máquinas de movimiento de tierras. Tiene la principal ventaja de ser mucho más económico que el hormigón convencional.
La presa Grande-Dixence en Suiza , operada por Alpiq , es la presa de mayor gravedad del mundo (285 m ).
Presa de terraplénTodas las presas hechas de material suelto, ya sea fino o grueso (riprap), se denominan presas de relleno .
Esta familia incluye varias categorías muy diferentes. Las diferencias surgen de los tipos de materiales utilizados y el método utilizado para asegurar la impermeabilización.
La presa homogénea es una presa de terraplén construida con un material suficientemente impermeable (arcilla, limo). Es la técnica más antigua para las presas de terraplén.
La presa de núcleo de arcilla tiene un núcleo de arcilla central (que proporciona impermeabilización), soportado por empastes hechos de materiales más permeables. Esta técnica tiene al menos dos ventajas sobre la presa homogénea:
La presa de núcleo de morrena se usa a menudo en áreas marcadas por glaciares en retroceso. Estas estructuras generalmente consisten en un núcleo impermeable de morrena, recuperado cerca del sitio, que está protegido por filtros de material granular. La sección transversal típica de una presa de enrocado también incluye una zona de transición entre el filtro y la recarga.
Algunos primos de las presas centrales: presas de terraplén con muro central estanco ( muro diafragma de hormigón, muro de hormigón asfáltico).
La técnica de las presas de máscara aguas arriba es más reciente. La estanqueidad está asegurada por una "máscara", construida en el paramento aguas arriba de la presa. Esta máscara puede estar hecha de hormigón armado (actualmente se están construyendo muchas presas de enrocado muy grandes con máscaras de hormigón armado), hormigón bituminoso o de una membrana delgada (la más común: membrana de PVC, membrana bituminosa).
La presa Mattmark en Suiza y la presa Šance en la República Checa son de este tipo; en Francia , la presa de Serre-Ponçon (segundo embalse más grande de Europa ). Las presas de relleno de rocas son las más comunes en el parque de presas Hydro-Québec . Representan el 72% de las 600 represas operadas por la empresa en 2002.
Presa de arcoLa presión del agua se transfiere a los lados del valle por medio de un muro de hormigón arqueado horizontalmente, y a veces verticalmente (luego se califica como bóveda de doble curvatura ).
La técnica de la presa en arco requiere un valle bastante estrecho (aunque las presas en arco a veces se han construido en valles bastante anchos, llevando esta tecnología al límite) y una buena roca de base. Incluso cuando se cumplen estas condiciones, la presa de arco hoy a menudo se enfrenta a la competencia de presas de gravedad de hormigón o presas de enrocado, cuya implementación puede ser más mecanizada.
Debido al volumen relativamente pequeño de materiales necesarios, esta es una técnica muy satisfactoria desde el punto de vista económico.
Sin embargo, el mayor desastre hidráulico en Francia ( Malpasset , por encima de Fréjus , el2 de diciembre de 1959) se refería a una presa en arco en proceso de incautación; uno de los apoyos laterales de la bóveda (y no la presa en sí) no resistió las fuerzas aplicadas por la retención, que provocó la ruptura casi total y muy repentina de la estructura, y el desencadenamiento de 'una ola rompiente extremadamente violenta, capaz de de transportar piezas de la bóveda que pesaban cientos de toneladas. Este desastre mató a cientos, destruyó muchos edificios y un puente de autopista y devastó grandes áreas agrícolas.
Malpasset es el único caso conocido de falla de una presa en arco. Esta presa se encuentra hoy en día en el estado en que se dejó después del accidente, y las enormes piezas de la presa siguen abandonadas en el valle aguas abajo.
Antes de este accidente (y, para algunos, incluso hoy), la bóveda se consideraba la presa más segura. El desastre de Vajont en Italia lo demuestra además: mientras una doble ola de gran altura pasó sobre la bóveda, tras el derrumbe de una montaña en el cuerpo de agua, la presa permanece intacta. Sin embargo, la ola de inmersión causada por la ola se cobró miles de vidas.
También hay presas con varias bóvedas como la presa Hongrin en Suiza .
Contrafuerte o presa multicanalCuando los apoyos están demasiado separados, o cuando el material local es tan compacto que la extracción es casi imposible, la técnica del dique de contrafuerte permite realizar un dique con un gran ahorro de materiales.
El muro plano o multicanal (Vezins, Migoëlou o Bissorte) de hormigón descansa sobre contrafuertes de hormigón armado incrustados en la cimentación, que transfieren la presión del agua a las cimentaciones inferiores y a las riberas.
Uno de los ejemplos más importantes de este tipo es la presa Daniel-Johnson en Quebec , finalizada en 1968 como parte del proyecto Manic-Outardes . Con 214 m de altura y 1.312 m de ancho , la presa, diseñada por André Coyne , está sostenida por dos contrafuertes centrales separados por 160 m en su base. Las 13 bóvedas laterales forman semicilindros inclinados que tienen 76 m de distancia entre ejes. Más allá de las consideraciones estéticas, Hydro-Québec optó por construir una presa con arcos y contrafuertes por razones económicas. Según los estudios de diseño, la construcción de la estructura requirió poco más de 2,2 millones de metros cúbicos de hormigón, o cinco veces menos que una presa de gravedad.
Plumas de agujas móvilesLa presa móvil o de nivel constante tiene una altura limitada; generalmente se construye aguas abajo del curso de los ríos, preferiblemente en el lugar donde la pendiente es más débil. Este tipo de presa se utiliza generalmente en el desarrollo de estuarios y deltas.
Según el tipo de construcción, la presa móvil puede ser:
Existen otras categorías de represas, generalmente de menor tamaño.
Las presas de relaves son presas con residuos mineros para crear una de esas áreas de almacenamiento estériles. Las presas se erigen mientras la mina continúa operando. Son similares a las presas de terraplén.
Las presas de montaña son estructuras diseñadas para luchar contra los efectos de la erosión torrencial. Son obras construidas a través de torrents. Pueden interrumpir (parcial o totalmente) el transporte de sólidos; también pueden fijar el perfil longitudinal de un vagón reduciendo la agresividad de los flujos.
Los diques de filtración son estructuras construidas con piedra libre a través de una artesa o poco profunda donde se concentran las escorrentías durante las fuertes lluvias. El dique sirve para ralentizar la velocidad del agua de la inundación y esparce esta agua sobre un área en el lado aguas arriba, acción por la cual se incrementa la infiltración y se depositan sedimentos. La zona inundable constituye un campo cultivable en el que se obtienen buenos rendimientos gracias a una mejor disponibilidad de agua y nutrientes para cultivos como el sorgo . Al mismo tiempo, se detiene o evita la erosión de los barrancos en el thalweg.
Rara vez, las presas se construyen con el único propósito de almacenar parte del volumen de la inundación, para limitar el riesgo de inundación. Estas presas se construyen a distancia del lecho menor y la captación se realiza mediante una estructura de toma de agua en el río. Están secos la mayor parte del tiempo y solo se llenan durante las inundaciones más importantes. Tal dispositivo equipa la aglomeración de Belfort - Montbéliard en Francia.
Según el tipo de uso al que se destine, la presa puede incluir varios elementos constituyentes entre los siguientes:
La presa es una parte de la presa destinada a evacuar un flujo del embalse aguas arriba a un canal de descarga. Se utilizará en particular en caso de una inundación que pueda poner en peligro la presa al hacer que el nivel aguas arriba suba excesivamente. Algunas presas de inundación están equipadas con un sistema de válvulas para controlar el flujo de retorno; los otros vertederos, conocidos como vertederos de “umbral libre”, son más confiables en cuanto a roturas o averías mecánicas.
El vertedero es uno de los principales sistemas que garantizan la seguridad de las estructuras. Existen varios tipos de vertederos incluyendo: el vertedero principal que permite la descarga de las inundaciones más comunes, los vertederos auxiliares que permiten la descarga del exceso de flujo del vertedero principal, el vertedero de emergencia que se define para descargar las crecidas excepcionales (hasta inundaciones de muy baja ocurrencia, con períodos de retorno de más de 10,000 años para algunas estructuras).
El diseño de un vertedero debe responder a un compromiso entre: las dimensiones del vertedero, la cantidad de agua almacenada y la cantidad de agua descargada. Cuanto más grande sea este último, más ancho o más profundo debe ser el vertedero. El vertedero puede enfrentar problemas de erosión, a veces relacionados con cavitación o turbulencia, que pueden llevar a su destrucción.
La gestión de la inundación es una compensación entre el flujo enviado aguas abajo y el riesgo de inundación aguas arriba del embalse por el aumento del agua retenida. Las regulaciones francesas exigen no empeorar el caudal máximo (pico) de la inundación.
Se utiliza para disipar la energía presente en el agua que fluye por el canal de descarga. La cuenca de disipación de energía ayuda a prevenir la erosión aguas abajo.
Una presa no es solo una pared más o menos sólida. No es inerte y está sujeto a monitoreo sismológico y técnico bajo varios criterios. La estructura vive, trabaja y se cansa en función de las tensiones a las que está sometida.
Cualquier presa puede estar expuesta a cuatro tipos de riesgo, cuya frecuencia e importancia deben evaluarse, según las circunstancias locales:
La obsolescencia de los materiales está ligada principalmente a la degradación del hormigón, que puede estar sujeto a dos enfermedades: la reacción alcalina (que sufre la presa de Chambon en Francia) y la reacción de sulfato interno (de la cual la presa de Bimont , en Francia) ).
En general, se estima que durante el XX ° siglo, el 1% de las presas de todo el mundo estaban rotas.
Por razones de mantenimiento de las estructuras, las presas se inspeccionan periódicamente. Cada año se examina el aspecto exterior de la presa, y periódicamente (cada diez años en Francia) se puede vaciar el depósito de agua para permitir el acceso tanto a la parte inferior de la estructura como a los equipos (tuberías de agua, rejillas , válvulas, etc.). Este cambio de aceite decenal se sustituye cada vez más por inspecciones submarinas que permiten superar las limitaciones medioambientales y económicas impuestas por un cambio de aceite.
Las estructuras de interés para la seguridad ciudadana también son auscultadas por sensores que permiten medir su comportamiento (medidas de desplazamiento, tasa de fuga, etc.). Su condición depende de la seguridad de las poblaciones asentadas río abajo.
Sin embargo, la probabilidad de falla es extremadamente baja: estadísticamente, una falla por año en una flota global de 16,000 represas, excluida China . En Europa , la probabilidad es aún menor. De hecho, el peligro es mayor en el momento del primer relleno, pero el riesgo es mucho menor para las estructuras de hormigón que para las de relleno.
En Francia , las represas se clasifican en A, B, C o D según su tamaño y nivel de riesgo para la población (D se eliminará en 2017). Las disposiciones reglamentarias relativas a la seguridad y protección de las estructuras hidráulicas se definen en particular en el artículo R214-112 (et seq.) Del Código de Medio Ambiente con en particular una clasificación de diques y presas y una aclaración de las medidas para asegurar su control, seguridad y mantenimiento.
Las presas construidas en los Alpes , en los años 1950 y 1960 , en el apogeo de la edad de oro del carbón blanco , se encuentran ahora en una fase de envejecimiento que exige unos costes de mantenimiento cada vez más elevados. EDF estima que la mayoría de las estructuras hidráulicas solo alcanzan la mitad de su vida útil, pero ha anunciado un importante programa de inversión para mantenimiento y rehabilitación. Según el informe de la Oficina parlamentaria para la evaluación de las opciones científicas y tecnológicas francesas de9 de julio de 2009, las principales preocupaciones residen menos en las grandes estructuras que en la multitud de pequeñas presas en Francia para las que los niveles de mantenimiento y control son insuficientes.
Una falla de diseño o de mantenimiento puede conducir a un desastre: si la presa cede cuando la retención de agua es relativamente grande, una ola de ruptura puede barrer las poblaciones aguas abajo, más o menos canalizada por la topografía del thalweg. En el que se encontraba la presa. ubicado (ver el artículo Catástrofe ). En Francia , un desastre de este tipo tuvo lugar en 1959 cerca de Fréjus, en la presa de Malpasset .
La película La Folie des hommes (2001) relata el desastre de la presa de Vajont , en Italia , el9 de octubre de 1963. La película muestra las causas y la cadena de eventos que llevaron a un deslizamiento de tierra de 270 millones de metros cúbicos en las aguas del embalse de la presa. La gigantesca ola que siguió y que pasó por encima de la presa sin romperse causó 2.000 víctimas.
El desastre más mortífero causado por una presa ocurrió en la presa de Banqiao en China en 1975: el estallido de la ola provocó la muerte de 26.000 personas.
TembloresLos terremotos se encuentran entre los eventos que probablemente afectarán la estabilidad de las presas, especialmente en regiones donde el riesgo sísmico es mayor. Históricamente, las rupturas causadas por terremotos han sido muy pocas en comparación con las causadas por fallas de diseño. En ciertos contextos geológicos, el rápido embalse y vaciado de una presa son fenómenos que pueden ser por sí mismos una fuente de terremotos inducidos .
En France, les grands barrages font l'objet d'une simulation informatique de comportement dans le cas du plus fort séisme historique connu dans la région (souvent estimé d'après des documents anciens, mais n'allant pas au-delà de 500 ans alrededor de). Así, el terremoto de referencia en los Pirineos es el del 21 de junio de 1660, magnitud estimada en torno a 6 y cuya intensidad fue IX en Bagnères-de-Bigorre ). Un terremoto de este tipo causaría hoy un daño significativo en los Altos Pirineos, pero sin embargo sería apoyado por todas las grandes presas .
Las rupturas más frecuentes correspondieron a estructuras de relleno de tamaño moderado, construidas con materiales arenosos o limosos , o cimentadas en suelos de esta naturaleza; en este caso, puede desarrollarse un fenómeno llamado tixotropía , que pierde toda resistencia a la arena o al limo saturado.
ModeladoLos avances en la informática y la modelización matemática , así como el estudio de la retroalimentación de la experiencia, permiten una modelización cada vez más realista de los riesgos de rotura (instantáneos o por fases) y sus efectos ( flujo turbulento o laminar ), siempre que el modelo se alimente datos hidrológicos de calidad, de la "ola de ruptura" por ejemplo, sobre la base de las ecuaciones de Saint-Venant aplicadas a las balsas o canales horizontales o inclinados.
Estos avances en el modelado también permiten predecir mejor los efectos:
Los numerosos accidentes ocurridos en el pasado han llevado a Suiza a garantizar su estricta seguridad de estas infraestructuras. Se han establecido estándares sobre, por ejemplo, el peso de los materiales utilizados, presión del agua, variaciones de temperatura, inundaciones, heladas, acumulación de sedimentos y posibles terremotos. De teodolitos calculadoras y las señales de satélite para medir los desplazamientos y las deformaciones de la estructura de la presa milímetros. “Los informes y registros de medición son analizados e interpretados por especialistas y por la Oficina Federal de Energía. "
Una alarma permite a la población refugiarse si la ruptura de la presa es inminente.
La seguridad operativa de las presas es responsabilidad civil y penal de sus operadores. Sin embargo, dado el riesgo y la magnitud de las posibles consecuencias, el área está controlada por los servicios estatales. Las presas ubicadas en concesiones hidroeléctricas forman parte del Dominio Hidroeléctrico Público. Las DREAL (antes DRIRE, división de Energía) son las encargadas de la supervisión de estas obras pertenecientes al Estado y encomendadas por concesión a un promotor / operador. Los MISE (Misión Interservicios del Agua, dentro de la DDEA) son responsables de las estructuras construidas y operadas bajo el régimen de autorización (pequeña hidroeléctrica y estructuras sin uso de energía).
Después del desastre Malpasset (2 de diciembre 1959), el Ministerio de Obras Públicas ha elaborado la circular n o 70-15 del 14 de agosto 1970 que regula los servicios de control de tareas y obligaciones de los operadores. El Ministerio de Industria complementó la circular 70-15 con un IMC circular (presas de tamaño mediano) el 23 de mayo de 1995, aplicable únicamente a las obras en concesión. Paralelamente, en 1963 se creó el CTPB (Comité Técnico Permanente de Represas), que en 2007 se convirtió en el Comité Técnico Permanente de Represas y Obras Hidráulicas (CTPBOH) que reúne a los más grandes expertos franceses, y desde 1992 se han construido las mayores represas. sujeto a un PPI (plan de intervención especial) donde se analizan los riesgos (incluyendo terremotos y deslizamientos de tierra del tipo presa Vajont ).
Con la apertura del mercado eléctrico y el cambio de estatus de los principales operadores (EDF, CNR, SHEM ), las circulares se volvieron ineficaces y, tras una reflexión conjunta, se introdujo una nueva normativa en 2007, retomando y acentuando las disposiciones implantadas. auscultar las presas y analizar su comportamiento.
Todas las presas de más de dos metros de altura, hidroeléctricas o no, se clasifican legalmente según dos de sus características geométricas:
Las tres clases son:
Una cuarta clase, D, relativa a las presas no clasificadas en A, B o C y superiores a 2 m , existió entre el decreto de 2007 y el de la12 de mayo de 2015.
Las presas de clase A están sujetas a un estudio de peligrosidad (EDD) cada diez años , un examen técnico completo, etc. (reemplazando la antigua inspección decenal) y una revisión de seguridad (RPS). Las presas de clase B están sujetas a un estudio de peligrosidad cada diez años.
Todas las presas clasificadas (A, B, C) deben tener:
Son el tema de:
Los prefectos pueden endurecer las condiciones para las estructuras de control, en particular, actualizándolas.
El desmantelamiento de presas está motivado por consideraciones de seguridad, costos y, cada vez más, ambientales.
Caso de presas y presas pequeñasLa mitad de los vertederos y pequeñas presas en Francia no tienen uso industrial o agrícola conocido (o ya no). La primera presa hidroeléctrica desmantelada es la de Kernansquillec en Plounévez-Moëdec, en las Côtes-d'Armor. “En 1996, la demolición de la presa hidroeléctrica, la primera en Francia en un río salmonero, permitió que el paisaje sumergido resurgiera. " Además, debido a la satisfacción de no a las obligaciones de seguridad pública, la presa de Piney (agua potable, la gestión comunitaria del proyecto) en Saint-Chamond fue asegurada en 2000 por la perforación de un esclusa al pie de la presa. El desmantelamiento de pequeñas presas y presas se justifica cada vez más a menudo por razones de ahorro en los costos de mantenimiento y para restablecer la libre circulación de peces, mientras que en parte de las cuencas de captación el regreso de castores permite encontrar presas de castores , que ralentizan el flujo de agua y mejoran la heterogeneidad de los cursos de agua, así como el suministro de agua subterránea.
Caso de grandes presasEl desmantelamiento de grandes presas casi siempre se justifica por razones de seguridad (alcanzar el límite de vida útil de la presa), incluso si esto permite que los ecosistemas fluviales funcionen de una manera más natural, en parte porque el curso de agua a menudo se ha desarrollado aguas abajo y aguas arriba. La inversión inicial realizada por el constructor, justificada por un servicio público (agua potable, riego y / o electricidad) con un medio generalmente clasificado como participante en el desarrollo sostenible , generalmente no está destinada a ser abandonada o destruida mientras la presa resulte útil. . La financiación para el desmantelamiento con fines piscícolas (principalmente recreativos) y la planificación de medios sostenibles para reemplazar la producción de energía así perdida son generalmente inexistentes.
Alternativa fotovoltaicaLos estudios prospectivos muestran que se podría producir una cantidad equivalente (o incluso mucho mayor) de electricidad instalando paneles fotovoltaicos en el área anteriormente inundada por la presa (en áreas a veces desérticas para la presa de Asuán, por ejemplo) y / o en sitios externos. Los costos, las limitaciones y las dificultades de almacenar electricidad habían eliminado hasta ahora esta alternativa en el mix energético , pero, según investigadores como J. Waldman, S. Sharma, S. Afshari y B. Fekete, con las tecnologías actuales, para reemplazar todas las la hidroelectricidad producida por el país (274.868 GWh / año en 2016 producidos por 2.603 represas), se necesitarían 529.885 ha de paneles solares, o aproximadamente la superficie de Delaware, que representa solo el 13% del área de embalses de presas existentes en el país. Si se eliminaran todas las represas hidroeléctricas del país, el 50% de la tierra reemergente sería suficiente para producir 945.062 GWh / año , o 3,44 veces más electricidad que toda la producción hidroeléctrica actual. A modo de comparación, en los Estados Unidos en 2019 se produjeron 35.919 GWh / año de electricidad fotovoltaica , equivalente a alrededor del 13% de la producción hidroeléctrica en 2016.
Esta evaluación menciona el hecho de que las presas a menudo se han convertido en fuentes de sedimentos y gases de efecto invernadero , pero no toma en cuenta el valor de la presa como medio de almacenamiento de agua y "almacenamiento de electricidad". valles mal orientados, ni costos de desmantelamiento e instalación (que varían mucho según el sitio, incluso si generalmente se construye y mantiene una carretera para el acceso a la presa y si la conexión eléctrica ya está presente). Algunas presas solo podrían desmantelarse parcialmente y conservar una función de almacenamiento complementaria y, señalan J. Waldman y sus colegas, el almacenamiento de electricidad mediante baterías más baratas, menos contaminantes y más seguras (calcio-azufre, por ejemplo) o mediante almacenamiento inercial abre perspectivas para la futura sustitución de la totalidad o parte de las presas por instalaciones fotovoltaicas, "utilizando mucho menos suelo, con considerables ventajas medioambientales y ecológicas" .
Una presa es un factor de fragmentación ecológica cuando frena o bloquea la migración de especies acuáticas. Algunos países requieren unos pocos años un nuevo trabajo (en Francia, en los ríos clasificados como "migrantes" de la Ley de 'Pesca' n o 84-512 del 29 de junio de 1984) para incluir escalas de peces . Estos siguen siendo raros en grandes estructuras antiguas o en ríos donde no se identifica la presencia de especies migratorias. Algunas estructuras están equipadas sin compromiso, por voluntad del operador. Algunas escaleras para peces mal diseñadas o mal construidas pueden resultar ineficaces. El transporte de pescado en camión es a veces la alternativa elegida, por ejemplo, en el Garona entre Carbonne y Camon , donde una serie de cinco grandes presas habría requerido equipos costosos y un viaje que todavía era difícil para el migrante. Por lo tanto, los peces quedan “atrapados” en un extremo de la cadena, identificados y transportados por camión cisterna al otro extremo.
Si el manejo de la presa no es adecuado, puede alterar el flujo natural y estacional del curso de agua, afectar el nivel de las capas freáticas y la transferencia de materia en suspensión y sedimentos. Puede tener efectos retardados en los ecosistemas de una gran superficie debido a la inundación de la zona de aguas arriba , y la fuerte modificación del régimen de flujo de agua de la zona de aguas abajo , así como la modificación de la calidad del agua provocada por el embalse. . El río recoge agua corriente abajo que en algunos casos se ha utilizado para el riego de ciudades e industrias contaminadas. En Egipto, por ejemplo, han aparecido muchas enfermedades causadas o favorecidas por la contaminación del agua.
Una presa puede generar una modificación de estructuras ecológicas y facilitar “ invasiones biológicas ”. Un ecosistema sub-natural y más o menos equilibrado se reconstituye en estas áreas más o menos rápidamente (en el espacio de unos 30 años, un ecosistema se recrearía en un 99% , especialmente aguas abajo en las áreas antiguas. Sin embargo, este ecosistema nunca es idéntico al original: la desaparición de las corrientes río arriba, y la muy brusca disminución del caudal río abajo, así como la desaparición o suavización de los caudales estacionales provocan en general la desaparición de determinadas especies autóctonas. Además, un estudio publicado en Septiembre de 2008 confirmó en los Estados Unidos que en las cuencas hidrográficas , los entornos artificiales, como los lagos de retención, eran mucho más propicios para el desarrollo de las denominadas especies acuáticas " invasoras " . Lagos naturales. Este estudio trató de establecer una correlación en la región de los Grandes Lagos la importancia de las invasiones biológicas con la fisicoquímica del cuerpo de agua, la intensidad y naturaleza de las actividades náuticas a debido a la distribución geográfica de cinco especies exóticas. El estudio mostró que el riesgo de invasión biológica es (para la región de los Grandes Lagos) de 2,4 a 3 veces mayor en los embalses que en los lagos naturales (alrededor de 2005/2008). Este riesgo ha aumentado con el tiempo y la amenaza aumenta para los lagos naturales, ya que el aumento en el número de embalses afectados ha reducido en casi todas partes la distancia entre el agua "contaminada" y el agua natural. Es en este caso el hombre quien juega el papel principal de vendedor ambulante y en particular según Pieter TJ Johnson uno de los autores del estudio, la pesca y las actividades náuticas que favorecen la diseminación de muchos organismos, entre ellos el mejillón cebra (que cuelga bajo botes), milfoils de agua invasores que cuelgan de remolques de botes, aromas de arco iris y un cangrejo de río invasor que se usaba como cebo (ahora prohibido).
Si bien la hidroelectricidad se considera tradicionalmente como energía limpia , los embalses de presas pueden emitir gases de efecto invernadero a través de la deforestación, la inmersión de vegetación en el embalse o la actividad bacteriológica en el embalse y en el área periódicamente, que liberan grandes cantidades de dióxido de carbono y / o metano .
En Egipto, apareció un nuevo riesgo tras el llenado del lago Nasser : el riesgo sísmico. La presa alta puede soportar una magnitud de 7 en la escala de Richter , pero la ciudad de Asuán no está protegida contra terremotos de magnitud superior a 5.14 de noviembre de 1981, un terremoto de magnitud 5.4 sacudió la región. A partir de mediciones de sismicidad y resistividad eléctrica del subsuelo, Kebeasy pudo demostrar que esta imponente masa de agua retenida por el lago artificial es responsable de un resurgimiento de la actividad sísmica.
Impactos positivosUn lago de presa puede ser un lugar de recepción de aves migratorias, un lugar de reproducción de ciertas especies acuáticas,
Un lago de presa puede mejorar las condiciones de flujo bajo . Cada vez más, las represas hidroeléctricas participan en el apoyo de los caudales bajos, lo que permite una vida de verano en los ríos afectados por numerosas extracciones (autorizadas o no), mejorando el enfriamiento del agua y la dilución de la contaminación aguas abajo. En Francia, desde la misma Ley de Pesca de 1984, todos los obstáculos en los ríos franceses deben dejar en el curso de agua 1/40 del módulo (caudal medio), y 1/10 para todas las estructuras nuevas o aquellas cuyo título se renueve. Para poner fin a esta situación de desigualdad (que plantea muchos problemas de variación de los caudales en un mismo curso de agua), la nueva ley de aguas y medios acuáticos fijó en1 st 01 2014el plazo de entrega del 1/10 para todas las obras. Sin embargo, esta LEMA introduce la excepción de las presas de gran altura, lo que garantiza el apoyo de la red eléctrica, a la que el caudal reservado se puede limitar a 1/20 (una lista que se fijará por decreto). Asimismo, previa justificación mediante un estudio adecuado, se puede modular el caudal a lo largo del año (modalidad reservada).
Un lago de presa puede ser una fuente de producción de energía renovable , cuando se trata de una presa hidroeléctrica.
Por ejemplo, en el caso de China y la presa de las Tres Gargantas , que se ha convertido en la central hidroeléctrica más grande del mundo con una producción anual de 84,7 mil millones de kilovatios-hora, ha habido una mejora en la calidad del aire en la región. , gracias a la economía china de 50.000 toneladas de carbón al año.
El diseño de una presa, como la presa de Aswan High , ayuda a gestionar y racionalizar el uso de la crecida del río. Sin esta innovación tecnológica, en el ejemplo del caso de Asuán, los períodos de sequías e inundaciones excepcionales no habrían dejado de condicionar a la población egipcia en fuerte aumento; esta duplicación cada 20 años : 20 millones en 1950, a 40 millones en 1970; de continuar de esta manera, podría haber llegado a 80 millones de egipcios en 1990, mientras que esta cifra solo se alcanzó en 2012. De hecho, la reserva de agua del lago Nasser ( 157 mil millones de metros cúbicos), creada gracias a la construcción de la presa alta de Asuán , permitió la mejora de varios cientos de miles de hectáreas de tierras desérticas. El funcionamiento, hecho posible durante todo el año, del sistema de riego ha permitido un aumento de la producción agrícola. El número de cosechas se ha duplicado, incluso triplicado gracias a la gestión de las inundaciones, así como a la modernización del riego y el drenaje. La superficie cultivada se duplicó entre 1970 (antes de la creación del lago Nasser) y principios de la década de 2000.
También se construyen presas de riego o de agua potable para proporcionar beneficios para la agricultura y el suministro de agua . Por lo tanto, estos impactos deben sopesarse de la misma manera que las desventajas para el medio acuático o la pesca recreativa .
La construcción de una presa generalmente tiene muchos impactos económicos. La presa Hoover , ubicada sobre el río Colorado en Estados Unidos, permitió por ejemplo un desarrollo considerable del suroeste americano, gracias a la producción hidroeléctrica y al riego de los terrenos. Por lo tanto, ciudades como Los Ángeles o Las Vegas probablemente nunca hubieran conocido tal importancia sin el suministro de agua que la represa hizo posible.
La construcción de la presa de las Tres Gargantas ha tenido muchos impactos positivos en la economía de China. Primero, la producción de electricidad que ha generado beneficia enormemente a este país en pleno desarrollo económico. Entonces, la nueva gestión del agua resultante de su construcción tuvo dos efectos positivos importantes. Por un lado, el que fue uno de los principales retos del proyecto, los traslados entre el Sur de China, una región de monzones rica en agua, y el Norte claramente desfavorecido en materia hidrográfica, permite un desarrollo económico y social sostenible de estos. regiones del norte. Por otro lado, la gestión de las inundaciones, que en su momento fueron mortales en varias ocasiones, permite un mejor desarrollo de las regiones atravesadas por el río Azul , sobre las que se construye la presa. Finalmente, se permitió la navegación de embarcaciones de más de 10.000 toneladas por el Río Azul, promoviendo el comercio, la apertura económica de ciertas metrópolis chinas y el desarrollo del Norte.
Además, en Egipto, la presa de Asuán , con una capacidad eléctrica de 2.100 MWh , también contribuye de manera importante a la economía egipcia. Sin embargo, en la agricultura, a pesar del control del abastecimiento de agua en todas las estaciones, diez años después de la finalización de la presa, los resultados fueron negativos: producción agrícola insuficiente, disminución de la fertilidad del suelo, así como desequilibrios económicos y sociales (porque el crecimiento de la población supera al de la producción). Además, la autonomía alimentaria no se logra porque, por ejemplo, en 2002, Egipto producía solo el 25% del trigo que consumía, mientras que todavía producía el 65% en 1960.
En algunos casos, las represas son parte de un plan de integración económica más amplio: este es el caso de las represas Jirau y Santo Antônio , en el río Madeira en el estado de Rondonia en Brasil. De hecho, el plan inicial para la construcción de las represas involucraba otro: un enorme programa de desarrollo para América del Sur llamado IIRSA ( Iniciativa para la integración de la Infraestructura regional de América del Sur ).
Sin embargo, este plan de integración regional es enormemente controvertido por muchas organizaciones no gubernamentales.
Si bien muchas presas implican el desplazamiento de la población, este no fue el caso de la presa Hoover, construida en una zona particularmente árida del oeste americano. Sin embargo, todavía tuvo importantes repercusiones en la forma de vida de los indios navajos que vivían cerca. En efecto, la economía navajo, en este período basada en la cría de ovejas y cabras, se vio amenazada cuando el gobierno la consideró responsable de un aumento en el aporte de limo en el embalse de la presa debido a la erosión de tierras provocada por la ganadería. . Así, la compra masiva de ganado por parte del gobierno tuvo importantes consecuencias en la estructura sociocultural de los indígenas, modificando su forma de vida.
El desplazamiento de poblaciones, sin embargo, es en el caso de la presa de las Tres Gargantas . De hecho, la construcción de la presa supuso la inundación de trece localidades y 1.500 aldeas, provocando el desplazamiento de más de 1,2 millones de personas. Si uno de los objetivos declarados por las autoridades chinas fue la mejora de las condiciones de vida de estas personas que viven de la pequeña agricultura y su mudanza a nuevas viviendas, está claro que la empresa fue un fracaso.
Pero las inundaciones no solo afectan a pueblos y aldeas: muchos sitios arqueológicos también fueron tragados tras la construcción de la presa. En general, casi 230 sitios históricos importantes de la civilización china han sido destruidos o reubicados debido al aumento de las aguas.
El mismo escenario sucedió en Egipto, durante la construcción de la presa de Asuán , la UNESCO hizo un llamado: al final de la construcción, el valle del Nilo se transformará en un enorme lago y los templos de Nubia están amenazados de ser sumergidos por las aguas. Este llamado a la solidaridad resultó en una conciencia universal y una movilización mundial: en tres años, los dos templos de Abu Simbel fueron trasladados. Desde el punto de vista arqueológico, se evitó un desastre cultural integral. Sin embargo, una gran parte de los habitantes de Nubia se vieron obligados a abandonar sus tierras, desarraigados, fueron reubicados en nuevas ciudades en Kôm Ombo en el Alto Egipto y Khashm El Girba en Etiopía . Además, la población, que vino del valle inferior para asentarse en las orillas, ahora está amenazada por las inundaciones alrededor del lago Nasser . De hecho, si el nivel del río no varía más de unas pocas decenas de centímetros en Asuán aguas abajo de la presa, aguas arriba, por otro lado, es el lago Nasser el que está sujeto a inundaciones. A pesar de su enorme volumen, este lago no puede absorber las crecidas más fuertes del Nilo; en 1998 se produjo la inundación más grave desde la construcción de la presa, en términos de destrucción de bienes y número de víctimas. Otra consecuencia negativa de la presa alta está relacionada con los movimientos del viento de arena que afectan a las poblaciones nubias trasladadas desde el valle río arriba a Gharb Aswan, en la margen izquierda, expuestas al riesgo de sedimentación. Este peligro se conocía antes de la construcción, pero se ha descuidado.
Otra consecuencia, contraria a las anteriores, es la llegada de nuevas poblaciones: de hecho, la construcción de una presa requiere una gran cantidad de mano de obra. En el caso de muchas represas, esta mano de obra no está disponible localmente y debe contratarse en otro lugar. Así fue como miles de trabajadores vinieron a vivir cerca de las represas de Jirau y Santo Antonio en Brasil. Una vez finalizada la construcción de la presa, esta gran masa de personas constituye un problema social complejo, ya que muchas veces no hay suficientes puestos de trabajo en la zona afectada.
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