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Mermelada de hielo

Representación esquemática de un atasco de hielo espesado. Basado en [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] de [ 4 ] Fig. 4 Atasco de hielo en el río Danubio en un puente en Viena , Austria. Los ata...

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Representación esquemática de un atasco de hielo espesado. Basado en [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] de [ 4 ] Fig. 4
Atasco de hielo en el río Danubio en un puente en Viena , Austria.

Los atascos de hielo ocurren cuando el hielo que flota río abajo se detiene, por ejemplo, en una curva del río, cuando entra en contacto con el lecho del río en una zona poco profunda o contra los pilares de un puente. Esto aumenta la resistencia al flujo, lo que induce un aumento en el nivel del agua aguas arriba del atasco (conocido como remanso ). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Los atascos de hielo son, por lo tanto, una de las principales causas de inundaciones durante el invierno. Además, cuando se libera el atasco, dependiendo de las condiciones en que esto ocurra, la cantidad de agua que se retuvo detrás del atasco también puede provocar inundaciones aguas abajo del lugar donde se produjo el atasco. [ 5 ] [ 6 ] Las inundaciones por atascos de hielo son generalmente menos predecibles y también pueden ser más rápidas que las inundaciones de aguas abiertas .

Mecanismos

Témpanos/bloques de hielo que quedan en la orilla de un río después de una acumulación de hielo.

Los atascos de hielo en los ríos suelen ocurrir en primavera, cuando el hielo del río comienza a romperse , pero también pueden ocurrir a principios de invierno durante la congelación . El proceso de ruptura se describe en tres fases: pre-ruptura, ruptura y empuje final. [ 7 ] La pre-ruptura generalmente comienza con el aumento del caudal, el nivel del agua y las temperaturas del río en primavera, que fracturan el hielo del río y lo separan de la orilla. Los cambios en la altura del río debido a las descargas de las presas también pueden afectar la pre-ruptura. Durante la ruptura , el hielo en las zonas de rápidos es arrastrado río abajo como un témpano de hielo y puede atascarse en secciones de hielo aún congeladas en aguas tranquilas o contra estructuras en el río, como el Puente Honeymoon , destruido en 1938 por un atasco de hielo. Los atascos más pequeños pueden desprenderse, fluir río abajo y formar un atasco más grande. Durante el empuje final , un gran atasco se desprenderá y eliminará los atascos restantes, despejando el río de hielo en cuestión de horas. Los atascos de hielo suelen producirse en primavera, pero también pueden ocurrir al inicio del invierno, cuando la parte aguas abajo se congela primero. Los atascos por congelación pueden ser más grandes porque el hielo es más resistente y las temperaturas siguen bajando, a diferencia del deshielo primaveral, cuando el ambiente se calienta, pero es menos probable que liberen agua repentinamente. [ 8 ]

Pueden producirse tres tipos de atascos de hielo naturales: [ 9 ]

  1. un atasco superficial , una sola capa de hielo en un témpano sobre aguas tranquilas;
  2. un atasco en un canal estrecho o en un canal ancho ; y
  3. un atasco colgante , la acumulación de hielo de río en zonas de corriente lenta que solo se produce durante la congelación.

Los atascos de hielo también se producen en curvas pronunciadas del río, en objetos construidos por el hombre, como pilares de puentes, y en confluencias . [ 8 ]

Sucesos y consecuencias

Niños de pie sobre hielo en el río Maumee, Toledo, Ohio.

En el hemisferio norte , los ríos que fluyen hacia el norte tienden a tener más atascos de hielo porque los tramos superiores, más al sur, se descongelan primero y el hielo es arrastrado río abajo hacia la parte norte aún congelada. Hay tres peligros físicos de los atascos de hielo. El atasco induce restricción del flujo, ya sea por el aumento de la fricción a lo largo de la superficie del hielo o por una disminución en el área de la sección transversal del canal. Un ejemplo son las inundaciones del río Rojo de 2009 y las inundaciones de Alaska de 2009. El segundo tipo de peligro ocurre cuando el atasco de hielo se rompe y una repentina crecida de agua atraviesa las áreas inundadas aguas abajo del atasco (ver más abajo). Dicha crecida ocurrió en el río San Lorenzo en 1848. [ 10 ] El tercer peligro es que la acumulación de hielo y el empuje final pueden dañar estructuras en o cerca del río [ 11 ] y embarcaciones en el río. Los atascos de hielo pueden erosionar el lecho del río, causando daños o beneficios a los hábitats de la vida silvestre y posiblemente daños a las estructuras en el río. [ 12 ]

Javes

Ruptura mecánica de un atasco de hielo que conduce al desarrollo de una jabalina con una ola (precursora dinámica) en el borde de ataque. Este escenario muestra la liberación de una corriente de hielo sin obstáculos (con aguas abiertas aguas abajo). Basado en [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

Una ola de liberación de atasco de hielo, o jabalina , se genera en un río al romperse un atasco de hielo y liberarse el agua que se acumuló detrás de él. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Esto ocurre cuando las fuerzas hidrodinámicas aguas arriba del atasco son suficientes para superar la resistencia interna del atasco y/o las fuerzas que lo mantienen en su lugar. Estos eventos pueden inducir un aumento en el nivel del agua en el rango de decímetros por minuto y un aumento en el caudal en un factor de 2,75. [ 15 ] [ 16 ] Una jabalina típicamente encierra una corriente de hielo , es decir, el flujo aguas abajo de una mezcla de placas de hielo y escombros a una velocidad que es mayor que el flujo normal del río, precedido por una ola 'precursora', llamada precursora dinámica . A medida que la ola viaja aguas abajo, disminuye en altura y se ralentiza debido a los efectos de fricción (contra el lecho del río y las orillas) así como aquellos relacionados con la pendiente del lecho del río.

Pueden transcurrir desde minutos hasta semanas antes de que se produzca la ruptura. Los mecanismos de liberación incluyen la movilización de la capa de hielo aguas abajo que mantenía el atasco en su lugar, la formación de un canal abierto inmediatamente aguas abajo de este y el aumento del caudal . [ 13 ] Varios umbrales conocidos (niveles de agua, caudal, tasa de descarga, resistencia lateral, restricciones de contorno y criterio de flexión) pueden proporcionar una indicación de cuándo puede ocurrir dicha ruptura. [ 17 ]

Riesgo de inundación por atascos de hielo

Para determinar el riesgo de inundación por atascos de hielo se siguen los siguientes pasos:

Descripción de la formación de atascos de hielo

Es fundamental comprender la formación de atascos de hielo en los ríos. [ 18 ] Los datos históricos sobre la ubicación conjunta de las formaciones de atascos de hielo también son útiles.

Mapa de riesgos de inundación

Esto implica la creación de perfiles de la zona, incluyendo perfiles de agentes y niveles de agua a lo largo del río. El objetivo es elaborar un mapa de riesgos para el área de estudio.

Mapa de riesgo de inundaciones por atascos de hielo en Badger, a lo largo del río Exploits en Terranova.

Cálculo de riesgos

El riesgo se calcula combinando el peligro y la vulnerabilidad. El peligro suele asociarse con la intensidad, la extensión, la profundidad y la probabilidad de las inundaciones. La vulnerabilidad implica la exposición y la susceptibilidad de los distintos tipos de edificios residenciales y comerciales dentro de la zona inundable o entre los periodos de inundación previstos.

Evaluación de daños

Los daños se evalúan en términos de daños estructurales y daños al contenido a diferentes profundidades de inundación. Una determinada profundidad puede generar daños específicos según la exposición.

Herramientas de software

El proceso implica el uso de herramientas de software (posiblemente SIG) para agregar capas de datos, calcular profundidades de inundación y extrapolar los niveles de agua para los transectos hasta el centro de la ciudad. Los niveles de agua se obtienen a partir de un modelo estocástico del canal.

Predicción y mitigación

Modelo de una estructura construida para retener el hielo del río aguas arriba de un sitio en Cazenovia Creek que era la causa de los atascos de hielo durante los deshielos del río. [ 19 ]

Las alertas tempranas de un atasco de hielo incluyen el uso de observadores capacitados para monitorear las condiciones de ruptura y detectores de movimiento de hielo. [ 8 ]

La prevención de atascos de hielo se puede lograr mediante

  1. debilitar el hielo antes de que se rompa cortando o perforando agujeros en él;
  2. debilitando el hielo espolvoreándolo con arena de color oscuro; o
  3. Se puede controlar el momento de la ruptura del hielo utilizando rompehielos , remolcadores, aerodeslizadores o excavadoras anfibias. Sin embargo, se sabe que el movimiento de los peces migratorios está relacionado con la congelación y la ruptura del hielo, por lo que afectar la ruptura del hielo puede afectar la migración de los peces.

Cuando las inundaciones amenazan los asentamientos humanos, el bloqueo puede eliminarse artificialmente. Se puede utilizar la voladura de hielo con dinamita , excepto en áreas urbanas, así como otros medios mecánicos [ 20 ] como equipos de excavación, o medidas permanentes como estructuras de control de hielo [ 19 ] [ 21 ] y control de inundaciones . Ocasionalmente, se han utilizado aeronaves militares para bombardear atascos de hielo con éxito limitado como parte de un esfuerzo para eliminarlos. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Ashton, GD (1986). Ingeniería del hielo en ríos y lagos . Chelsea, Michigan: Book Crafters Inc.
  2. 1 2 Beltaos, Spyros (1995). Atascos de hielo en ríos . Highland Ranch (Colorado): Water Resources Publications. ISBN 978-0-918334-87-9.
  3. 1 2 Lindenschmidt, Karl-Erich (2024), "Introducción" , Procesos del hielo fluvial y predicción de inundaciones de hielo , Cham: Springer International Publishing, pp. 1–12 , doi : 10.1007/978-3-031-49088-0_1 , ISBN  978-3-031-49087-3, consultado el 29/12/2024
  4. ↑ Barrette, P.; Ghobrial, T.; Kolerski, T. (2025). Sobre las inundaciones causadas por el hielo de los ríos: una visión general de las medidas de mitigación . Ottawa: Consejo Nacional de Investigación de Canadá.
  5. ↑ Beltaos, S., ed. (2008). River ice breakup . Highlands Ranch, Colorado: Water Resources Publications, LLC. ISBN 978-1-887201-50-6.
  6. ↑ Nafziger, Jennifer; She, Yuntong; Hicks, Faye (2016-03-01). "Celeridades de olas y carreras de hielo por liberaciones de atascos de hielo" . Cold Regions Science and Technology . 123 : 71–80 . Bibcode : 2016CRST..123...71N . doi : 10.1016/j.coldregions.2015.11.014 . ISSN 0165-232X . 
  7. ↑ Dingman, S. Lawrence (2009). Hidráulica fluvial . Oxford University Press. pág. 104. ISBN  978-0-19-803856-6.
  8. 1 2 3 White, Kathleen D.; Kay, Roger L.; (EE. UU.), Laboratorio de Investigación e Ingeniería de Regiones Frías (1996). Inundaciones por atascos de hielo y mitigación: Cuenca baja del río Platte, Nebraska . DIANE Publishing. ISBN 978-1-4289-1388-2.
  9. ↑ Beltaos, S. (1995). Atascos de hielo en ríos . Highlands Ranch, Colorado: Water Resources Publication. ISBN 978-0-918334-87-9.
  10. ↑ Alfred, Randy (30 de marzo de 2010). "30 de marzo de 1848: Las cataratas del Niágara se secan" . Wired . ISSN 1059-1028 . Consultado el 25 de noviembre de 2019 . 
  11. ↑ atasco de hielo en la Encyclopædia Britannica
  12. ↑ "Atascos de hielo" . Nws.noaa.gov. 13 de marzo de 2013. Consultado el 11 de enero de 2014 .
  13. 1 2 3 Jasek, M., y Beltaos, S. 2008. Liberación de atascos de hielo: javes, corrientes de hielo y frentes de ruptura. En Ruptura del hielo en ríos. Editado por S. Beltaos. Publicaciones de Recursos Hídricos, Highland Ranch, CO
  14. 1 2 Beltaos, Spyros (2013-01-01). "Características hidrodinámicas y efectos de las olas de los ríos causadas por la liberación de atascos de hielo" . Cold Regions Science and Technology . 85 : 42–55 . Bibcode : 2013CRST...85...42B . doi : 10.1016/j.coldregions.2012.08.003 . ISSN 0165-232X . 
  15. 1 2 3 Beltaos, Spyros (2017-07-01). "Hidrodinámica de la liberación de almacenamiento durante la ruptura del hielo del río" . Cold Regions Science and Technology . 139 : 36–50 . Bibcode : 2017CRST..139...36B . doi : 10.1016/j.coldregions.2017.04.009 . ISSN 0165-232X . 
  16. ↑ Nafziger, Jennifer; She, Yuntong; Hicks, Faye (2016-03-01). "Celeridades de olas y carreras de hielo por liberaciones de atascos de hielo" . Cold Regions Science and Technology . 123 : 71–80 . Bibcode : 2016CRST..123...71N . doi : 10.1016/j.coldregions.2015.11.014 . ISSN 0165-232X . 
  17. ↑ Ye, Yanqi; She, Yuntong (2021-09-01). "Una evaluación sistemática de los criterios para el inicio de la ruptura del hielo de los ríos utilizando el modelo River1D y datos de campo" . Cold Regions Science and Technology . 189 103316. Bibcode : 2021CRST..18903316Y . doi : 10.1016/j.coldregions.2021.103316 . ISSN 0165-232X . 
  18. ↑ Lindenschmidt, Karl-Erich (2024). Procesos del hielo fluvial y predicción de inundaciones de hielo . doi : 10.1007/978-3-031-49088-0 . ISBN 978-3-031-49087-3.
  19. 1 2 Lever, James H.; Gooch, Gordon; Daly, Steven (agosto de 2000), "Estructura de control de hielo de Cazenovia Creek" , Informe técnico CRREL/ERDC TR (14), Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos
  20. ↑ Donnelly, John (12 de marzo de 2007), La capital de Vermont se prepara para posibles inundaciones fluviales , Boston Globe
  21. ↑ Redactor (7 de febrero de 2006). "Presas de hielo: Cómo domar un río helado" . Popular Mechanics . Consultado el 27 de marzo de 2018 .
  22. ↑ Smith, Stephen H. (19 de enero de 2018). "El pasado de York: Bombardeo aéreo rompe los atascos de hielo del Susquehanna" . The York Daily Record . Recuperado el 19 de julio de 2018 .
  23. ↑ Daniszewski, John (18 de mayo de 2001). "Aviones rusos bombardean Ice Jam" . Los Angeles Times . ISSN 0458-3035 . Consultado el 19 de julio de 2018 . 
  24. ↑ Sridharan, Vasudevan (19 de abril de 2016). "Aviones de combate rusos bombardean un atasco de hielo de 40 km para evitar inundaciones en Vologda" . International Business Times UK . Consultado el 19 de julio de 2018 .
  • Servicio de Parques Nacionales de los Estados Unidos
  • Más imágenes
  • Base de datos de Ice Jam de CRREL archivada el 1 de diciembre de 2016 en Wayback Machine .
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