¿Cuál es el propósito de estos "pasos" en los ríos?

He visto una serie de estructuras dentro de los ríos, que se parecen a los escalones, y que permiten que el agua caiga en cascada por ellos en lugar de fluir naturalmente por el curso del río.

Ejemplo 1: río Avon en Bath

Ejemplo 2: río Sena en París (de Les Miserables (2012))

¿Cuál es el propósito de estas estructuras?

civil-engineering hydrology flow-control

— March Ho
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Implícito en algunas de las respuestas está una característica conocida como "salto hidráulico" (y otros nombres) mediante la cual una corriente de agua que fluye rápidamente a una profundidad dada se "dispara" a un modo en el que disminuye la velocidad y aumenta la profundidad para que coincida. Este es el efecto en el que ves una ola de "tapón" en la parte inferior de una rampa o rápida (diseñada para hacer la vida divertida para los kayakistas :-)). Hay una pérdida de energía en la transición (ya que la profundidad x V = constante pero mv ^ 2 cae) y el impacto aguas abajo se reduce. Presumiblemente, el agua está algo más cálida después del salto, pero probablemente no lo notarás.

— Russell McMahon

@RussellMcMahon En general, me reservo la palabra "salto hidráulico" para aquellos casos en los que el nivel de la superficie del agua es mayor aguas abajo de la perturbación que en la perturbación. No puedo verlo en estas imágenes, pero puede verlo aquí: youtube.com/watch?v=cRnIsqSTX7Q El mejor ejemplo es cuando sale agua por debajo de una puerta. youtube.com/watch?v=v5gXfyViGIE

— Level River St

@steveverrill: no estamos en desacuerdo con los principios fundamentales, como arriba "... donde disminuye la velocidad y aumenta la profundidad para que coincida". Entonces, sí, ciertamente aumentará la altura del "salto", y en casos de caída baja, será una distancia considerable más allá del salto (digamos varias "alturas de salto") antes de que el nivel vuelva a ser tan bajo como antes. saltar. Sin embargo, y me imagino que estará de acuerdo, es una cuestión de topografía típica y la clave es desencadenar la transición del flujo supercrítico a subcrítico. Como notará, a caudales bajos el Pulteney Weir no ...

— Russell McMahon

@steveverrill ... lograr eso. A velocidades de flujo más altas, de una manera bastante desordenada, lo hace. Aquí está en una inundación razonable, con un salto hidráulico alrededor de la 'herradura' pero más visible a la izquierda debido al ángulo de la cámara, y aquí hay un video con un salto pequeño y desordenado pero visible (evidenciado tanto por la velocidad como por la turbulencia cambiar como altura de salto), en todos los casos la distancia que la altura excede la altura original es pequeña debido al diseño. Y, solo por diversión, aquí está un poco pasado de capacidad .

— Russell McMahon

Respuestas:

Las dos fotos en la publicación muestran la misma estructura: Pulteney Weir , aguas abajo del Puente Pulteney en el río Avon en Bath. La toma del "Sena" en Les Miserables fue filmada en Bath.

Pulteney Weir fue diseñado por el arquitecto Neville Conder y construido entre 1968 y 1972. Es un componente del Plan de prevención de inundaciones de Bath, que se llevó a cabo después de la desastrosa inundación de diciembre de 1960 . El sitio web Bath in Time tiene fotos de la antigua presa (que descendió en un solo paso) y de la nueva presa en construcción ( 1968 , 1972 ).

Una vista aguas arriba del vertedero muestra que hay más en la estructura que los escalones en forma de herradura: estos se encuentran con una isla artificial a mitad del río, y un canal a la izquierda de la isla termina en una compuerta .

vista aguas arriba del vertedero

( Foto de GeodesyMike de Wikimapia , con licencia CC-BY-SA.)

Como con cualquier presa , tiene múltiples propósitos: controlar el nivel del río sobre la presa para la navegación, la pesca y el riego; para preservar el agua en largos períodos de sequía; retener las aguas de la inundación y liberarlas gradualmente río abajo; y para controlar la velocidad y la fuerza del agua, evitando que el río recorra las orillas y dañe los cimientos del puente y los edificios cercanos.

Este video muestra el vertedero en funcionamiento durante la inundación. Puedes ver que la forma del vertedero dirige la fuerza del agua hacia el centro del río, evitando que dañe las orillas.

— Gareth Rees
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Wow agradable, no esperaba esto!

— Marzo Ho

Puede tener razón en que este tipo de vertedero evita la erosión tanto de los bancos como del vertedero al disipar la energía gradualmente, pero eso no explica por qué este tipo de vertedero no es el único diseño en uso. Sospecho que además de su atractivo estético, este tipo tiene la ventaja de proporcionar una gran superficie de agua blanca, mejorando la oxigenación de los peces en los casos en que esto se desea.

— Level River St

Espera, ¿entonces la ciudad se llama "baño" y se inundó? : P

— Mason Wheeler

Los 'pasos' se denominan vertederos y se utilizan por varias razones de control de flujo en los ríos. En el caso de las imágenes que publicó, probablemente se estén utilizando para estabilizar la pendiente (pendiente) del río. Cuando se usan para esta aplicación, a veces se denominan estructuras de caída que "hacen pasar el agua a una elevación más baja mientras controlan la energía y la velocidad del agua a medida que pasa".

En términos bastante simplificados, reducen la velocidad del flujo de un río al disipar la energía acumulada de viajar cuesta abajo como calor y sonido en lugar de permitirle acelerar el flujo del agua.

— Chris Mueller
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Otro nombre para un vertedero es una "máquina de ahogamiento".

— cuál es el

El beneficio adicional es una mayor aireación, que es excelente para la vida del río. Además, una serie de presas en lugar de una presa más grande permite que algunos peces continúen migrando.

— RossV

@RossV ¿eso puede causar efectos similares a la eutrofización?

— Tim

@Tim: la aireación reduce la eutrofización al oxigenar el agua y degradar los materiales biológicos que contiene.

— Russell McMahon

@ Tim- Russell tiene razón. Aunque no concluiría que la instalación de presas resolvería un problema de eutrofización. Tienes que abordar la fuente de nutrientes más importante.

— RossV